La ventana del futuro que cortará radicalmente tu factura energética

La demanda mundial de energía sigue aumentando a medida que las ciudades crecen, la tecnología avanza y las industrias se desarrollan. Los edificios representan alrededor del 30% al 40% del total, incluso más que la industria o el transporte. Esto se debe en gran parte a los sistemas de calefacción, refrigeración y ventilación, especialmente al aire acondicionado, que consume mucha energía.

Las ventanas son una parte significativa del problema. Permiten que el calor se escape en invierno y que entre en verano, obligando a los sistemas de temperatura a consumir más energía y a aumentar las emisiones. El desafío es controlar esta transferencia de calor sin comprometer la transparencia de las ventanas y la cantidad de luz natural que dejan entrar, ambos elementos esenciales para el bienestar y la productividad de las personas.

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La solución son las ventanas inteligentes. La mayoría de las versiones actuales en el mercado son lo que se conoce como electrocrómicas (EC), lo que significa que funcionan aplicando electricidad con solo pulsar un botón a capas de partículas o cristales dentro del vidrio.

Esto provoca una transformación molecular reversible que vuelve la ventana opaca o la oscurece, dependiendo del producto. Esto bloquea la mayor parte de la luz infrarroja, que es lo que hace que las habitaciones se calienten de forma incómoda. Esto reduce drásticamente la necesidad de aire acondicionado en países calurosos, manteniendo entre el 60% y el 70% del calor fuera durante las temperaturas más altas. También pueden reducir la pérdida de calor en las habitaciones en torno al 40% durante el clima frío.

Desde hace unos años, estas ventanas se están vendiendo bastante bien tanto para propiedades comerciales como residenciales. Se estima que el mercado mundial total en 2023 tenía un valor de 6.600 millones de dólares.

Sin embargo, tienen varias limitaciones importantes. Aunque las ventanas no utilizan mucha energía, solo funcionan con una fuente de alimentación. Esto puede ser un reto en lugares remotos o con suministro eléctrico poco fiable. Y en la medida en que no haya opciones renovables de la red disponibles, los usuarios necesitan instalar una alternativa como paneles solares para que estas ventanas sean neutras en carbono.

Con muchas variedades —aunque hay excepciones— solo se puede alternar entre una opacidad total y una transparencia total. Esto significa que se pierden los beneficios de tener ventanas cuando hace calor, y probablemente habrá que recurrir a iluminación artificial. Y, como se mencionó antes, las ventanas EC funcionan muy bien para mantener el calor fuera en países cálidos, pero son algo más limitadas en climas fríos.

El futuro es termocrómico

Una alternativa que al menos evita la necesidad de electricidad es lo que se conoce como fotocromático. Estas utilizan una capa de cristales de haluro de plata o compuestos conocidos como naftopiranos, ambos reaccionan a los niveles crecientes de luz ultravioleta (UV), haciendo que el vidrio se tiña en condiciones de mayor luminosidad. Es exactamente el mismo material que se usa en las gafas de sol que reaccionan a la luz.

En comparación con las ventanas EC, tienen la ventaja adicional de crear una barrera frente a la luz UV. La luz UV no solo es cancerígena, sino que daña todo, desde muebles hasta pinturas y los recubrimientos de las ventanas EC.

Sin embargo, las ventanas fotocromáticas son muy caras, al menos si utilizan plata. Son muy sensibles al clima, lo que puede reducir su fiabilidad en condiciones nubladas o lluviosas. Además, no son tan buenas bloqueando la luz infrarroja y no tienen control manual, por lo que son más útiles para la privacidad que para regular la temperatura de las habitaciones.

Bloquean la luz UV y tienen el potencial de ser comparables a las ventanas electrocrómicas en la capacidad de bloquear la luz infrarroja

Muchos argumentarían que una variedad más prometedora de ventanas inteligentes para el futuro es una tercera opción conocida como termocrómica, es decir, que usan una capa de partículas que reaccionan a la temperatura en lugar de a la luz. Nuevamente, esto significa que no se necesita electricidad.

Son mucho más baratas que las ventanas fotocromáticas, siguen bloqueando la luz UV y tienen el potencial de ser comparables a las ventanas EC en la capacidad de bloquear la luz infrarroja. También pueden oscurecerse progresivamente a medida que aumentan las temperaturas exteriores, lo que permite ventanas más transparentes que los productos EC de encendido/apagado.

Pero, aunque el vidrio termocrómico ya existe, aún no es viable para ventanas. Esto se debe a que las capas de dióxido de vanadio en las versiones actuales solo reflejan completamente la luz infrarroja a unos 67°C, una temperatura mucho más alta que incluso la mayor temperatura jamás registrada en el mundo.

Muchos investigadores de todo el mundo están tratando de mejorar el vidrio termocrómico. Esto ncluye nuestro proyecto en el Instituto de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la Universidad de Exeter, que participa parcialmente en la prueba de otros recubrimientos para intentar encontrar uno que sea efectivo en la reducción de la luz infrarroja a temperaturas exteriores más realistas.

De forma única, también estamos estudiando combinar esto con varios otros tipos de capacidades que actualmente pueden existir en otras variedades de vidrio termocrómico además de aquellas que pueden reflejar la luz infrarroja. Esto incluye hacer que las ventanas sean más útiles en climas fríos permitiendo que actúen como aislantes cuando las temperaturas son bajas, de modo que las habitaciones no pierdan su calor hacia el exterior, y también almacenar energía para que pueda ser utilizada en la calefacción de las habitaciones.

Casa con nieve en el tejado La próxima generación de ventanas inteligentes debería ser útil también en lugares más fríos. Ron Zmiri Es difícil predecir una línea temporal exacta, pero quizá en cinco o diez años, este tipo de investigación debería llevar ventanas inteligentes al mercado que serán igual de útiles en países fríos, tanto de día como de noche. Esta es la clave para la adopción generalizada de un único tipo de ventana en todo el mundo.

Debería marcar una diferencia significativa no solo en la necesidad de aire acondicionado, sino también en la de calefacción y radiadores. Mi estimación aproximada sería que, al instalar cinco ventanas inteligentes en un apartamento en un país frío, esto podría permitir a los propietarios reducir el número de radiadores de, digamos, cinco a dos. Y además de los edificios, estas tecnologías también podrían utilizarse en aviones y coches.

Mientras tanto, hay todas las razones para asumir que el mercado de las ventanas EC seguirá creciendo. Según una proyección, debería aumentar en casi otros 4.000 millones de dólares estadounidenses, alrededor del 60%, para 2028. Con la combinación adecuada de éxito en la investigación y apoyo político, tanto en países desarrollados como en desarrollo, la próxima generación de ventanas inteligentes debería entonces avanzar y marcar una gran diferencia en las emisiones de carbono de los edificios en una o dos décadas.