Poiché il cambiamento climatico intensifica il caldo estivo, la domanda di tecnologie per raffreddare gli edifici è in aumento. Ora, i ricercatori riferiscono in ACS Energy Letters di aver utilizzato la tecnologia informatica avanzata e l’intelligenza artificiale per progettare un rivestimento trasparente per finestre che potrebbe abbassare la temperatura all’interno degli edifici, senza spendere un solo watt di energia.
Gli studi hanno stimato che il raffreddamento rappresenta circa il 15% del consumo energetico globale. Tale richiesta potrebbe essere ridotta con un rivestimento per finestre in grado di bloccare la luce ultravioletta e del vicino infrarosso del sole, le parti dello spettro solare che tipicamente passano attraverso il vetro per riscaldare una stanza chiusa. Il consumo di energia potrebbe essere ulteriormente ridotto se il rivestimento irradia calore dalla superficie della finestra a una lunghezza d’onda che attraversa l’atmosfera nello spazio esterno. Tuttavia, è difficile progettare materiali che possano soddisfare questi criteri contemporaneamente e che possano anche trasmettere luce visibile, nel senso che non interferiscono con la vista. Eungkyu Lee, Tengfei Luo e colleghi hanno deciso di progettare un “raffreddatore radiativo trasparente” (TRC) che potesse fare proprio questo.
Il team ha costruito modelli computerizzati di TRC costituiti da strati sottili alternati di materiali comuni come biossido di silicio, nitruro di silicio, ossido di alluminio o biossido di titanio su una base di vetro, sormontata da una pellicola di polidimetilsilossano. Hanno ottimizzato il tipo, l’ordine e la combinazione dei livelli utilizzando un approccio iterativo guidato dall’apprendimento automatico e dal calcolo quantistico, che archivia i dati utilizzando particelle subatomiche. Questo metodo di calcolo esegue l’ottimizzazione più velocemente e meglio dei computer convenzionali perché può testare in modo efficiente tutte le possibili combinazioni in una frazione di secondo. Ciò ha prodotto un design del rivestimento che, una volta fabbricato, ha battuto le prestazioni dei TRC progettati in modo convenzionale oltre a uno dei migliori vetri commerciali per la riduzione del calore sul mercato.
Nelle città calde e aride, affermano i ricercatori, il TRC ottimizzato potrebbe potenzialmente ridurre il consumo di energia di raffreddamento del 31% rispetto alle finestre convenzionali. Notano che i loro risultati potrebbero essere applicati ad altre applicazioni, poiché i TRC potrebbero essere utilizzati anche sui finestrini di auto e camion. Inoltre, la tecnica di ottimizzazione abilitata al calcolo quantistico del gruppo potrebbe essere utilizzata per progettare altri tipi di materiali compositi.
Gli autori riconoscono il supporto della National Research Foundation of Korea e del Notre Dame Center for Research Computing.
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CREDITO
Adattato da ACS Energy Letters 2022, DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01969