La refrigeración elastocalórica se destaca por su alto rendimiento y su menor consumo energético en comparación con los métodos actuales. Al flexionar los músculos artificiales de nitinol, se produce un cambio en la temperatura que permite refrigerar o calentar el espacio de manera eficiente. Esta tecnología tiene un gran potencial para reducir la huella de carbono de los sistemas de climatización, contribuyendo así a la lucha contra el cambio climático. Además, al ser una alternativa más sostenible, la refrigeración elastocalórica representa un paso importante hacia un futuro más verde y sostenible.
En la vanguardia de la tecnología de refrigeración se encuentra un avance revolucionario desarrollado por el equipo de investigación de la Universidad de Saarland y el Centro de Mecatrónica y Tecnología de Automatización de Saarbrücken (ZeMa), liderado por el Profesor Stefan Seelecke. Este innovador prototipo de refrigerador compacto se basa en un principio sorprendentemente sencillo: la eliminación de calor mediante el estiramiento y liberación de alambres, conocidos como «músculos artificiales». Fabricados con una aleación superelástica de nitinol, estos alambres poseen la capacidad de absorber calor en la cámara de refrigeración y liberarlo al entorno externo, a través de un proceso denominado elastocalórico.
La eficacia de estos materiales elastocalóricos supera en más de diez veces la de los sistemas de aire acondicionado y refrigeradores convencionales de la actualidad. Tanto el Departamento de Energía de los Estados Unidos como la Comisión Europea han reconocido la tecnología de refrigeración desarrollada en Saarbrücken como la alternativa más prometedora a los procesos existentes. Capaz de extraer calor de espacios mucho mayores que la pequeña cámara de refrigeración demostrativa utilizada actualmente, esta tecnología también puede proporcionar calefacción para espacios amplios, ofreciendo una solución altamente prometedora frente al cambio climático, la escasez de energía y la creciente demanda de refrigeración y calefacción.
Los investigadores se valen del «superpoder» especial de los músculos artificiales de nitinol: la memoria de forma. Estos alambres pueden alargarse y acortarse, tensarse y relajarse, gracias a su capacidad de recordar su forma original después de ser deformados o estirados. Esta propiedad se debe a las dos estructuras cristalinas del nitinol, capaces de transformarse la una en la otra, un fenómeno que permite la absorción y liberación de calor durante las transiciones de fase.
El prototipo de mini-refrigerador presentado en Hannover incorpora un innovador sistema de accionamiento por levas que rota continuamente haces de alambres de nitinol de 200 micrones alrededor de una cámara de refrigeración circular. Este diseño permite que los alambres, al moverse en círculo, se estiren y liberen alternativamente, transportando el calor fuera de la cámara de refrigeración y enfriando el aire que circula constantemente alrededor de los alambres relajados.
La complejidad de la investigación para desarrollar un circuito de refrigeración eficiente es considerable, abordando aspectos como el movimiento permanente de los alambres, los flujos de aire, la eficiencia del proceso, la cantidad y el grado de estiramiento óptimo de los alambres, entre otros. Además, el equipo ha desarrollado software para ajustar esta tecnología a diversas aplicaciones y simular sistemas de refrigeración.
Más allá de los refrigeradores, los ingenieros en Saarbrücken buscan explotar el potencial innovador de los elastocalóricos en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la refrigeración industrial, la refrigeración de vehículos eléctricos para avanzar en la e-movilidad y los electrodomésticos. Esta tecnología, fruto de más de una década de investigación y múltiples proyectos financiados por la UE, la DFG y el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania, promete no solo transformar el mercado de la refrigeración y calefacción sino también contribuir a la sostenibilidad ambiental.
