Un equipo de investigadores ha creado una ventana inteligente que puede generar electricidad, reducir el calor que entra a un edificio y convertirse en lámpara por la noche. En ciudades con temperaturas tan altas como las de Monterrey, esta tecnología tiene el potencial de reducir el uso de aires acondicionados y el consumo de energía.
Tradicionalmente, las ventanas simplemente separan el interior del exterior, pero en ellas los investigadores detrás de GEMMA vieron la posibilidad de mejorar la sostenibilidad de los edificios y contribuir a su descarbonización.
La propuesta combina varias capas con funciones distintas, que buscan controlar qué parte de la radiación solar entra al edificio, cuál se transforma en electricidad y cuál se convierte en luz.
“Las tecnologías que usamos ya existen, lo que nosotros estamos haciendo es integrarlas”, dice José Huertas, profesor investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias (EIC) del Tecnológico de Monterrey.
En la actualidad, hasta el 30% del consumo energético de un edificio se gasta en sistemas de aire acondicionado e, irónicamente, estos mismos sistemas calientan los edificios por fuera, generando islas de calor.
En el contexto del cambio climático, contar con una ventana que puede reducir la cantidad de calor que entra, podría mantener los interiores frescos y aminorar la dependencia de las ciudades en tecnologías de enfriamiento.
Hasta ahora, la ventana inteligente es apenas un prototipo, pero en las pruebas realizadas por el equipo ya muestra una reducción del 20% de la cantidad de calor que atraviesa. Las simulaciones muestran que podría disminuir en 3.9% la energía necesaria para enfriar un edificio durante el año.
Las capas de GEMMA
GEMMA funciona con capas que hacen distintas tareas. La primera es una película absorbente antirreflejante cuya función es captar la radiación solar y reducir la cantidad de energía que rebota hacia el interior.
Después viene una celda solar semitransparente de perovskita, un mineral de óxido de titanio y calcio con estructura cristalina que permite crear paneles solares que no sean completamente opacos.
El equipo trabaja en fabricar estas celdas mediante Direct Ink Writing (DIW), una técnica de impresión 3D que permite depositar este mineral en capas delgadas. Así, las celdas aprovechan la radiación solar que no es visible para el ojo humano y dejan pasar la que sí.
“Lo que buscamos es que, lo que ahorramos en energía, dé para pagar el costo de reemplazar la ventana tradicional”, explica Huertas.
La siguiente capa es una película inteligente basada en cristales líquidos dispersos en polímeros (PDLC). Cuando recibe electricidad, sus moléculas se alinean y la ventana puede pasar de ser opaca a transparente, permitiendo que el usuario regule la cantidad de luz que entra al espacio.
Después viene la película luminosa a base de geles con nanopartículas suspendidas que redirige la luz hacia el interior de forma controlada. Finalmente está la capa de aislamiento térmico que evita la transferencia de calor no deseado hacia el interior.
Por ahora, GEMMA aún es un prototipo en desarrollo, pero los investigadores, Huertas y Manuel Ávila, profesor investigador de la EIC, buscan llevarla a un nivel de madurez tecnológica TRL 2 a TRL 4.
“En un futuro, digamos un año, es llevarlo ya a un edificio, a una oficina y dejarlo que funcione para ver si se desempeña bien”, cuenta Huertas.
El sueño es seguir consiguiendo colaboradores e inversores para que eventualmente —dentro de algunos años— edificios completos puedan tener estas ventanas.
¿Te interesó esta historia? ¿Quieres publicarla? Contacta a nuestra editora de contenidos para conocer más marianaleonm@tec.mx
