Refrigeración respetuosa con el clima
Investigadores y colaboradores del KIT analizan las tecnologías de refrigeración calórica: la revista *Nature Review* destaca los avances, las cuestiones pendientes y las vías hacia unos sistemas de refrigeración sostenibles
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A medida que aumentan las temperaturas, crece la necesidad de refrigeración en todo el mundo. Los sistemas de refrigeración convencionales consumen grandes cantidades de electricidad y utilizan refrigerantes con un alto potencial de calentamiento global. La refrigeración calórica podría ofrecer una alternativa sostenible mediante el uso de materiales de estado sólido en lugar de los refrigerantes convencionales. Investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT), junto con socios internacionales, han analizado el estado de desarrollo de este tipo de sistemas. Su artículo de revisión, publicado en Nature, muestra los avances logrados hasta la fecha y los retos que aún se interponen en el camino hacia su implantación práctica.
Según el Servicio Meteorológico Alemán, el mes de junio de 2026 concluyó con una ola de calor histórica. A medida que este tipo de fenómenos extremos se vuelven más frecuentes en todo el mundo, se prevé que la demanda energética para la refrigeración de espacios se duplique con creces de aquí a 2050. El rápido desarrollo de la inteligencia artificial también está aumentando la demanda de refrigeración, ya que los centros de datos más potentes generan más calor residual y deben proteger sus servidores de forma fiable contra el sobrecalentamiento. La refrigeración está cobrando cada vez más importancia no solo en edificios y centros de datos, sino también en la electrónica, la medicina y la logística. Hasta ahora, esta demanda se ha cubierto principalmente mediante sistemas de compresión de vapor. Aunque es una tecnología consolidada, consume grandes cantidades de electricidad y puede generar ruido debido a sus compresores.
La investigación de la Dra. Jingyuan Xu demuestra que existen otras formas de refrigeración. Esta investigadora en el inicio de su carrera, galardonada en múltiples ocasiones, dirige el grupo de investigación «Tecnologías de calefacción y refrigeración con cero emisiones y respetuosas con el medio ambiente» en el Instituto de Tecnología de Microestructuras (IMT) del KIT. Su experiencia también se refleja en la presente revisión, que ha dirigido como autora responsable. «La refrigeración calórica ofrece dos ventajas clave: no requiere refrigerantes con un alto potencial de calentamiento global y puede reducir el consumo de energía», explica Xu.
Avances en los dispositivos
Las tecnologías de refrigeración calórica utilizan materiales que se calientan bajo estímulos externos y se enfrían de nuevo cuando se retira el estímulo. Para ello pueden utilizarse campos magnéticos y eléctricos, así como la presión o la tensión de tracción. En un dispositivo, este cambio puede aprovecharse para absorber calor en un lugar y liberarlo en otro, de forma muy similar a como funciona un frigorífico.
Los prototipos actuales muestran hasta qué punto se ha desarrollado este campo. Algunos alcanzan ya potencias de refrigeración que van más allá de las meras demostraciones de laboratorio: los sistemas basados en campos magnéticos superan los tres kilovatios, alcanzando un rango de rendimiento relevante para aplicaciones de refrigeración a mayor escala. Los prototipos accionados mecánicamente han superado la barrera del kilovatio. Los dispositivos más pequeños que utilizan campos eléctricos podrían ser adecuados para la electrónica o los dispositivos wearables.
A pesar de los importantes avances, sigue existiendo una brecha entre el material y el rendimiento de refrigeración del dispositivo final: las pérdidas de calor, la fatiga del material y la recuperación incompleta del trabajo durante el ciclo de refrigeración reducen el rendimiento general. «El material puede presentar grandes cambios de temperatura en el laboratorio», afirma el primer autor, el Dr. Nun Wang, del IMT. «Sin embargo, lo que importa es la eficiencia con la que este efecto se puede aprovechar para la refrigeración en un dispositivo».
Hoja de ruta para la implantación práctica
En su estudio, los investigadores muestran qué les falta aún a los sistemas calóricos para proporcionar una refrigeración fiable en el uso cotidiano. La durabilidad es especialmente importante. Los dispositivos deben mantenerse estables a lo largo de muchos millones de ciclos si se quiere que refrigeren de forma fiable durante años. También es fundamental que puedan absorber y liberar calor rápidamente y que requieran la menor energía posible para el ciclo de refrigeración.
A corto plazo, los sistemas calóricos no sustituirán de forma generalizada a los sistemas de refrigeración ya consolidados. «Al principio, resultarán interesantes allí donde la refrigeración convencional alcance sus límites prácticos», explica Xu. «Este puede ser el caso cuando los dispositivos deban funcionar de forma muy silenciosa o cuando haya que evitar refrigerantes con un alto potencial de calentamiento global». Las pruebas estandarizadas y los prototipos orientados a aplicaciones concretas mostrarán qué sistemas son adecuados para estos usos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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