Το υλικό που θα μπορούσε να βοηθήσει τα σπίτια να ρυθμίζουν τη θερμοκρασία τους μόνα τους
Περίπου το 35% της κατανάλωσης ενέργειας ενός κτιρίου πηγαίνει στη θέρμανση, την ψύξη και τον εξαερισμό. Ένα νέο υλικό θα μπορούσε να επιτρέψει στα κτίρια να ρυθμίζουν τη θερμοκρασία τους μόνα τους.
Όταν κρυώνουμε, φοράμε ένα μπουφάν – ή ανεβάζουμε τον θερμοστάτη μας. Όταν αισθανόμαστε ζέστη αφαιρούμε ρούχα ή ανάβουμε το κλιματιστικό. Τι θα γινόταν όμως αν τα κτήριά μας μπορούσαν να κάνουν το ίδιο, από μόνα τους;
Μια ομάδα ερευνητών στη Σχολή Μοριακής Μηχανικής Pritzker του Πανεπιστημίου του Σικάγο, ανέπτυξε ένα δομικό υλικό που μπορεί να αλλάξει την ποσότητα θερμότητας που απορροφά και εκπέμπει, με βάση την εξωτερική θερμοκρασία. Όπως οι χαμαιλέοντες αλλάζουν το χρώμα του δέρματός τους για να ρυθμίσουν τη θερμοκρασία τους, το νέο υλικό, το οποίο αποτελείται από ένα εξαιρετικά λεπτό φιλμ, μπορεί να αλλάξει το υπέρυθρο χρώμα του και την ικανότητά του να εκπέμπει υπέρυθρη θερμότητα, την αόρατη θερμότητα που εκπέμπεται από τους ανθρώπους αλλά και από τον ήλιο.
Για παράδειγμα: όταν έχει πολύ κρύο έξω, το υλικό μπορεί να βοηθήσει να κρατήσει το κτίριο ζεστό εκπέμποντας μόνο το 7% της υπέρυθρης θερμότητας του. Όταν κάνει πολύ ζέστη, μπορεί να διατηρήσει το κτίριο πιο δροσερό, εκπέμποντας το εξαιρετικά υψηλό 92% της θερμότητας του. Θεωρητικά, το σύστημα θα μπορούσε να συνδεθεί με τον θερμοστάτη μας και κάθε φορά που η θερμοκρασία πέφτει κάτω ή ανεβαίνει πάνω από έναν καθορισμένο αριθμό, το σύστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει μια μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας για να ενεργοποιήσει αυτόματα τον διακόπτη – χωρίς να χρειαστεί να κουνήσουμε το δαχτυλάκι μας.
Αυτό το επίπεδο προσαρμοστικότητας καθίσταται δυνατό χάρη σε μια ηλεκτροχημική αντίδραση. Το υλικό έχει πάχος μόνο 0,5 χιλιοστά – 500 φορές το πλάτος της ανθρώπινης τρίχας – και αποτελείται από ένα ρευστό υλικό που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο στερεά στρώματα. Τα στρώματα αυτά είναι κατασκευασμένα από γραφένιο (ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα γραφίτη, όπως αυτό που υπάρχει σε ένα μολύβι). Αυτό το εξαιρετικά αγώγιμο υλικό είναι πολύ καλό στη μεταφορά θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά το μαγικό συμβαίνει στο μεσαίο στρώμα ρευστού. Αυτό μπορεί να πάρει δύο ριζικά διαφορετικές μορφές: στερεός χαλκός, ο οποίος διατηρεί το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης θερμότητας και λειτουργεί σαν μονωτική κουβέρτα, και ένα υδαρές διάλυμα, το οποίο απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης θερμότητας από το σπίτι μας και στη συνέχεια την εκπέμπει προς τα έξω – διατηρώντας το κτίριό δροσερό. Ο τόπος όπου λαμβάνει χώρα η χημική αντίδραση που πυροδοτείται από ηλεκτρικό ρεύμα, αποτελεί τον διακόπτη μεταξύ των δύο καταστάσεων.
Ορισμένοι ερευνητές ήδη πειραματίζονται με έξυπνα παράθυρα που μπορούν να εναλλάσσονται αυτόματα μεταξύ μιας μορφής που απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία τον χειμώνα και άλλης που την αντανακλά το καλοκαίρι. Άλλοι αναπτύσσουν παράθυρα που μπορούν να αλλάζουν την διαφάνεια τους μέσα σε λίγα λεπτά, όπως το κριλ των ωκεανών.
Το υλικό που αναπτύχθηκε για αυτήν τη μελέτη μπορεί να εφαρμοστεί σε περισσότερα μέρη του σπιτιού από τα παράθυρα – για παράδειγμα, σε κάθε είδους επιφάνεια, τόσο στο εσωτερικό του διαμερίσματός μας όσο και στην εξωτερική πρόσοψη του κτιρίου. Προς το παρόν, το πρωτότυπο έχει μέγεθος τετραγώνου 6 εκατοστών, αλλά όπως εξηγεί ο επίκουρος καθηγητής Po-Chun Hsu, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας που δημοσιεύτηκε στο Nature Sustainability, το υλικό μπορεί τελικά να μετατραπεί σε διάλυμα που μπορεί να ψεκαστεί ή τα τετράγωνα μπορούν να ενωθούν σε ένα «πάπλωμα».
Τα κτήριά μας δεν είναι σχεδιασμένα για να προσαρμόζονται στις ολοένα και πιο κυμαινόμενες θερμοκρασίες που προκαλούνται από την κλιματική αλλαγή. Περίπου το 35% της χρήσης ενέργειας ενός κτιρίου προορίζεται για θέρμανση, ψύξη και εξαερισμό και οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου από τον κλιματισμό θα αντιστοιχούν σε αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας κατά 0,5 βαθμούς Κελσίου, μέχρι το τέλος του αιώνα.
Ανάλογα με το πού βρίσκεται το κτίριο, οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτό το υλικό θα μπορούσε να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας του κατά 5 -10%. Σε σύγκριση με ορισμένα έξυπνα παράθυρα στην αγορά, αυτός ο αριθμός είναι χαμηλός, αλλά αυτό που του λείπει στην απόδοση (προς το παρόν) αντισταθμίζεται με την προσαρμοστικότητα και τη δυνατότητα εφαρμογής του υλικού σε τοίχους και προσόψεις.
Επί του παρόντος, η απόδοση του υλικού μειώνεται μετά από περίπου 1.800 κύκλους χρήσης, κάτι που μόλις και μετά βίας είναι αρκετό για να διαρκέσει περίπου τρία χρόνια (αν αλλάζει κανείς τη θερμοκρασία δύο φορές την ημέρα). Επόμενο ορόσημο: 10.000 κύκλοι, ή όσοι απαιτούνται για να αυτορυθμίζεται το κτίριο όσες φορές χρειάζεται.
Πηγή: Fast Company
