Miért van szükségünk forradalmi hűtési technológiákra
Sneha Sachar, aki életének felét Delhiben töltötte, most pedig Kaliforniában él, jól ismeri a hőséget. Azonban azt tapasztalja, hogy szülővárosa sokkal forróbb, mint amikor felnőtt. Sachar, aki a Clean Cooling Collaborative nevű jótékonysági kezdeményezés keretein belül dolgozik, amely a hűtési megoldások fejlesztésére összpontosít, arról számol be, hogy bizonyos hónapokban az autós közlekedés is rendkívül kényelmetlen. A globális felmelegedés miatt emelkedő hőmérsékletek különösen súlyosan érintik a kültéri munkásokat. „Ez valóban hatással van az emberek megélhetésére” – mondja Sachar. Kiemeli, hogy léteznek alacsony technológiájú megoldások az épületek lehűtésére, például a légáramlásra való tervezés. Kültéri munkások esetében már egy 20 perces szünet a hőségből és a páratartalomból, például jól megtervezett hűtőállomásokon, jelentős különbséget jelenthet. Azonban a klímaváltozás miatt az aktív hűtés egyre fontosabbá válik, ahogy a hőmérsékletek tovább emelkednek.
A Morgan Stanley előrejelzése szerint a hűtési piac éves növekedési üteme, amely már most is 235 milliárd dolláros (180 milliárd font) értéket képvisel, 2030-ra több mint megduplázódhat. Azonban a meglévő hűtőberendezések komoly hátrányokkal küzdenek. Az egyik probléma a hűtőközeg, amely a hő átvitelére szolgáló folyadék. A szokásos rendszerekből gyakran szivárog, ami csökkenti a hatékonyságot és potenciálisan egészségügyi kockázatokat is jelent. A hűtés során használt hűtőközegek többsége hidrofluor-szenek (HFC), amelyek szintetikus gázok, és magas globális felmelegedési potenciáljuk van. Az HFC-k sokkal erősebbek, mint a szén-dioxid. Egy lehetőség a hűtőközegek környezetbarátabb verziókkal való helyettesítése. Azonban az alacsonyabb globális felmelegedési potenciállal rendelkező alternatívák is problémásak. Például a propán könnyen gyullad, az ammónia mérgező, míg a szén-dioxid magas nyomáson működik, speciális berendezéseket igényelve. Sachar szerint szükség van a hűtőközegekre, mivel „a klímák, ahogy ma ismerjük őket, még legalább a következő évtizedben megoldást jelentenek”.
A hosszú távú megoldások között egyre inkább a folyadékmentes hűtőberendezések felé fordulnak a tudósok. Lindsay Rasmussen, az RMI energiai nonprofit szervezet épület- és területfelhasználási projektjeinek menedzsere ezeket „forradalmi technológiáknak” nevezi. A forradalmi hűtési technológiák közé tartozik a szilárdtest-hűtés, amely szilárd anyagokat használ és valamilyen külső erő segítségével okoz hőmérsékletváltozást. Ez az extra erő lehet nyomás, feszültség, mágnesek vagy mechanikai feszültség. Rasmussen elmondja, hogy a szilárdtestes eszközök messzebb juthatnak, mint a fokozatos fejlesztések, mivel „nemcsak hogy megszüntetik a szuper-szennyező hűtőközegeket, hanem a rendszerek hatékonyságát is javítják”. Az RMI 10-20 induló vállalkozást azonosított, amelyek a szilárdtestes hűtőberendezések korai verzióin dolgoznak. Az egyik ilyen vállalkozás a német Magnotherm, amely mágnesek segítségével működik. Bizonyos anyagok a mágneses mezők hatására változnak meg. „A technológiánk intrinszikusan biztonságos, mert nem mérgező, fém alapú, és nagyon alacsony nyomáson működik” – mondja Timur Sirman, a Magnotherm vezérigazgatója és társalapítója.
A mágneses hűtés ötlete évek óta létezik, de annak kereskedelmi hasznosítása viszonylag új. A Magnotherm eddig körülbelül 40 italhűtőt és öt hűtőszekrényt készített, egy eddig manuális és házon belüli folyamat keretein belül. A permanens mágnesek a technológia legdrágább részét képezik, de Sirman szerint „soha nem romlik el, így mindig újra felhasználhatjuk ezt a költséges alkatrészt”. A cég alternatív mágneses mezők forrásainak keresése mellett az anyagok optimalizálására is törekszik, hogy drámaian növeljék a hűtőberendezéseik kapacitását. Sirman úgy véli, hogy ha figyelembe vesszük a hűtőközegek hatékonysági és egészségügyi problémáit, például a szivárgásokat, a Magnotherm termékei versenyképesek lehetnek az árral.
A hűtés másik ígéretes technológiája a termoelektromos hűtés. Ez a hő áthelyezésén alapul egy eszköz két oldalán. Elektromos energia alkalmazásával a hő a áram irányába mozog. Az Egyesült Államokban székelő Phononic egy jelentős termoelektromos induló vállalkozás, amelynek Thaiföldön is van gyártási létesítménye. Jelenleg milliónyi Phononic hűtőberendezés működik, beleértve az adatközpontokat, szupermarketeket és más épületeket. A hűtőberendezéseik hasonló módon épülnek, mint a számítógépes chipek, félvezető anyagok felhasználásával a hő átvitelére. „A chipjeink nagyon vékonyak és kicsik, de nagyon hidegek. Csak kis mennyiségű áramot használnak a hideg előállítására, de rendkívül hatékonyak” – mondja Tony Atti, a Phononic vezérigazgatója.
Az elastokalorikus hűtés egy másik szilárdtest-hűtési forma, amely mechanikai stressz révén ér el hőmérsékletváltozást. Négy európai ország kutatói együttműködnek a SMACool projekten, amely egy elastokalorikus légkondicionáló, amely speciális fémötvözetekből készült fémcsöveket használ. Jelenleg az elastokalorikus prototípusok hűtési kapacitása sokkal alacsonyabb, mint a kereskedelmi légkondicionálók, és a SMACool maximális hatékonysága még mindig alacsonyabb, mint a hagyományos légkondicionálók, bár a cél az energiahatékonyság javítása. A folyamat azonban folytatódik. Egy Hongkongi kutatócsoport vezetésével nemrég olyan légkondicionálót fejlesztettek ki, amely 1,284W hűtési teljesítményt ért el – ez volt az első alkalom, hogy egy elastokalorikus eszköz átlépte az 1,000W határt. Az újítás része a grafén nanofluid használata a hő átvitelére, a desztillált víz helyett.
Összességében Rasmussen szerint a szilárdtestes eszközök általában még nem olyan erősek, mint a hagyományos gőzkompressziós légkondicionálók, de várakozásai szerint idővel teljesít
Ezeket is érdemes megnézni
Veszélyben a varázslatos görög sziget: egy hatalmas vulkánkitörés fenyegetése
Téli alufelni használat: előnyök és tudnivalók az autósoknak
