Мягкий, похожий на воск “твердый хладагент”, который исследуется в британской лаборатории, может показаться не очень интересным, но его необычные свойства обещают революцию в области кондиционирования воздуха, которая может устранить необходимость в выбросах парниковых газов.
Температура вещества может изменяться более чем на 50 градусов по Цельсию (90 градусов по Фаренгейту) под давлением, и, в отличие от газов, используемых в настоящее время в твердых хладагентах бытовой техники, оно не протекает.
“Они не способствуют глобальному потеплению, но также потенциально более энергоэффективны”, – сказал агентству AFP Ксавье Мойя, профессор физики материалов Кембриджского университета.
Во всем мире используется около двух миллиардов кондиционеров, и их количество растет по мере того, как на планете становится теплее.
По данным Международного энергетического агентства (МЭА), из-за утечек и потребления энергии выбросы, связанные с ними, также увеличиваются с каждым годом.
Мойя уже 15 лет изучает свойства этих пластиковых кристаллов в своей лаборатории в престижном британском университете.
На его рабочей поверхности стоит большой красно-серый прибор, увенчанный цилиндром, который проверяет, как изменяется температура вещества под давлением.
Цель состоит в том, чтобы определить лучшие хладагенты среди этого класса материалов, которые уже используются в химической промышленности и которые относительно легко получить, даже если точный состав выбранных кристаллов остается в секрете.
Это явление невидимо невооруженным глазом, но эти кристаллы состоят из молекул, которые вращаются вокруг своей оси.
Когда вещество сжимается, это движение прекращается, и энергия рассеивается в виде тепла.
При выделении вещество охлаждает окружающую среду, что известно как “барокалорический эффект”.
Охлажденные банки
“Мы ожидаем, что спрос на кондиционеры значительно возрастет во всем мире в период до 2050 года”, – сказал AFP Клифф Элвелл, профессор строительной физики в Университетском колледже Лондона.
Он считает, что барокалорийные твердые вещества потенциально могут быть такими же эффективными, как газ, если не более эффективными.
“Но все, что мы внедряем в качестве новых технологий, всегда должно соответствовать основным требованиям”, которые включают в себя компактность и бесшумность, достаточные для использования в домах и автомобилях, – сказал он.
Параллельно со своими исследованиями в Кембридже Мойя в 2019 году основал стартап Barocal, чтобы превратить открытия своей исследовательской группы в реальные продукты.
В нем работают девять человек, и у него есть собственная лаборатория, которая в настоящее время представляет собой скромный контейнер на парковке.
Но стартап привлекает интерес и за последние годы собрал около 4,5 миллионов долларов, в частности, от Европейского инновационного совета – программы ЕС с участием Великобритании – и Breakthrough Energy, объединяющей инициативной группы, основанной американским миллиардером Биллом Гейтсом для сокращения выбросов парниковых газов.
В этом году компания планирует увеличить численность персонала до 25-30 человек.
Первый прототип кондиционера размером с большой чемодан довольно громко гудит, когда гидравлический контур увеличивает или уменьшает давление в четырех цилиндрах, заполненных кристаллами. Но он работает.
К системе подключен небольшой холодильник, и банки с газировкой внутри прекрасно охлаждаются.
Более дешевые счета
По признанию Мохсена Элаббади, инженера-материаловеда Barocal, прототип “еще не был оптимизирован ни по массе, ни по объему, ни даже по звуку”.
Но производительность агрегатов, над совершенствованием которых они работают, в конечном итоге будет сравнима с теми, которые работают на газе, пообещал он.
Хотя в настоящее время компания сосредоточена на охлаждении, эта технология также может быть использована для производства тепла.
Несколько команд изучают эти материалы по всему миру, но Кембриджская команда является пионером в этой области, согласно данным Breakthrough Energy, которые подсчитали, что эти устройства способны сократить выбросы до 75 процентов по сравнению с традиционными установками.
По словам коммерческого директора Флориана Шабуса, Barocal надеется выпустить первый продукт на рынок в течение трех лет.
По его словам, первоначально это будут холодильные установки для “крупных торговых центров, складов, школ” и даже “центров обработки данных”.
Компания полагает, что конечное обещание более дешевых счетов убедит предприятия пойти на более высокие первоначальные затраты.
В конечном счете, Barocal стремится к розничным ценам, сравнимым с традиционными квартирами, что позволит ей выйти на рынок жилой недвижимости.