Miért elengedhetetlen a forradalmi hűtési technológia
Sneha Sachar, aki életének felét Delhiben töltötte, most pedig Kaliforniában él, jól ismeri a hőséget. Ám ahogy ő fogalmaz, a szülővárosa most sokkal forróbb, mint amikor felnőtt. Az autós közlekedés is rendkívül kényelmetlen bizonyos hónapokban, mondja Ms. Sachar, aki a Clean Cooling Collaborative nevű jótékonysági kezdeményezésnél dolgozik, amely a hűtési megoldások javítására összpontosít. A hőmérséklet emelkedése különösen kedvezőtlenül érinti a kültéri munkavállalókat. „Ez valóban hatással van arra, hogy az emberek hogyan tudják megkeresni a megélhetésüket” – mondja Sachar.
Szerinte számos alacsony technológiájú megoldás létezik a hűvös épületek fenntartására, például az áramlás optimalizálásával. A kültéri munkások számára pedig még egy 20 perces szünet a hőségben és a párás levegőben, például jól megtervezett hűtőállomásokon, is jelentős különbséget jelenthet. Azonban ezen túlmenően az aktív hűtési megoldások egyre fontosabbá válnak, mivel a globális felmelegedés miatt a hőmérsékletek tovább emelkednek. A Morgan Stanley előrejelzése szerint a hűtési piac évi 235 milliárd dolláros (180 milliárd font) forgalma akár meg is duplázódhat 2030-ra.
Ugyanakkor a meglévő hűtőberendezések komoly hátrányokkal küzdenek. Az egyik legnagyobb probléma a hűtőközeg, amely a folyadék és gáz közötti átmenetet végzi, miközben hőt szállít. A hagyományos rendszerekből gyakran szivárog, ami rontja a hatékonyságot és potenciálisan egészségi problémákat is okozhat. A hűtéshez ma használt hűtőközegek általában hidrofluorokarbonok (HFC-k), amelyek szintetikus gázok, magas globális felmelegedési potenciállal. Az HFC-k sokkal erősebbek, mint a szén-dioxid. Egy lehetőség a hűtőközegek környezetbarátabb alternatívákra cserélése. Azonban a potenciálisan alacsonyabb globális felmelegedési potenciállal rendelkező anyagok is problémákkal küzdenek. Például a propán rendkívül gyúlékony, az ammónia pedig mérgező. A szén-dioxid magas nyomáson működik, ezért speciális berendezéseket igényel.
Sachar hangsúlyozza, hogy szükség van hűtőközegekre, mivel a házi hűtéshez „az A/C-k, ahogy ma ismerjük őket, legalább a következő évtizedben továbbra is megoldást jelentenek.” Hosszú távon azonban egyes tudósok olyan hűtési megoldások irányába fordulnak, amelyek egyáltalán nem igényelnek folyékony hűtőközegeket. Lindsay Rasmussen, az energiaipari nonprofit RMI épületekkel és területfelhasználással foglalkozó projektmenedzsere ezeket „forradalmi technológiáknak” nevezi. A forradalmi hűtési technológiák közé tartozik a szilárdtest hűtés, amely szilárd anyagokat és valamilyen további erőt használ a hőmérsékletváltozások előidézésére. Ez az extra erő lehet nyomás, feszültség, mágnesek vagy mechanikai stressz.
Rasmussen elmondja, hogy a szilárdtestes eszközök messzebb juthatnak az apró fejlesztéseknél, mivel „nemcsak a szuper-szennyező hűtőközegeket szüntetik meg, hanem a rendszerek hatékonyságát is javítani tudják”. Az RMI 10-20 startupot azonosított, amelyek a szilárdtestes hűtőberendezések korai verzióin dolgoznak. Az egyik ilyen startup a német Magnotherm, amely mágneseket használ. Bizonyos anyagok hőmérséklete megváltozik, ha mágneses mezőnek van kitéve. Timur Sirman, a Magnotherm CEO-ja és társalapítója elmondja: „A mi technológiánk alapvetően biztonságos, mert nem mérgező, fém, és nagyon alacsony nyomáson működik.”
A mágneses hűtés gondolata már évek óta létezik, de a kereskedelmi kihasználás viszonylag új. A Magnotherm eddig körülbelül 40 italhűtőt és öt hűtőszekrényt épített, ami eddig egy manuális és házon belüli folyamat volt. A tartós mágnesek a technológia legdrágább alkatrészei, ám Sirman szerint „soha nem romlik el, így mindig újra tudjuk használni ezt a költséges komponenst”. A cég alternatív mágneses mezőforrásokat keres, és optimalizálja az anyagokat, miközben céljuk, hogy drámaian növeljék eszközeik hűtési kapacitását.
A hűtési technológiák terén a termoelektromos hűtés is fejlődés alatt áll. Ez a módszer a hő mozgatására épít két különböző oldal között, ahol elektromos energiát alkalmaznak a hő átvitelére az áram irányában. Az amerikai székhelyű Phononic az egyik kiemelkedő termoelektromos startup, amelynek Thaiföldön is van gyártóüzeme. A Phononic hűtőeszközei már milliószámra használatosak, többek között adatközpontokban és szupermarketekben. A hűtőeszközeik hasonlóan épülnek, mint a számítógépes chipek, félvezető anyagok felhasználásával a hő átvitelére. Tony Atti, a Phononic CEO-ja elmondja: „A chipjeink igazán vékonyak, kicsik, de nagyon hidegek. Csak kis mennyiségű áramot fogyasztanak a hideg előállításához, de hatékonyak.”
A hagyományos hűtők állandó működést igényelnek a legjobb teljesítmény érdekében, míg a termoelektromos eszközök könnyen be- és kikapcsolhatók. Ez segít csökkenteni a költségeket és az energiafelhasználást, valamint a helyigényeket. „Szeretjük, ha a hűvösség ott van, ahol szükség van rá” – mondja Atti. Ezen kívül a termoelektromos hűtés csendesen működik, mivel „nincsenek mozgó alkatrészek”, magyarázza Rasmussen. A hagyományos gőzkompressziós rendszerek viszont szivattyúkat, kondenzátorokat és expanderes hűtőközegeket tartalmaznak, amelyek sok zajt generálnak.
A szilárdtestes hűtés másik típusa az elastokalorikus hűtés, amely mechanikai stressz alkalmazásával képes hőmérsékletváltozást előidézni elastokalorikus anyagokban. Négy európai ország kutatói együttműködnek a SMACool projekten, amely egy elastokalorikus légkondicionáló, fémcsöveket használva, specifikus fémötvözetekből. Jelenleg az elastokalorikus prototípusok hűtési kapacitása lényegesen alacsonyabb, mint a kereskedelmi légkondicionálóké, és a SMACool maximális hatékonysága is alacsonyabb a hagyományos légkondicionálókénál, bár a cél
Ezeket is érdemes megnézni
Fakad a harag: Izraelben nő a feszültség a háború kezelése miatt
Nyugdíjas lettem hogyan kezdjem újra az életem?
