Miért elengedhetetlen a forradalmi hűtési technológia

Sneha Sachar, aki életének felét Delhiben töltötte, most pedig Kaliforniában él, jól ismeri a hőséget. Azonban saját elmondása szerint szülővárosa, Delhi most sokkal forróbb, mint amikor felnőtt. Sachar, aki a Clean Cooling Collaborative nevű, javított hűtésre összpontosító jótékonysági kezdeményezés keretein belül dolgozik, hangsúlyozza, hogy a forró hónapokban az autóval való közlekedés is rendkívül kényelmetlen. A megnövekedett hőmérséklet különösen nehézséget okoz a szabadtéri munkát végzők számára. „Ez valóban hatással van az emberek megélhetésére,” mondja Sachar. Kiemeli, hogy vannak alacsony technológiai megoldások a hőmérséklet csökkentésére, például a szellőzésre való tervezés. A kültéri dolgozók számára már egy 20 perces szünet is a hőségben és a páratartalomban, például jól megtervezett hűtőállomásokon, jelentős különbséget jelenthet. Azonban a klímaváltozás miatt a aktív hűtés egyre fontosabbá válik, ahogy a hőmérséklet folyamatosan emelkedik.

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 megkétszereződhet. Ugyanakkor a meglévő hűtőberendezések komoly hátrányokkal rendelkeznek. Az egyik probléma a hűtőközeg, amely a hőátadáshoz szükséges folyadék, amely folyékony és gáz halmazállapot között váltakozik. A hagyományos rendszerekből gyakran szivárog, ami rontja a hatékonyságot, és egészségügyi kockázatokat is jelenthet. A hűtéshez használt hűtőközegek általában hidrofluorokarbonok (HFC-k), amelyek szintetikus gázok, magas globális felmelegedési potenciállal. Az HFC-k sokkal erősebbek a szén-dioxidnál, így az egyik lehetőség a hűtőközegek klímabarátabb verziókkal való helyettesítése. Azonban a potenciálisan alacsonyabb globális felmelegedési hatású alternatívák, mint például a propán, gyúlékonyak, míg az ammónia mérgező. A szén-dioxid magas nyomáson működik, amely speciális berendezéseket igényel. Sachar arra figyelmeztet, hogy továbbra is szükség van hűtőközegekre, mivel a hagyományos légkondicionálók „a következő évtizedben valószínűleg továbbra is megoldást jelentenek”.

Hosszú távon azonban a tudósok olyan hűtőberendezések irányába is elmozdulnak, amelyeknek nem szükséges folyékony hűtőközeg. Lindsay Rasmussen, az RMI energiaszolgáltató nonprofit szervezet épület- és területfelhasználási projektjeinek vezetője a „forradalmi technológiák” közé sorolja ezeket. A forradalmi hűtési technológiák egyik fő csoportja a szilárd állapotú hűtés, amely szilárd anyagokat és valamilyen extra erőt használ a hőmérsékletváltozások előidézésére. Ez az extra erő lehet nyomás, feszültség, mágneses tér vagy mechanikai stressz. Rasmussen szerint a szilárd állapotú eszközök messzebbre juthatnak a fokozatos fejlesztéseknél, mivel „nemcsak a rendkívül szennyező hűtőközegeket szüntetik meg, hanem a rendszerek hatékonyságát is javíthatják”. Az RMI 10 és 20 közötti startupot azonosított, amelyek a szilárd állapotú hűtőberendezések korai verzióin dolgoznak. Az egyik ilyen startup a német Magnotherm, amely mágneseket használ. Bizonyos anyagok hőmérséklete megváltozik, amikor mágneses térnek vannak kitéve. Timur Sirman, a Magnotherm vezérigazgatója és társalapítója elmondta, hogy technológiájuk biztonságos, mivel nem mérgező, fém alapú, és nagyon alacsony nyomáson működik.

A mágneses hűtés ötlete évek óta létezik, de a kereskedelmi hasznosítás viszonylag új. A Magnotherm eddig körülbelül 40 italhűtőt és öt hűtőszekrényt készített, amelyeket jelenleg manuálisan állítanak elő. A tartós mágnesek a technológia legdrágább részét képezik, de mivel nem romlanak el, mindig újra felhasználhatók. A vállalat alternatív mágneses forrásokat keres, és optimalizálja az anyagokat, hogy drámaian növelje eszközeik hűtőkapacitását. Sirman úgy véli, hogy ha figyelembe vesszük a hűtőközegekkel kapcsolatos hatékonysági és egészségügyi problémákat, például a szivárgásokat, a Magnotherm termékei versenyképesek lehetnek az árral.

Egy másik fejlesztés alatt álló technológia a termoelektromos hűtés, amely a hőt az eszköz két oldala között mozgatja. Az elektromos energia alkalmazásával a hő a áram irányában kerül áthelyezésre. A Phononic nevű, amerikai székhelyű startup, amelynek Thaiföldön is van gyártóüzeme, már millió számra értékesít hűtőberendezéseket, beleértve az adatközpontokat és szupermarketeket. Hűtőberendezéseik hasonlóan épülnek, mint a számítógépes chipek, félvezető anyagok felhasználásával. Tony Atti, a Phononic vezérigazgatója elmondja, hogy a termoelektromos eszközök könnyen be- és kikapcsolhatók, ami segít csökkenteni a költségeket, az energiafogyasztást és a helyigényt.

A szilárd állapotú hűtés másik típusa az elasztokalorikus hűtés, amely mechanikai stressz alkalmazásával éri el a hőmérsékletváltozást. A kutatók négy európai országban dolgoznak a SMACool elnevezésű elasztokalorikus légkondicionálón, amely speciális fémötvözetekből készült csöveket használ. Jelenleg az elasztokalorikus prototípusok hűtőkapacitása még alacsonyabb a kereskedelmi légkondicionálókénál, de folyamatosan dolgoznak a fejlesztésen. Rasmussen szerint a szilárd állapotú eszközök általában még nem olyan erősek, mint a hagyományos gőzkompressziós légkondicionálók, de a teljesítmény javulására számítanak az idő múlásával, ahogy az árak is csökkennek.

A kérdés azonban az, hogy ezek a technológiák képesek-e olyan mértékben fejlődni, hogy elérhetők legyenek azok számára, akiknek a legnagyobb szükségük van rájuk, és ahol a legnagyobb igény a hűtésre mutatkozik.

Forrás: https://www.bbc.com/news/articles/cpdzjev2d9wo