Miért van szükségünk forradalmi hűtési technológiákra
Sneha Sachar, aki fél életét Delhiben töltötte, most pedig Kaliforniában él, jól ismeri a hőséget. Azonban otthona, Delhi, most sokkal forróbbnak tűnik, mint amikor felnőtt. Sachar, aki a Clean Cooling Collaborative, egy jótékonysági kezdeményezés munkatársa, amely a hűtési megoldások javítására összpontosít, elmondja, hogy a forgalmi dugók és a kinti munka során a hőség elviselhetetlenné válik. „Ez valóban hatással van az emberek megélhetésére” – mondja. A megnövekedett hőmérsékletek különösen nehezek a kültéri munkavállalók számára, akiknek a munkakörülményeit már most is befolyásolja a klímaváltozás. Sachar hangsúlyozza, hogy számos egyszerű módszer létezik az épületek hűvösen tartására, például a megfelelő légáramlás kialakítása. A kültéri munkások számára pedig már egy 20 perces szünet is nagy segítséget jelenthet a hőség és a páratartalom elől, ha jól megtervezett hűtőállomások állnak rendelkezésükre. Azonban a klímaváltozás miatt elkerülhetetlenné válik az aktív hűtési megoldások alkalmazása is, ahogy a hőmérsékletek folyamatosan emelkednek.
A Morgan Stanley előrejelzése szerint a hűtési piac éves növekedési üteme, amely már most is 235 milliárd dollárt ér el, 2030-ra több mint megduplázódhat. Ugyanakkor a meglévő hűtőberendezések komoly hátrányokkal rendelkeznek. Az egyik fő probléma a hűtőközeg, amely a folyadék és a gáz közötti átmenetet biztosít, és amely gyakran szivárog a standard rendszerekből, ez pedig rontja a hatékonyságot és potenciálisan egészségügyi problémákat okoz. A hűtéshez használt hűtőközegek jellemzően hidrofluorokarbónok (HFC-k), amelyek szintetikus gázok, és sokkal erősebbek a szén-dioxidnál a globális felmelegedés szempontjából. Egy lehetséges megoldás a hűtőközegek klímabarátabb alternatívákkal való helyettesítése. Azonban az alacsonyabb globális felmelegedési potenciállal rendelkező alternatívák is problémásak. Például a propán rendkívül gyúlékony, míg az ammónia mérgező. A szén-dioxid magas nyomáson működik, így speciális berendezések szükségesek a használatához. Sachar kiemeli, hogy a hűtőközegre szükség van, mivel a hagyományos légkondicionálók „még legalább egy évtizedig megoldást jelentenek a házi hűtésre”.
A hosszú távú megoldások között egyes tudósok olyan hűtőberendezések irányába kutatnak, amelyek nem igényelnek folyékony hűtőközegeket. Lindsay Rasmussen, az RMI energia nonprofit szervezet épület- és földhasználati projektjeinek vezetője, ezeket „forradalmi technológiáknak” nevezi. A forradalmi hűtési technológiák közé tartozik a szilárdtest hűtés, amely szilárd anyagokat és valamilyen kiegészítő erőt használ a hőmérsékletváltozások előidézésére. Ez a kiegészítő erő lehet nyomás, feszültség, mágnesek vagy mechanikai stressz. Rasmussen szerint a szilárdtestes eszközök jelentősebb előrelépést nyújthatnak az eddigi megoldásokhoz képest, mivel „nemcsak a szuper-szennyező hűtőközegeket szüntetik meg, hanem a rendszerek hatékonyságát is javítják”. Az RMI 10-20 induló vállalkozást azonosított, amelyek szilárdtest hűtőberendezések korai verzióin dolgoznak. Az egyik ilyen induló a német Magnotherm, amely mágneseket használ. Bizonyos anyagok hőmérséklete megváltozik, amikor mágneses mezőnek vannak kitéve. Timur Sirman, a Magnotherm vezérigazgatója és társalapítója elmondta, hogy technológiájuk alapvetően biztonságos, mivel nem mérgező, fém alapú, és nagyon alacsony nyomáson működik.
A mágneskalorikus hűtés ötlete már évek óta létezik, de a kereskedelmi forgalomba hozatal viszont viszonylag új. A Magnotherm eddig körülbelül 40 italhűtőt és 5 hűtőszekrényt épített, bár a folyamat még manuális és házon belüli. Sirman szerint a permanens mágnesek a technológia legdrágább része, de „soha nem romlik el, így mindig újra felhasználhatjuk ezt a meglehetősen költséges komponenst”. A cég alternatív mágneses mezők forrásait is keresi, valamint optimalizálja az anyagokat, miközben céljaik között szerepel a hűtőberendezések hűtési kapacitásának drámai növelése. Sirman úgy véli, hogy ha figyelembe vesszük a hűtőközegekkel kapcsolatos hatékonysági és egészségügyi problémákat, mint például a szivárgásokat, akkor a Magnotherm termékei versenyképesek lehetnek az ár szempontjából. „Nem azokat a vásárlókat célozzuk meg, akik csak az elsődleges költséget nézik.” Jelenleg a cég italhűtői meglehetősen drágák, és vásárlóik gyakran az új technológiák korai alkalmazói.
Egy másik fejlődő technológia a termoelektromos hűtés, amely hőt mozgat két oldal között. Elektromos energia alkalmazásával a hő a áram irányába áramlik. Az Egyesült Államokban alapított Phononic egy figyelemre méltó termoelektromos startup, amelynek Thaiföldön egy gyártóüzeme is van. Jelenleg milliós nagyságrendben használják a Phononic hűtőberendezéseit, beleértve az adatközpontokat, szupermarketeket és más épületeket. Hűtőberendezéseik hasonló módon készülnek, mint a számítógépes chipek, félvezető anyagok felhasználásával a hő átvitelére. „Chipeink nagyon vékonyak és kicsik, de rendkívül hidegek. Csak kis mennyiségű energiát fogyasztanak a hideg előállításához, de hatalmas teljesítménnyel bírnak” – mondja Tony Atti, a Phononic vezérigazgatója. Elmondása szerint a hagyományos hűtőszekrények folyamatos működtetést igényelnek, míg a termoelektromos eszközök könnyen be- és kikapcsolhatók. Ez segít csökkenteni a költségeket, az energiafelhasználást és a helyigényt. „Szeretjük a szükséges helyeken, a keresletnek megfelelően bemutatni a hűvösséget” – mondja Atti. Egy másik előny, hogy a termoelektromos hűtés csendesen működik, mivel „nincsenek mozgó alkatrészek” – magyarázza Rasmussen. Ezzel szemben a standard gőzkompressziós rendszerek szivattyúkat, kondenzátorokat és expander rendszereket tartalmaznak, amelyek sok zajt generálnak.
A szilárdtestes hűtés egy másik típusa az elastokalorikus hűtés, amely mechanikai stressz révén idé
