Tradycyjne systemy chłodzenia z wykorzystaniem czynnika chłodzącego pracują w oparciu o cykl składający się z cztery procesów: sprężanie, skraplanie, rozprężanie i parowanie. Wadą tego rozwiązania jest zależność od wspomnianego czynnika chłodzącego, w którego składzie wykorzystywane są szkodliwe dla klimatu fluorowane gazy cieplarniane. A mowa nie tylko lodówkach i klimatyzatorach w domu, ale również o systemach klimatyzacji w autach, a nawet systemach produkcji półprzewodników. Czy F-gazy da się w ogóle zastąpić czymkolwiek innym, o mniejszej szkodliwości dla środowiska?
Na pewien pomysł wpadli naukowcy skupieni wokół koreańskiej instytucji badawczej o nazwie KIER (Korea Institute of Energy Research), którzy postanowili wykorzystać tzw. odwrócony cykl Braytona z wykorzystaniem zwykłego powietrza w charakterze czynnika chłodzącego. W takim obiegu następuje sprężanie gazu, a następnie przejście przez wymianę ciepła i rozprężanie w celu wytworzenia gazu o niskiej temperaturze, eliminując konieczność stosowania ciekłych czynników chłodniczych. Taki system ma potencjał do osiągnięcia rekordowo niskiej temperatury sięgającej minus 60 stopni Celsjusza.
Chłodzenie czeka prawdziwa rewolucja, ale najpierw trzeba pokonać kilka wyzwań
Żeby nie było tak prosto, zbudowanie systemu chłodzenia opartego na nowych zasadach jest mocno skomplikowane. Kompander, czyli urządzenie stanowiące serce rozwiązania, musi być zaprojektowany z wyjątkową precyzją ze względu na bardzo szybkie obroty w trakcie pracy. Tolerancja w zakresie szczelin między komponentami i dopuszczalne przemieszczenia wału liczone są w dziesiątych częściach milimetra. Specjaliści z KIER opracowali kompander, którego wszystkie elementy (sprężarka, rozprężarka i silnik) znajdują się na jednym wale. Efekt?
Czytaj też: Chłodzenie będzie w cenie. Polska znalazła się na niechlubnej liście
System chłodzenia skutecznie schłodził powietrze do temperatury poniżej minus 60 stopni Celsjusza i to zaledwie w ciągu godziny, ale to jeszcze nie koniec. Wykazał bowiem wyższą wydajność chłodzenia w porównaniu do tradycyjnych systemów sprężania pary. Technologia ma potencjał nie tylko w domowych lodówkach i klimatyzatorach. Wejście na poziom dochodzący do minus 100 stopni Celsjusza (a taki jest rzekomo możliwy) profiluje rozwiązanie pod takie branże, jak biotechnologia, produkcja farmaceutyków, a także wspomniane półprzewodniki. Być może jest jeszcze dla nas jakaś nadzieja.