Революція в традиційних екологічно шкідливих технологіях охолодження

Приблизно одна п’ята світової електроенергії витрачається на охолодження, і Міжнародне енергетичне агентство передбачає удвічі збільшення кількості установок кондиціонування повітря до 2040 року. Незважаючи на століття прогресу, існуючі системи охолодження, що спираються на стиснення пари, досягли свого термодинамічного порогу. Ці системи не тільки викидають парникові гази, сприяючи екологічним проблемам, але й створюють значний шум. Таким чином, надання пріоритету розвитку енергоефективних та екологічно чистих систем має першочергове значення для вирішення проблеми глобального потепління та заохочення відповідального використання природних ресурсів.

Тепер команда дослідників з Люксембурзького інституту науки і технологій (LIST) розробила технологію, яка може трансформувати майбутні холодильні системи. Їх остання віха дослідження, опублікована у престижному журналі Science, докладно описує механізм, який зосереджується на використанні електрокалорійного ефекту – явища, коли матеріал піддається оборотній зміні температури під впливом електричного поля – для досягнення бажаного результату.

У цьому конкретному випадку електрокалорійний ефект передбачає застосування електричного поля до керамічних конденсаторів, викликаючи зміни температури та створюючи ефект охолодження. «Запропоноване нами рішення включає збірку багатошарових конденсаторів, укладених у електрично з’єднану заповнену рідиною трубу», — пояснює д-р Еммануель Дефай (Emmanuel Defay), який очолює сектор нанотехнологій у відділі дослідження матеріалів і технологій (MRT) у LIST. Д-р Дефай та його команда працювали над електрокалорійними матеріалами протягом кількох років. «Рідина тече туди-сюди між конденсаторами, створюючи температурний градієнт», — додає він.

Цей вузол, який називається регенератором, може з часом замінити звичайний компресор і шкідливі для навколишнього середовища рідини в сучасних холодильниках, забезпечуючи більш енергоефективне та стійке рішення для охолодження. Дійсно, енергоефективність є ще однією ключовою перевагою цієї технології.

Потенційне застосування цієї технології виходить за межі охолодження, включаючи кондиціонування повітря. «Наше дослідження було детально описано в статті в Science три роки тому. Відтоді ми досягли значних успіхів, у нашій останній статті представлено багатообіцяючі розробки, зокрема щодо енергоефективності та рішень для масштабування».

Наразі команда Дефай активно співпрацює з різними компаніями для вивчення практичних застосувань технології, що є важливим кроком на шляху впровадження рішення. Показово, що регенератор був розроблений у співпраці з японською компанією-виробником Murata.

«Хоча ми вже досягаємо відчутного прогресу, ми постійно працюємо над підвищенням зрілості та практичності нашої технології. Кінцева мета — запропонувати життєздатну та стійку альтернативу поточним холодильним рішенням», — підсумовує д-р Дефай.

Доктор Дамієн Ленобл (Damien Lenoble), директор департаменту MRT, сказав: «Протягом останніх п’яти років вирішення проблем, пов’язаних з енергетикою, було визначено серед пріоритетів наших досліджень. Вкрай важливо продемонструвати застосування наших передових матеріалів у технологіях, які ефективно використовують енергію, виробляють і зберігають зелений водень, підвищують енергоефективність і знижують загальний попит на енергію. Перетворення досліджень найвищого рівня, проведених у LIST, у практичні та революційні технології є наріжним каменем для відновлення лідерства в промисловості Європи, дотримуючись найвищих екологічних стандартів. Ця конкретна технологія, розроблена під керівництвом доктора Еммануеля Дефая, є одним із кількох виняткових внесків LIST, які зміцнюють репутацію Люксембургу як центру дослідницьких інновацій із значною доданою вартістю як для країни, так і для Європи».

Еммануель Дефай (зправа) у лабораторії

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365