NeoFronteras

Proponen un sistema para aprovechar la radiación infrarroja que la Tierra emite al espacio exterior.

Luz solar reflejada (izquierda) y calor emitido por radiación (derecha). Fuente: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.

La Termodinámica nos dice que para generar trabajo basta que existan dos focos: uno frío y otro caliente. Cuanta mayor sea la diferencia de temperatura entre ambos focos mejor será el rendimiento de una máquina térmica que se coloque entre medias.
Normalmente lo que sea suele hacer es calentar un gas (vapor de agua) con combustibles fósiles o energía nuclear y así obtener energía. También hemos visto recientemente por estas mismas páginas que incluso se puede usar como foco caliente la bolsa de magma de un volcán.
En la búsqueda de nuevas fuentes de energía se ha propuesto recientemente el uso de la radiación infrarroja que emite la Tierra, irradiación que tiene una potencia de 10¹⁷ vatios y que ahora es arrojada sin más al espacio. Steve Byrnes (Harvard University) cree que esto representa una buena oportunidad para obtener energía, pues en los pasados 20 años se ha desarrollado mucho la tecnología infrarroja y la nanofotónica.
Este investigador y Federico Capasso ya desarrollaron en su día el láser de cascada cuántica infrarrojo y ahora investigan la posibilidad de poder extraer energía de la radiación infrarroja de la Tierra que ahora se “desperdicia”.
La Tierra está a una temperatura de 275-300 K y el espacio exterior está a 3 K, por lo que es concebible usar estos dos focos para obtener energía.
Estos investigadores creen que un posible sistema de este tipo podría consistir en una plancha caliente que esté a la temperatura de la superficie terrestre con una plancha fría por encima hecha de una material emisivo que se enfríe emitiendo radiación infrarroja al cielo.
Los datos que han tomado de un experimento al efecto les han permitido calcular la cantidad de potencia que tendría un sistema de este tipo. Según sus cálculos, en un promedio de un año se tendrían una potencia de 2,7 vatios por metro cuadrado o un total de energía diaria promedio de 0,06 kWh por metro cuadrado. Todo ello asumiendo un sistema a gran escala. Según Byrnes esto generaría una sustancial cantidad de energía.
El sistema tiene una sensibilidad estacional, pues funciona mejor cuando el aire es frío y seco (en invierno) o cuando el suelo está caliente (verano).
La ventaja parece ser que el pico de producción se daría en la tarde y noche, que es cuando hay mayor demanda de energía.
La segunda opción es usar energía solar, de tal modo que el Sol caliente una placa solar sobre la que sea ha colocado una “antena” que radie infrarrojos al cielo. La célula semiconductora tradicional produce entonces energía eléctrica, pero, al enfriarse mejor, se mejora su rendimiento.
Además, este tipo de sistemas podrían usarse sobre los placas solares de agua caliente sanitaria que hay en los tejados, de tal modo que proporcionen electricidad durante la noche a partir del agua calentada durante el día.
Sin embargo, dejando a un lado los sistemas de aprovechamiento de superficies que ya existen, la primera aproximación consumiría una superficie muy amplia, lo que hace de ese este sistema poco apropiado para suplir las necesidades de la sociedad moderna. Es más rentable usar paneles solares fotovoltaicos y, ni así, está claro que estos puedan suplir todas nuestras necesidades.

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Fuentes y referencias:
Noticia en Physics World.