Ciencia de materiales
Los recubrimientos electrocrómicos pueden ser cruciales para lograr sistemas HVAC eficientes
Resolviendo el consumo de energía del HVAC
HVAC, o calefacción, ventilación y aire acondicionado, es responsable de un gran consumo energético mundial, enfriando edificios en verano y calentándolos en invierno. Según la EIA, HVAC representa aproximadamente 40% del consumo total de energía en edificios comerciales y 35% en edificios residenciales.
Se ha realizado mucho esfuerzo para mejorar la forma en que enfriamos y calentamos los edificios. Un método clave es, notablemente, la adopción de bombas de calor, que transfieren calor dentro o fuera de los edificios de manera mucho más eficiente que los sistemas convencionales. Son de 2 a 4 veces más eficientes que los calefactores de horno y también pueden funcionar para refrigeración.
Puedes leer más sobre el tema de las bombas de calor en “¿Por qué se promocionan las bombas de calor como una opción principal para el control climático del hogar?”.
Las bombas de calor también podrían mejorar con el tiempo. Por ahora, se basan principalmente en un sistema que utiliza compresión para mover el calor. Pronto, los materiales electrocalóricos podrían mejorar aún más la eficiencia de las bombas de calor.
Sin embargo, otra forma de reducir la factura de energía de refrigeración y calefacción sería mejorar las pérdidas térmicas desde el principio. Una casa u oficina mal aislada hará que su sistema HVAC caliente y enfríe el exterior sin sentido.
Un mejor aislamiento es un primer paso y suele formar parte del diseño de construcción inicial o requiere una remodelación/reconstrucción costosa. Sin embargo, incluso el aislamiento solo puede hacer tanto; los nuevos materiales podrían ayudar.
Aislamiento adaptable
Una limitación de usar aislamiento o materiales reactivos automatizados como las tejas de techo adaptativas es que a veces pueden ser contraproducentes. Idealmente, preferiríamos tener materiales que puedan encenderse o apagarse a voluntad, modulando la cantidad de energía que entra o sale del edificio.
Esto es especialmente cierto para el vidrio utilizado en ventanas. En invierno, queremos que entre la mayor cantidad posible de luz y energía al edificio. Pero en verano, queremos limitar la energía que calienta el edificio y obliga al aire acondicionado a trabajar el doble.
De esta idea surgió el concepto de películas electrocrómicas, una capa delgada de material capaz de activar la sombreado de las ventanas a voluntad. Cuando se les aplica una corriente eléctrica muy pequeña, estas películas pueden pasar de transparentes a coloreadas y absorber el calor de las radiaciones infrarrojas.
La tecnología se basa en marcos metal-orgánicos (MOFs), materiales con una porosidad muy alta (más del 90%).
El problema es que, hasta ahora, las películas MOF típicas han sufrido tiempos de respuesta lentos y poca estabilidad. Esto las hacía prometedoras en teoría, pero no muy útiles en la práctica.
Esto podría haber cambiado gracias a un nuevo diseño de MOF inventado por investigadores del Instituto Tecnológico de Harbin, la Universidad de Quzhou, la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de Chengdu y la Universidad de Yangzhou en China.
Sombras activadas
La película electrocrómica desarrollada por los investigadores funciona integrando un nuevo tipo de MOF. O, más precisamente, “modificando SnO2 dopado con F con ácido 4-mercaptobenzóico y fabricando películas Ni-IRMOF-74@MBA usando ácido 3,3′-dihidroxi-4,4′-bifenildicarboxílico”.
Debido a la capacidad de las sustancias cristalinas para formar películas delgadas con tamaños de poro que pueden personalizarse cambiando la longitud del ligando orgánico que se une al ion metálico. Estas características permiten un mejor flujo de corriente, un control más preciso sobre los colores y mayor durabilidad.
El resultado es una película que puede cambiar de color a verde cuando se expone a 0,8 V y a rojo oscuro/marrón con 1,6 V.
Fuente: ACS
La película se destaca de otros MOFs anteriores debido a su estabilidad (95,7% de retención después de 4500 ciclos) y una respuesta rápida inferior a 2 segundos.
Aún no está claro cuán generalizada podría ser la adopción de dicho sistema. Pero en general, debido a la necesidad de descarbonizar y reducir el consumo de energía, es una flecha más en el arsenal para hacer las ciudades más verdes.
Empresas de películas delgadas
1. China Singyes New Materials Holdings Limited (8073.HK)
La empresa china ingresó al campo de los materiales de películas ópticas delgadas en 2010. Produce sistemas de exhibición comercial multimedia y crea sistemas de proyección de atenuación inteligente, vidrio fotoeléctrico transparente multimedia, etc.
Esto incluye paredes de vidrio que pueden volverse opacas así como película inteligente resistente al calor. Por lo tanto, también podría ser un buen candidato para implementar vidrio electrocrómico.
Fuente: China Singyes
La empresa publicó sus informes financieros en inglés, algo que no siempre está garantizado para empresas industriales chinas más pequeñas o de nicho.
La compañía se ha expandido en 2023 a la producción de películas para vehículos motorizados, un sector en auge tras el crecimiento de la industria automotriz china y las exportaciones de automóviles chinos (principalmente vehículos eléctricos).
En general, la empresa es innovadora y probablemente se beneficiará del desempeño económico global de China y de la creciente demanda de materiales más avanzados para exhibir publicidad y ofrecer privacidad en espacios interiores como hoteles y oficinas.
2. Kewei Films
Una empresa cotizada en privado, Kewei es el “mayor fabricante de ITO PET, película inteligente y película para ventanas”, con una capacidad de producción anual de 60 millones de metros.
Esto la convierte en la mayor tintura de ventanas, película de protección de pintura, película de vinilo para envoltura de automóviles y productora de película inteligente de China.
Sus películas para ventanas ya se utilizan para reducir los costos de refrigeración. También produce vidrio inteligente, con opacidad que puede activarse a voluntad.
Fuente: Kewei
Considerando la escala de Kewei, los inversores en el sector de películas inteligentes deberían vigilar a la empresa aunque no cotice en bolsa. Esto es especialmente cierto si se crean nuevas formas de recubrimientos electrocrómicos que puedan expandir el mercado y otorgar una ventaja a los grandes actores establecidos al aprovechar su tamaño para reducir los costos de producción.
