El nuevo material de vanadio de bajo consumo energético parece cinta adhesiva y actúa como Planet Hero

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Tal vez, después de todo, no sea demasiado tarde para detener un cambio climático catastrófico. Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California han estado explorando el mundo poco glamoroso de los techos energéticamente eficientes en busca de soluciones, y la semana pasada se les ocurrió un revestimiento de techo simple a base de vanadio que puede enfriar y calentar un edificio según sea necesario. Al no existir un almuerzo gratis, tiene que haber una trampa, y la hay: ¿de dónde va a salir todo el vanadio?

Los coches eléctricos son buenos, los edificios de bajo consumo energético también son buenos

A pesar de toda la atención que se ha prestado a los últimos coches eléctricos de cero emisiones (levanta la mano) como un sustituto de los vehículos de gas que ahorra un planeta, los edificios energéticamente eficientes también deberían recibir un poco de amor. Al igual que ocurre con el sector del transporte, los edificios son uno de los principales contribuyentes Emisiones de gases de efecto invernadero, al menos aquí en los EE. UU. Hagamos que nuestros amigos del Departamento de Energía de EE. UU. Expliquen:

“El sector de los edificios representa aproximadamente el 76% del uso de electricidad y el 40% de todos los EE. UU. uso de energía primaria y emisiones asociadas de gases de efecto invernadero (GEI), lo que lo convierte en esencial para reducir el consumo de energía en los edificios con el fin de cumplir con la energía nacional y desafíos ambientales y para reducir los costos para los propietarios de edificios e inquilinos “.

Si te separas generación eléctrica fuera de la mezcla y solo se enfoca en el uso final en edificios, que es lo que hace la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., las cifras disminuyen considerablemente. Sin embargo, esa es solo una perspectiva diferente sobre el mismo problema, que es que los edificios usan mucha energía

La buena noticia es que la tecnología de eficiencia energética no es ciencia espacial.

“Las oportunidades para mejorar la eficiencia son enormes. Para 2030, el uso de energía en los edificios podría reducirse en más de un 20% utilizando tecnologías que se sabe que son rentables en la actualidad ”, observa el Departamento de Energía, y agrega que la nueva tecnología podría acumular otro 15% de ahorro además de eso, o más.

Salvando el planeta, un techo energéticamente eficiente a la vez

Eso nos lleva a la nueva investigación en Berkeley Lab. El equipo estaba buscando una manera de hacer que los recubrimientos de “techos fríos” funcionaran en un rango más amplio de temperaturas cuando encontraron una solución basada en vanadio.

El movimiento del techo frío se centra en pintar los tejados de blanco o utilizar otros materiales que desvíen el calor en climas cálidos, lo que reduce la temperatura interior y evita un mayor uso de energía para el aire acondicionado o los ventiladores. El problema es que el mismo techo frío desvía la luz solar en climas fríos, robando a la casa el calor natural de la luz solar y aumentando el uso de energía para la calefacción del hogar.

Berkeley Lab ha encontrado la solución: un nuevo material energéticamente eficiente basado en vanadio, llamado TARC para enfriamiento radiativo adaptable a la temperatura.

“Nuestro revestimiento de techo para todas las estaciones cambia automáticamente de mantenerlo fresco a cálido, según la temperatura del aire exterior. Esto es aire acondicionado y calefacción sin energía y sin emisiones, todo en un solo dispositivo ”, comenta con entusiasmo el investigador principal del Berkeley Lab, Junqiao Wu, que forma parte del cuerpo docente de la División de Ciencias de los Materiales del laboratorio y es profesor de ciencia e ingeniería de los materiales en la UC-Berkeley.

¿Como funciona?

El vanadio es un metal de transición plateado, que no debe confundirse con vibranio. Aparece regularmente en el Electronia radar principalmente debido a su uso en tecnología de batería de flujo. Además de las ventajas de seguridad y durabilidad, el vanadio tiene múltiples estados de carga, lo que significa que puede hacer una batería de flujo con solo vanadio en lugar de tener que implementar dos materiales diferentes.

La mayoría de los metales se calientan cuando conducen electricidad, pero el vanadio no se calienta mucho, y esa es la clave de todo.

“El dióxido de vanadio por debajo de aproximadamente 67 grados Celsius (153 grados Fahrenheit) también es transparente (y, por lo tanto, no absorbe) la luz infrarroja térmica. Pero una vez que el dióxido de vanadio alcanza los 67 grados Celsius, cambia a un estado metálico y se vuelve absorbente de luz infrarroja térmica ”, agrega Berkeley Lab.

“Esta capacidad de cambiar de una fase a otra, en este caso, de un aislante a un metal, es característica de lo que se conoce como material de cambio de fase”, explican.

El equipo fabricó muestras que se asemejan a la cinta adhesiva, las probó y combinó sus datos con otros conjuntos de datos para modelar los resultados de edificios que representan 15 zonas climáticas en los EE. UU. Continental.

Los resultados fueron impresionantes. Aunque TARC todavía refleja alrededor del 75% de la luz solar durante el año en total, desvía más calor en climas más cálidos y retiene más calor en climas más fríos.

“Con TARC instalado, el hogar promedio en los EE. UU. Podría ahorrar hasta un 10% de electricidad”, dijo Kechao Tang, coautor principal del estudio (anteriormente investigador postdoctoral en el laboratorio de Wu, Tang es actualmente profesor asistente en Pekín Universidad en China).

La lucha por el techo de vanadio del futuro

No contenga la respiración para que TARC aparezca en el juego de herramientas de su amigable techador de vecindario en el corto plazo. El equipo todavía tiene que ampliar el prototipo y determinar si realmente es una solución práctica.

En la práctica, es posible que estén pensando en quién juntará todo el vanadio. El vanadio es un material que abunda en la tierra, pero hasta hace unos años, el suministro interno de vanadio en los EE. UU. Estaba rezagado.

Independientemente, el campo de las baterías de flujo de vanadio comenzó a cobrar fuerza alrededor de 2014 con el apoyo del Departamento de Energía de EE. UU. Y no muestra signos de desaceleración. Si ese negocio de techos de vanadio de eficiencia energética realmente despega, los techadores tendrán que luchar contra los fabricantes de baterías por un corte en la cadena de suministro, y ambos tendrán que derrotar a la industria metalúrgica, que representó más del 90% de la producción. uso de vanadio en los EE. UU. a partir de 2019.

Mientras tanto, producción de vanadio está mejorando aquí en los EE. UU. Parte de la actividad consiste en refinar la materia prima enviada desde el extranjero (hola, Vanadio de EE. UU. empresa). A partir de 2019, el Servicio Geológico de EE. UU. Señaló que también se estaban produciendo “pequeñas cantidades” a partir de varios fuentes que incluyen uraareniscas niferous en el Colorado así como materiales de desecho como residuos de petróleo, catalizadores usados, cenizas de uso general y cerdo planchar escoria.

Si todo va según lo planeado, puede agregar baterías de flujo de vanadio gastadas a la cadena de suministro. El vanadio de EE. UU. Reclama una tasa de recuperación del 97% para reciclar el electrolito a base de vanadio de sus baterías de flujo.

Los próximos pasos para el revestimiento de techo energéticamente eficiente de Berkeley Lab también implican reunir los fondos para continuar la investigación, y las cosas se pusieron un poco más difíciles ahora que el senador estadounidense y accionista del carbón Joe Manchin (D-West Virginia) casi sin ayuda hundió el mercado de valores y explotó la firma Build Back Better del presidente Biden proyecto de ley de acción climática.

El Departamento de Energía contaba con los fondos de Build Back Better para aumentar su financiación para I + D centrada en edificios energéticamente eficientes, entre otros. tecnologías limpias, pero eso parece haberse evaporado después de que Manchin declaró que no votará por el proyecto de ley durante una comparecencia el domingo en un Fox News programa.

Todo no esta perdido. La ayuda puede provenir de una fuente poco probable. United Mine Workers of America se ha estado moviendo hacia el modo de transición energética y, a principios de este año, el sindicato se inclinó por crear nuevos empleos verdes para los trabajadores sindicalizados.

Para ser claros, la UMWA continúa abogando por mantener los trabajos del carbón en la mezcla. Aún así, el punto es que los trabajadores del carbón son, o deberían ser, un distrito electoral de un senador de los EE. UU. Que representa al icónico estado productor de carbón de Virginia Occidental.

El senador Manchin acaba de molestar a sus propios electores al eliminar la extensión del crédito tributario por hijos, entre otras ayudas a las familias trabajadoras del carbón y a los jubilados en el proyecto de ley Build Back Better, además de ahogar esa cosa sobre nuevos empleos verdes para desempleados. trabajadores del carbón.

Aparentemente, UMWA no se está tomando esto de espaldas. El lunes, el sindicato emitió una declaración cortés pero contundente detallando todas las razones. por qué Build Back Better debería aprobarse.

“Instamos al senador Manchin a revisar su oposición a esta legislación y trabajar con sus colegas para aprobar algo que ayude a que los mineros del carbón sigan trabajando y tenga un impacto significativo en nuestros miembros, sus familias y sus comunidades”, concluyeron.

Por supuesto, nada de esto importaría si solo un senador del lado republicano del pasillo interviniera para reemplazar el voto de Manchin. Mirándote, senadora republicana Shelley Moore Capito de Virginia Occidental. Después de todo, ¿por qué debería Manchin asumir toda la culpa cuando los 50 senadores republicanos también se han esforzado, incluido uno que representa a su propio estado de origen?

Parece que UMWA tiene un mensaje para ambos.

“También quiero reiterar nuestro apoyo para la aprobación de la legislación sobre el derecho al voto tan pronto como sea posible, y aliento encarecidamente al Senador Manchin y a todos los demás Senadores a estar preparados para hacer lo que sea necesario para lograrlo”, concluye la declaración de UMWA, agregando que ” Los legisladores antidemocráticos y sus aliados trabajan todos los días para hacer retroceder el derecho al voto en Estados Unidos. El incumplimiento por parte del Senado de hacer frente a eso es inaceptable y un incumplimiento de su deber con la Constitución “.

Sigueme en Twitter @TinaMCasey.

Foto: Kaichen Dong (izquierda) y Jiachen Li ajustan un dispositivo de deposición láser pulsada (PLD) utilizado para desarrollar el Revestimiento de techo inteligente TARC para edificios energéticamente eficientes (crédito: Thor Swift / Berkeley Lab).

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Y ahora, me despido hasta una nueva noticia. ¡Un saludo!

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