Pagpapalamig sa pamamagitan ng radyasyon: paggamit sa kalawakan upang maglabas ng init

Habang lumalawak at sumisikip ang mga lungsod, dumarami ang mga ibabaw na kongkreto at aspalto. Sumisipsip ng init ang mga gusali at kalsada, kaya umiinit ang paligid at tumataas ang pangangailangan sa air conditioning. Nakadepende rin sa pinagkukunan ng enerhiya ang mga emisyon. Dahil dito, bumuo ng isang solusyon ang pangkat ng mga mananaliksik sa University of Maryland: isang mikroporosong patong na tinawag na cooling glass at ipinakilala noong 2023. Gumagamit ito ng pagpapalamig sa pamamagitan ng radyasyon. Isa itong patong na may salamin, hindi karaniwang malinaw na salamin ng bintana.

Pagsulong sa pagpapalamig sa pamamagitan ng radyasyon

Kasama sa pagkilos laban sa pagbabago ng klima ang mas mahusay na paggamit ng elektrisidad na nalilikha natin. Pinagsasama ng cooling glass ang dalawang mekanismo: mataas na albedo, na nagbabalik ng malaking bahagi ng radyasyon mula sa araw, at paglalabas ng init bilang infrared na radyasyon patungo sa kalawakan sa mga wavelength na madaling makalusot sa atmospera. Magkaiba ang pagbalik ng sikat ng araw at pagbuga ng radyasyon ng init. Ang kosmikong background na humigit-kumulang −270 °C ay nagsisilbing malamig na sanggunian; hindi inililipat ng vacuum ang init sa pamamagitan ng kombeksiyon.

Sa kanilang artikulo sa pananaliksik, ganito inilalarawan ng mga may-akda ang materyal:

“Isang fotonikong komposit na walang regular na pagkakaayos, na binubuo ng mikroporosong balangkas na salamin na pumipili ng long-wave infrared na radyasyong inilalabas at may medyo mataas na kakayahang magbalik ng sikat ng araw, kasama ang mga partikulo ng aluminum oxide na malakas magpakalat ng sikat ng araw at pumipigil sa pagsiksik ng porosong istruktura habang ginagawa.”

Maganda ang naging resulta ng patong sa iba’t ibang kondisyon. Maaaring angkop sa malakihang paggawa ang paraan ng produksiyon, ngunit noong 2023 ay nagpapatuloy pa ang mga mananaliksik sa karagdagang pagsusuri at praktikal na aplikasyon.

Pinagmulan: www.cera.cool

Tungkol sa pagganap, isinasaad ng buod ng pag-aaral:

“Nagbibigay ang mikroporosong patong na salamin ng pagbaba ng temperatura na humigit-kumulang 3.5 °C sa tanghali at 4 °C sa gabi, kahit sa mga kapaligirang may mataas na halumigmig na hanggang 80 porsiyento.”

Nililinaw ng detalyadong mga sukat ang mga kondisyon: sa tanghali, humigit-kumulang 3.5 °C na mas malamig ang patong kaysa sa hanging may temperaturang 30 °C, sa 30 porsiyentong relatibong halumigmig. Sa gabi, humigit-kumulang 4 °C itong mas malamig kaysa sa hanging 17.5 °C, sa halumigmig na hanggang 80 porsiyento. Sa mga simulasyon ng bubong ng mga gusaling apartment na katamtaman ang taas, lumitaw ang posibleng pagbawas ng halos 10 porsiyento sa taunang emisyon ng carbon dioxide na kaugnay ng pagpapalamig. Hindi ito pangkalahatang nasukat na pagbawas sa lahat ng emisyon ng gusali.

Hindi bago ang pagpapalamig gamit ang radyasyon. Ang mahalaga rito ay ang pagsasama ng pagganap, tibay sa panlabas na kapaligiran at posibilidad ng paggawa sa mas malaking antas.

Ano ang heat sink?

Ang heat sink ay sumisipsip ng init mula sa ibang bagay at inilalabas ito sa paligid. Ginagamit ito sa elektronika at mga mekanikal na sistema upang maiwasan ang sobrang pag-init. Ang pagdikit sa mainit na piyesa ay karaniwang naglilipat ng init sa pamamagitan ng konduksiyon; naipapasa naman ang init sa paligid sa pamamagitan ng kombeksiyon at radyasyon. Ang cooling glass na tinatalakay rito ay naglalabas ng enerhiya bilang infrared na radyasyon patungo sa langit at kalawakan.

Narito ang mahahalagang proseso at katangian ng heat sink:

Konduksiyon ng init: inililipat ang init sa loob ng isang materyal. Ang mainit na piyesa, gaya ng processor, ay nagpapasa ng init sa heat sink na nakadikit dito.

Materyal: karaniwan ang aluminyo at tanso dahil mahusay silang maglipat ng init. Inilalayo nila ang init mula sa piyesa at ikinakalat sa mas malaking lugar.

Disenyo at lawak ng ibabaw: pinalalaki ng mga palikpik at iba pang istruktura ang lugar para sa pagpapalitan ng init. Mas maraming hangin ang nakadidikit sa heat sink, kaya mas mahusay ang paglalabas ng init.

Kombeksiyon: inilalayo ng dumadaloy na hangin o likido ang init mula sa ibabaw. Ginagamit ng pasibong pagpapalamig ang likas na sirkulasyon ng hangin, habang pinapalakas ng mga bentilador at bomba ang paglipat ng init sa aktibong sistema.

Radyasyon: naglalabas din ng enerhiya ang heat sink bilang infrared na radyasyon, na nakatutulong sa pagpapalamig.

Nakadepende ang bisa sa kakayahan ng materyal na maglipat ng init, disenyo at lawak ng ibabaw, temperatura ng paligid at daloy ng hangin o likido. Ang mahusay na pamamahala sa init ay nakatutulong sa pagiging maaasahan at haba ng buhay ng mga elektronikong at mekanikal na sistema.

Ano ang pagpapalamig sa pamamagitan ng radyasyon?

Isa itong likas na proseso kung saan nawawalan ng enerhiya ang isang bagay sa pamamagitan ng paglabas ng radyasyon, na karaniwang infrared sa mga temperaturang malapit sa ibabaw ng Daigdig. Bahagi ito ng balanse ng enerhiya ng Daigdig at maaaring gamitin sa iba’t ibang teknolohiya.

Kabilang sa mga prinsipyong pisikal nito ang sumusunod:

Infrared na radyasyon: naglalabas ang mga bagay ng elektromagnetikong radyasyon na ang spectrum at tindi ay nakadepende sa temperatura. Sa karaniwang temperatura sa ibabaw ng Daigdig, nasa infrared ang malaking bahagi nito. Lumalamig ang isang bagay kapag mas malaki ang nawawalang enerhiya kaysa sa pumapasok, kasabay ng pagsasaalang-alang sa iba pang uri ng pagpapalitan ng init.

Paglabas patungo sa kalawakan: madaling makalusot sa atmospera ang ilang infrared na wavelength, kabilang ang saklaw na halos 8–13 mikrometro. Maaaring maglabas ng init patungo sa kalawakan ang isang angkop na ibabaw sa saklaw na ito. Nakaaapekto sa resulta ang halumigmig, mga ulap at iba pang kondisyon sa paligid.

Pagpapalamig sa araw at gabi: mas madaling bumaba sa temperatura ng paligid kapag walang araw. Sa maghapon, sinasalungat ng nasisipsip na enerhiya mula sa araw ang pagpapalamig. Gayunman, kaya pa ring magpalamig sa araw ang materyal na mahusay magbalik ng sikat ng araw at angkop ang disenyo, gaya ng ipinakita ng pag-aaral.

Kaugnayan sa albedo: ipinapakita ng albedo kung gaano kalaking bahagi ng radyasyon mula sa araw ang naibabalik, hindi lamang ang nakikitang liwanag. Binabawasan ng mataas na albedo ang pagsipsip ng enerhiya mula sa araw. Ang pagpapalamig gamit ang radyasyon ay tungkol naman sa paglabas ng init. Nagtutulungan ang dalawang katangian; maaaring maglabas ng infrared ang isang madilim na ibabaw ngunit manatiling mainit dahil mas marami itong sinisipsip na sikat ng araw.

Mga aplikasyon: pinag-aaralan ang pagpapalamig na ito para sa mga gusali, sasakyan at teknikal na pasilidad. Depende sa disenyo at mga kondisyon, maaari nitong bawasan ang elektrisidad para sa air conditioning o paghusayin ang umiiral na mga sistemang pampalamig.

Magkaibang proseso ang pagbalik ng sikat ng araw at paglabas ng infrared na radyasyon. Magkasama nilang naaapektuhan ang balanse ng init sa likas at gawang-taong mga ibabaw.

Mga kumpanyang gumagawa ng mga solusyong pangklima

Nagbibigay ng teknolohiyang pang-enerhiya o transportasyon ang sumusunod na mga kumpanyang nakalista sa pamilihan. Hindi sila ipinakikilalang mga tagagawa ng cooling glass sa pag-aaral na ito.

Pinananatili sa mga talahanayan ang makasaysayang bilang mula sa artikulo noong Nobyembre 2023, hindi beripikadong kasalukuyang datos sa pamilihan. Maaaring nakabatay sa dating istruktura ng mga sapi ang kita bawat sapi. Hindi makabuluhang panukat sa pagpapahalaga ang negatibong P/E para sa kumpanyang nalulugi. Maaaring mas bagong datos ang ipinapakita ng mga nakapaloob na tsart at presyo.

1. FuelCell Energy, Inc.

FCEL Tsart ng Presyo

Ang FuelCell Energy (FCEL ) ay nagdidisenyo, gumagawa, nagpapatakbo at nagseserbisyo ng mga planta ng kuryente na gumagamit ng fuel cell. Maaaring mapataas ng elektrokemikal na proseso ang kahusayan at mabawasan ang ilang polusyon kumpara sa katulad na teknolohiyang nagsusunog ng panggatong. Gayunman, maaaring gumamit ang mga planta ng natural gas, biogas o ibang panggatong, kaya hindi sila awtomatikong walang fossil fuel o emisyon ng carbon dioxide. Nakadepende ang pakinabang sa klima sa panggatong, kahusayan at paggamit ng sobrang init.

2. Brookfield Renewable Partners L.P.

BEP Tsart ng Presyo

Ang Brookfield Renewable Partners (BEP ) ay nagpapatakbo ng malaking portfolio ng hydroelectric, hangin, araw at imbakan ng enerhiya sa Hilaga at Timog Amerika, Europa at Asya. Ipinagbibili rin ang mga yunit nito sa Toronto (BEP.UN.TO ). Ang Brookfield Renewable Corporation (BEPC ) ay hiwalay na estruktura ng korporasyon na ang mga naipagpapalit na sapi ay naglalayong magbigay ng katumbas na ekonomikong interes sa mga yunit ng partnersip. Magkaiba ang kanilang legal na kategorya. Nakatuon ang grupo sa pangmatagalang paglikha ng halaga mula sa mga ari-arian sa renewable energy.

3. ChargePoint Holdings, Inc.

CHPT Tsart ng Presyo

Nagbibigay ang ChargePoint Holdings (CHPT ) ng kagamitan sa pag-charge ng de-kuryenteng sasakyan, mga serbisyo ng software at suporta. Ginagamit ang mga solusyon sa mga tahanan, negosyo, plota ng sasakyan at pampublikong lugar. Sa pagsuporta sa de-kuryenteng transportasyon, maaari nitong mabawasan ang pag-asa sa panggatong na mula sa langis. Nakadepende rin sa pinagkukunan ng elektrisidad at sa mga sasakyan ang mga emisyon.

Iba pang mga kumpanyang gumagawa ng teknolohiya sa pagpapalamig gamit ang radyasyon

Ang pribadong CeraCool ay nagtatrabaho sa praktikal na paggamit at pagpapalawak ng pagpapalamig sa pamamagitan ng radyasyon. Itinatag ito ng mga mananaliksik sa likod ng cooling glass na ipinakilala sa pag-aaral.

CeraCool  ay bumuo ng pinturang nagbabalik ng sikat ng araw at naglalabas ng infrared na init. Inilalarawan ito ng kumpanya bilang pagpapalamig na walang sariling konsumo ng elektrisidad ang patong, sa pamamagitan ng pagbalik ng mahigit 95 porsiyento ng radyasyon mula sa araw at sabay na paglabas ng init patungo sa kalawakan sa mga wavelength na nakalulusot sa atmospera. Hindi nito ibig sabihin na napapalitan ng pintura ang lahat ng air conditioning sa lahat ng kondisyon. Ayon sa kumpanya, maaari itong i-spray o ipahid gamit ang brush sa mga ibabaw na umiinit, gaya ng bubong at ilang ibabaw ng kalsada.

Isa pang pribadong kumpanyang nagtatrabaho sa pagpapalamig gamit ang radyasyon ang SkyCool Systems.

SkyCool Systems ay gumagawa ng mga solusyong pampalamig gamit ang mga materyal na malakas magbalik ng sikat ng araw at naglalabas ng infrared na radyasyon. Maaaring paghusayin ng mga panel ang mga sistemang pampalamig na gumagamit ng vapor compression. Nilalayon ng teknolohiya ang pagtitipid ng enerhiya at mga pakinabang sa kapaligiran, na nakadepende sa instalasyon at mga kondisyon ng operasyon.

Mga pangwakas na pagninilay

Kailangan ding bawasan ng pagkilos sa klima ang hindi mahusay na paggamit ng enerhiya, kasabay ng paggamit ng napapanatiling mga pinagkukunan nito. Maaaring makatulong ang pagpapalamig gamit ang radyasyon. Sa isang talakayan sa TED, tinalakay ni Aaswath Raman ang posibleng siklo ng pagtaas ng temperatura, pagdami ng pangangailangan sa air conditioning at kaugnay na mga emisyon, at kung paano makatutulong ang teknolohiyang ito na limitahan iyon.

Kasama ng iba pang pagsulong, gaya ng mga solar cell na may sukat na mikrometro at mga kontak sa likuran, maaaring magbigay ng pakinabang ang mga inisyatiba ng mga kumpanyang tulad ng CeraCool sa mga taon matapos ang artikulo. Nakadepende ang resulta sa pagpapalawak ng produksiyon at aktuwal na pagganap.