Cómo convertir el frío del espacio exterior en un recurso renovable
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0:02 - 0:04Cada verano cuando era niño,
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0:04 - 0:07volaba desde mi casa en Canadá
para visitar a mis abuelos, -
0:07 - 0:09quienes vivían en Mumbai, India.
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0:09 - 0:12Los veranos canadienses son
bastante leves como mucho... -
0:12 - 0:16unos 22 º C o 72 º Fahrenheit
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0:16 - 0:19es un típico día de verano,
y no demasiado caliente. -
0:19 - 0:22Mumbai, por otro lado,
es un lugar cálido y húmedo -
0:22 - 0:26bien en los 30 º C o 90 º Fahrenheit.
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0:26 - 0:28Tan pronto llegaba, preguntaba,
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0:28 - 0:32"¿Cómo podría alguien vivir,
trabajar o dormir con ese clima?". -
0:34 - 0:37Para empeorar las cosas, mis abuelos
no tenían aire acondicionado. -
0:38 - 0:41Y aunque lo intenté mucho, mucho,
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0:41 - 0:43nunca logré persuadirlos para tener uno.
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0:44 - 0:47Pero esto está cambiando, y rápido.
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0:48 - 0:52Actualmente, los sistemas de refrigeración
representan colectivamente el 17 % -
0:52 - 0:55de la electricidad que usamos
en todo el mundo. -
0:55 - 0:57Incluye todo,
desde los aires acondicionados -
0:57 - 1:00como el que deseaba desesperadamente
durante mis vacaciones de verano, -
1:00 - 1:04a sistemas de refrigeración que mantienen
nuestra comida segura y fría -
1:04 - 1:05en nuestros supermercados,
-
1:05 - 1:09a sistemas industriales que mantienen
operativos nuestros centros de datos. -
1:10 - 1:13En conjunto, estos sistemas
representan el 8 % -
1:13 - 1:16de las emisiones globales
de gases de efecto invernadero. -
1:16 - 1:18Pero lo que me despierta en la noche
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1:18 - 1:22es que la energía para la refrigeración
podría multiplicarse por 6 para el 2050, -
1:22 - 1:27impulsado principalmente por el aumento
del uso en países asiáticos y africanos. -
1:27 - 1:29Lo he visto de primera mano.
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1:29 - 1:32Casi todos los apartamentos en
y alrededor de la casa de mi abuela -
1:32 - 1:34ahora tiene un acondicionador de aire.
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1:34 - 1:37Y eso es, enfáticamente, algo bueno
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1:37 - 1:40para la salud, el bienestar
y la productividad -
1:40 - 1:43de personas que viven
en climas más cálidos. -
1:44 - 1:48Sin embargo, una de las cosas más
alarmantes sobre el cambio climático -
1:48 - 1:50es que cuanto más cálido
se pone nuestro planeta, -
1:50 - 1:53más necesitemos sistemas de enfriamiento,
-
1:53 - 1:57sistemas que son en sí mismos grandes
emisores de gases de efecto invernadero. -
1:57 - 2:00Esto podría causar
un ciclo de retroalimentación, -
2:00 - 2:02en el que los sistemas de enfriamiento
-
2:02 - 2:05podrían convertirse en una
de nuestras mayores fuentes -
2:05 - 2:07de gases de efecto invernadero a futuro.
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2:07 - 2:09En el peor caso, es posible que
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2:09 - 2:12necesitemos más de 10 billones
de kilovatios-hora de electricidad/año, -
2:12 - 2:14solo para enfriamiento, para el año 2100.
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2:15 - 2:18Eso es la mitad de nuestro
suministro de electricidad hoy. -
2:18 - 2:19Solo para enfriamiento.
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2:21 - 2:25Pero esto también nos señala
una oportunidad increíble. -
2:25 - 2:29Una mejora del 10 o 20 % en eficiencia
de cada sistema de enfriamiento -
2:29 - 2:34podría tener un impacto enorme en las
emisiones de gases de efecto invernadero, -
2:34 - 2:36tanto ya como más tarde este siglo.
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2:38 - 2:42Y podría ayudarnos a evitar ese ciclo de
retroalimentación en el peor de los casos. -
2:43 - 2:47Soy un científico que piensa mucho
en la luz y el calor. -
2:47 - 2:50En particular, cómo los nuevos materiales
nos permiten alterar el flujo -
2:50 - 2:52de estos elementos básicos
de la naturaleza -
2:52 - 2:55de una forma que alguna vez
podríamos haber pensado imposible. -
2:55 - 2:58Aunque siempre entendí
el valor de la refrigeración -
2:58 - 3:00durante mis vacaciones de verano,
-
3:00 - 3:02de hecho, terminé trabajando
en este problema -
3:02 - 3:06debido a un acertijo intelectual
que encontré hace unos seis años. -
3:07 - 3:13¿Cómo pudieron los pueblos antiguos
hacer hielo en climas desérticos? -
3:14 - 3:17Esta es una imagen de una casa de hielo,
-
3:17 - 3:20también llamada Yakhchal,
ubicada en el suroeste de Irán. -
3:21 - 3:25Hay ruinas de docenas de
tales estructuras en todo Irán, -
3:25 - 3:28con evidencia de edificios similares
en todo el resto del Medio Oriente -
3:28 - 3:30y todo el camino a China.
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3:30 - 3:33Las personas que operaron esta
casa de hielo hace muchos siglos, -
3:33 - 3:36vertían agua en el estanque
que ven a la izquierda -
3:36 - 3:39en las primeras horas de la tarde,
cuando se pone el sol. -
3:39 - 3:41Y luego sucedía algo asombroso.
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3:41 - 3:45Aunque la temperatura del aire
estuviera sobre del punto de congelación, -
3:45 - 3:48es decir 5 º C o 41 º Fahrenheit,
-
3:48 - 3:49el agua se congelaba.
-
3:51 - 3:55El hielo generado se recolectaba
a primera hora de la mañana -
3:55 - 3:58y se almacenaba para su uso
en el edificio que ven a la derecha, -
3:58 - 3:59todos los meses de verano.
-
4:00 - 4:03Probablemente hayan visto algo
muy similar actuando -
4:03 - 4:06si han notado que se forma
escarcha en una noche clara, -
4:06 - 4:09incluso si la temperatura está
muy por encima del punto de congelación. -
4:09 - 4:10Pero esperen.
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4:10 - 4:14¿Cómo se congela el agua si la temperatura
está sobre el punto de congelación? -
4:14 - 4:16La evaporación podría tener un efecto,
-
4:16 - 4:20pero no es suficiente para hacer
que el agua se convierta en hielo. -
4:20 - 4:22Algo más debe haberla enfriado.
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4:23 - 4:25Piensen en un pastel
enfriándose en una ventana. -
4:26 - 4:29Para que se enfríe, su calor necesita
fluir a algún lugar más fresco. -
4:29 - 4:31Es decir, al aire que lo rodea.
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4:32 - 4:34Por inverosímil que parezca,
-
4:35 - 4:40en ese estanque, su calor
está fluyendo al frío del espacio. -
4:42 - 4:44¿Cómo es esto posible?
-
4:44 - 4:48Ese estanque, como la mayoría
de los materiales naturales, -
4:48 - 4:50envía su calor como luz.
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4:51 - 4:53Este es un concepto conocido
como radiación térmica. -
4:54 - 4:58De hecho, todos estamos enviando nuestro
calor como luz infrarroja en este momento, -
4:58 - 5:00el uno al otro y nuestro entorno.
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5:01 - 5:03Podemos visualizar esto
con cámaras térmicas -
5:03 - 5:06y las imágenes que producen,
como las que les muestro ahora. -
5:07 - 5:09Entonces ese estanque
está enviando su calor -
5:09 - 5:11hacia arriba hacia la atmósfera.
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5:11 - 5:13La atmósfera y las moléculas en ella
-
5:13 - 5:16absorben algo de ese calor y lo devuelven.
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5:16 - 5:20Ese es realmente el efecto invernadero
que es responsable del cambio climático. -
5:20 - 5:23Pero aquí está lo crítico para comprender.
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5:23 - 5:26Nuestra atmósfera
no absorbe todo ese calor. -
5:27 - 5:30Si lo hiciera, estaríamos
en un planeta mucho más cálido. -
5:30 - 5:31En ciertas longitudes de onda,
-
5:32 - 5:35en particular entre 8 y 13 micras,
-
5:35 - 5:39nuestra atmósfera tiene lo que se conoce
como una ventana de transmisión. -
5:39 - 5:45Esta ventana permite que parte del calor
que sube como luz infrarroja -
5:45 - 5:48escape de manera efectiva,
eliminando el calor de ese estanque. -
5:49 - 5:53Y puede escapar a un lugar
que es mucho, mucho más frío. -
5:54 - 5:56El frío de esta atmósfera superior
-
5:56 - 5:57y todo el camino al espacio exterior,
-
5:58 - 6:01que puede ser tan frío
como -270 º C, -
6:01 - 6:04o -454 º Fahrenheit.
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6:05 - 6:09Así, este estanque
pueda enviar más calor al cielo -
6:09 - 6:10de lo que el cielo le devuelve.
-
6:10 - 6:12A causa de eso,
-
6:12 - 6:15el estanque se enfriará por debajo de
la temperatura de su entorno. -
6:16 - 6:20Este es un efecto conocido como
enfriamiento nocturno -
6:20 - 6:21o enfriamiento radiativo.
-
6:21 - 6:25Y siempre ha sido entendido por
los climatólogos y los meteorólogos -
6:25 - 6:27como un fenómeno natural muy importante.
-
6:29 - 6:30Cuando me encontré con esto,
-
6:30 - 6:33hacia el final de mi
doctorado en Stanford, -
6:33 - 6:37me sorprendió su aparente simplicidad
como método de enfriamiento; -
6:38 - 6:39realmente me desconcertó.
-
6:39 - 6:41¿Por qué no estamos haciendo uso de esto?
-
6:43 - 6:46Científicos e ingenieros
habían investigado esta idea -
6:46 - 6:47décadas anteriores,
-
6:47 - 6:50pero resultó haber al menos
un gran problema. -
6:51 - 6:54Se llamaba enfriamiento nocturno
por una razón. -
6:54 - 6:55¿Por qué?
-
6:55 - 6:58Bueno, es algo pequeño llamado "sol".
-
6:58 - 7:01Para que la superficie que se enfríe,
-
7:01 - 7:03necesita poder mirar al cielo
-
7:03 - 7:04Y durante la mitad del día,
-
7:04 - 7:08es cuando es posible que
más deseemos algo frío, -
7:08 - 7:11desafortunadamente, eso significa
que mirarás al sol. -
7:11 - 7:13Y el sol calienta la mayoría de materiales
-
7:13 - 7:16lo suficiente para contrarrestar
por completo este efecto de enfriamiento. -
7:16 - 7:18Mis colegas y yo pasamos mucho tiempo
-
7:18 - 7:20pensando en cómo estructurar materiales
-
7:20 - 7:22en escalas de longitud muy pequeña
-
7:22 - 7:25de modo que puedan hacer
cosas nuevas y útiles con la luz... -
7:25 - 7:28escalas de longitud más pequeñas
que la longitud de onda de la luz. -
7:28 - 7:30Usando ideas de este campo,
-
7:30 - 7:33conocida como investigación de
nanofotónica o metamateriales, -
7:33 - 7:35nos dimos cuenta de que
podría haber una manera -
7:35 - 7:38de hacer esto posible
durante el día por primera vez. -
7:38 - 7:40Para hacer esto,
diseñé un material óptico multicapa -
7:40 - 7:43que les muestro aquí en una
imagen de microscopio. -
7:43 - 7:46Es más de 40 veces más delgado
que un cabello humano típico. -
7:46 - 7:49Y es capaz de hacer
dos cosas al mismo tiempo. -
7:49 - 7:51Primero, envía su calor
-
7:51 - 7:55precisamente donde nuestra
atmósfera permite escapar el calor mejor. -
7:55 - 7:57Orientamos la ventana al espacio.
-
7:58 - 8:01Lo segundo que hace es evitar
que el sol lo caliente. -
8:01 - 8:03Es un muy buen espejo
para la luz del sol. -
8:04 - 8:07La primera vez que la probé
fue en la azotea en Stanford -
8:07 - 8:09que les estoy mostrando aquí.
-
8:09 - 8:12Dejé el dispositivo un tiempo,
-
8:12 - 8:15y caminé hacia él
después de unos minutos, -
8:15 - 8:18y en segundos,
supe que estaba funcionando. -
8:18 - 8:19¿Cómo?
-
8:19 - 8:20Lo toqué y se sintió frío.
-
8:21 - 8:26(Aplausos)
-
8:27 - 8:31Solo para enfatizar cuán raro
y contradictorio es esto: -
8:31 - 8:33este material y otros similares
-
8:33 - 8:36se enfriarán cuando
los saquemos de la sombra, -
8:36 - 8:38a pesar de que el sol brille sobre él.
-
8:38 - 8:41Les muestro datos aquí
de nuestro primer experimento, -
8:41 - 8:43en que ese material se mantuvo
más de 5 º C, -
8:43 - 8:47o 9 º Fahrenheit, más frío
que la temperatura del aire, -
8:47 - 8:50a pesar de que el sol brillaba
directamente sobre él. -
8:51 - 8:54El método de fabricación que usamos
para hacer este material -
8:54 - 8:57ya existe a grandes escalas de volumen.
-
8:57 - 8:58Estaba muy emocionado,
-
8:58 - 9:01porque no solo hacemos algo genial,
-
9:01 - 9:06sino que podríamos tener la oportunidad
de hacer algo real y hacerlo útil. -
9:07 - 9:09Eso me lleva a la siguiente gran pregunta.
-
9:09 - 9:12¿Cómo se ahorra energía con esta idea?
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9:12 - 9:15Creemos que la forma más directa
de ahorrar energía con esta tecnología -
9:15 - 9:17es como un impulso de eficiencia
-
9:17 - 9:20a los sistemas actuales de
aire acondicionado y refrigeración. -
9:20 - 9:23Para hacerlo, construimos
paneles de enfriamiento, -
9:23 - 9:24como los que se muestran aquí.
-
9:24 - 9:27Tienen una forma similar
a calentadores de agua solares, -
9:27 - 9:30excepto que hacen lo contrario:
enfrían el agua, pasivamente, -
9:30 - 9:32usando nuestro material especializado.
-
9:33 - 9:35Estos paneles pueden integrarse
con un componente -
9:35 - 9:38de casi todos los sistemas
de enfriamiento, llamado condensador, -
9:38 - 9:41para mejorar la eficiencia
subyacente del sistema. -
9:41 - 9:43Nuestro emprendimiento, SkyCool Systems,
-
9:43 - 9:47completó recientemente una prueba de
campo en Davis, California, que muestro. -
9:48 - 9:49En esa demostración,
-
9:49 - 9:52mostramos que en realidad
podríamos mejorar la eficiencia -
9:52 - 9:55de ese sistema de enfriamiento
hasta un 12 % en campo. -
9:55 - 9:57Para el próximo año o dos,
-
9:57 - 10:01estoy muy emocionado de que esto tenga
sus primeros pilotos a escala comercial -
10:01 - 10:04tanto en el espacio de aire acondicionado
como en el de refrigeración. -
10:04 - 10:08En el futuro, podríamos ser capaces
de integrar este tipo de paneles -
10:08 - 10:11con sistemas de enfriamiento
de edificios de mayor eficiencia -
10:11 - 10:14para reducir su consumo
de energía en dos tercios. -
10:14 - 10:18Y eventualmente, podríamos construir
un sistema de enfriamiento -
10:18 - 10:20que no requiriera consumo
de electricidad en absoluto. -
10:21 - 10:22Como primer paso hacia eso,
-
10:23 - 10:24mis colegas en Stanford y yo
-
10:24 - 10:26hemos demostrado que se podría mantener
-
10:26 - 10:31algo más de 42 º C
por debajo de la temperatura del aire -
10:31 - 10:32con mejor ingeniería.
-
10:33 - 10:34Gracias.
-
10:34 - 10:38(Aplausos)
-
10:39 - 10:40Imaginen eso...
-
10:40 - 10:44algo que está bajo cero
en un caluroso día de verano. -
10:46 - 10:50Aunque estoy muy entusiasmado con todo
lo que podemos hacer para refrescarnos, -
10:50 - 10:54y creo que aún queda mucho por hacer,
-
10:54 - 10:57como científico, también me atrae
una oportunidad más profunda -
10:57 - 10:59que creo que este trabajo destaca.
-
11:00 - 11:03Podemos usar la fría oscuridad del espacio
-
11:03 - 11:05para mejorar la eficiencia
-
11:05 - 11:08de cada proceso relacionado
con la energía aquí en la Tierra. -
11:09 - 11:13Uno de esos procesos que me gustaría
destacar son las células solares. -
11:13 - 11:14Se calientan bajo el sol
-
11:14 - 11:17y se vuelven menos eficientes
cuanto más calientes están. -
11:17 - 11:21En 2015 demostramos que
con clases deliberadas de microestructuras -
11:21 - 11:23encima de una célula solar,
-
11:23 - 11:26podríamos aprovechar mejor
este efecto de enfriamiento -
11:26 - 11:29para mantener una célula solar
pasivamente a una temperatura más baja. -
11:30 - 11:33Esto permite que la célula funcione
de manera más eficiente. -
11:33 - 11:36Estamos investigando aún más
este tipo de oportunidades. -
11:36 - 11:39Nos preguntamos si podemos
usar el frío del espacio -
11:39 - 11:41para ayudarnos
con la conservación del agua. -
11:41 - 11:44O tal vez con escenarios fuera de la caja.
-
11:44 - 11:48Quizás podríamos generar energía
directamente con este frío. -
11:49 - 11:52Hay una gran diferencia de temperatura
entre nosotros en la Tierra -
11:52 - 11:53y el frío del espacio.
-
11:53 - 11:55Esa diferencia, al menos conceptualmente,
-
11:55 - 11:58podría usarse para mover
algo llamado un motor de calor -
11:58 - 11:59para generar electricidad.
-
12:00 - 12:04¿Podríamos hacer un dispositivo
de generación de energía nocturno -
12:04 - 12:06que generara cantidades
útiles de electricidad -
12:06 - 12:08cuando las celdas solares no funcionan?
-
12:08 - 12:10¿Podríamos generar luz desde la oscuridad?
-
12:12 - 12:16Es fundamental para esta capacidad
poder administrar -
12:16 - 12:19la radiación térmica
que está a nuestro alrededor. -
12:19 - 12:22Estamos constantemente bañados
en luz infrarroja; -
12:23 - 12:25si pudiéramos someterla
a nuestra voluntad, -
12:25 - 12:28podríamos cambiar profundamente
los flujos de calor y energía -
12:28 - 12:31que impregnan
nuestro entorno todos los días. -
12:31 - 12:35Esta habilidad, junto con
la fría oscuridad del espacio, -
12:35 - 12:38nos señala un futuro en el que nosotros,
como civilización, -
12:38 - 12:43podríamos administrar nuestra huella de
energía térmica de más inteligentemente -
12:43 - 12:45en las escalas más grandes.
-
12:46 - 12:48Para enfrentar el cambio climático,
-
12:48 - 12:51creo que esta habilidad
en nuestro kit de herramientas -
12:51 - 12:53demostrará ser esencial.
-
12:53 - 12:57Entonces, la próxima vez
que estén caminando afuera, -
12:57 - 13:03sí, maravíllense de cómo el sol es
esencial para la vida misma en la Tierra, -
13:03 - 13:08pero no olviden que el resto del cielo
también tiene algo que ofrecernos. -
13:09 - 13:10Gracias.
-
13:10 - 13:14(Aplausos)
- Title:
- Cómo convertir el frío del espacio exterior en un recurso renovable
- Speaker:
- Aaswath Raman
- Description:
-
¿Qué pasaría si pudiéramos usar la fría oscuridad del espacio exterior para refrescar edificios en la Tierra? En esta charla alucinante, el físico Aaswath Raman detalla la tecnología que está desarrollando para aprovechar el "enfriamiento del cielo nocturno", un fenómeno natural en que la luz infrarroja escapa de la Tierra y se dirige al espacio, llevando calor junto con ella, lo que podría reducir drásticamente el consumo de energía utilizada por nuestros sistemas de enfriamiento. Aprenda más acerca de cómo este enfoque podría conducirnos hacia un futuro en el que intentemos acceder de forma inteligente a la energía del universo.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:30
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