O revoluție tehnologică se conturează în laboratoarele din Hong Kong. O echipă de ingineri susține că a descoperit un aliaj care permite pompelor de căldură și aparatelor de aer condiționat un randament termic mult superior față de tehnologiile actuale, de până la 20 de ori mai eficient.

În prezent, majoritatea sistemelor de climatizare utilizează compresia și expansiunea substanțelor frigorifice. Acest proces necesită o cantitate semnificativă de energie și eliberează în atmosferă compuși care agravează efectul de seră. Cercetătorii caută alternative, sisteme „cu stare solidă” care să elimine necesitatea fluidelor termice.

Până recent, o problemă majoră a acestor sisteme alternative era eficiența lor scăzută. Deși aveau un potențial teoretic superior, diferența de temperatură obținută prin acțiunea mecanică asupra materialelor era minimă, în jur de 0,2 grade Celsius. Echipa din Hong Kong a depășit acest impediment, dezvoltând un nou aliaj din titan și niobiu (Ti78Nb22).

Potrivit inginerilor, noul aliaj generează o diferență de temperatură de 4-5 grade Celsius chiar și la efort mecanic redus. Această variație, la prima vedere nesemnificativă, conduce la economii semnificative de energie electrică, reducând necesitatea de efort mecanic intens. Acesta este un salt calitativ față de tehnologiile clasice.

Ce este efectul elastocaloric și de ce este important

Această descoperire se bazează pe efectul elastocaloric, un fenomen prin care anumite materiale își modifică temperatura atunci când sunt supuse tensiunii sau compresiei. Relaxarea materialului generează o răcire bruscă. Repetând acest ciclu într-un sistem inteligent, se pot obține efecte de încălzire sau răcire fără substanțe gazoase sau lichide.

Inginerii germani au demonstrat deja funcționarea acestui principiu cu un aliaj de nichel și titan (nitinol), dar eficiența a fost limitată la un coeficient de performanță (COP) de 5-6. Aliajul din Hong Kong promite un COP de 9,2, semnificând o eficiență de peste 90% din limita teoretică Carnot, considerată imposibil de atins până acum.

În practică, dacă un sistem actual consumă 300-400 kWh pentru a produce 1 MWh de căldură, noul aliaj ar reduce consumul la doar câteva zeci de kWh pentru încălzirea unei locuințe de 100 m² — o economie substanțială și o veste excelentă pentru mediu.

Provocări, potențial și viitor

În ciuda rezultatelor remarcabile din laborator, există provocări în aplicarea la scară industrială. Este necesară testarea prototipurilor în condiții reale și reproductibilitatea pe scară mare.

Sistemele bazate pe acest aliaj au potențialul de a fi fiabile și silențioase. Există două metode de a optimiza eficiența: creșterea forței mecanice sau utilizarea mai multor cicluri de intensitate redusă, cea din urmă fiind mai economică.

Beneficiile mediului sunt evidente: eliminarea substanțelor frigorifice și a emisiilor dăunătoare. În contextul restricțiilor din ce în ce mai stricte asupra refrigerenților, această tehnologie este o soluție sustenabilă și profitabilă pe termen lung.

Tehnologiile fără substanțe frigorifice și cu aliaje inovatoare se conturează ca viitorul răcirii și încălzirii. Dacă cercetătorii din Hong Kong vor transforma această invenție într-un produs comercial, vom asista într-un viitor apropiat la o revoluție în domeniul climatizării: confort, economie și protecția mediului.