Startup-urile de răcire în stare solidă testează pompe de căldură cu semiconductori, magnetice și bazate pe presiune în toată Europa
Imaginea de ansamblu: O nouă generație de tehnologie de răcire începe să treacă de la testele de laborator la testele timpurii din lumea reală, pe măsură ce cercetătorii și startup-urile caută modalități de a răci clădirile fără a se baza pe agenți frigorifici tradiționali. Impingerea vine pe măsură ce cererea de aer condiționat se accelerează în Europa, unde temperaturile în creștere expun limitele atât ale sistemelor existente, cât și ale clădirilor pe care sunt menite să le răcească.
Mai multe dintre aceste noi abordări sunt acum testate. Unii se bazează pe metale care se răcesc atunci când sunt întinse și eliberate. Alții folosesc semiconductori, câmpuri magnetice sau materiale sensibile la presiune pentru a deplasa căldura fără agenții frigorifici chimici utilizați în aerul condiționat convențional. Majoritatea sunt încă în stadii incipiente, dar activitatea reflectă un efort tot mai mare de a regândi modul în care funcționează răcirea la un nivel fundamental.
Urgența reflectă cât de repede se schimbă condițiile climatice dincolo de ceea ce poate suporta o mare parte din infrastructura europeană. La sfârșitul lunii iunie, temperaturile au depășit 40 de grade Celsius în anumite părți ale regiunii, declanșând o creștere a cererii de echipamente de răcire. În Franța, cumpărătorii au intrat forțat în magazine pentru a lua aparate portabile de aer condiționat și ventilatoare înainte de a se epuiza proviziile. Agenția Internațională pentru Energie estimează că până în 2050, două treimi din gospodăriile din întreaga lume ar putea avea aer condiționat.
Europa rămâne în urma altor piețe, aproximativ 20% dintre gospodării utilizând aer condiționat, comparativ cu aproximativ 90% în Statele Unite. În Marea Britanie, adopția este mai aproape de 4%. Dar se așteaptă că acest decalaj se va micșora pe măsură ce valurile de căldură devin mai frecvente, ..în special în țările în care aerul condiționat nu a fost din punct de vedere istoric o prioritate.
Răcirea nu mai înseamnă doar confort. Afectează productivitatea, somnul și sănătatea publică, în special în perioadele prelungite de căldură extremă. Cercetările au asociat accesul la aer condiționat cu rate mai scăzute de mortalitate în timpul evenimentelor de căldură, inclusiv o estimare că aproape 200.000 de decese premature în rândul persoanelor de peste 65 de ani au fost evitate la nivel global în 2019.
În același timp, scalarea aerului condiționat convențional prezintă propriul set de provocări. Majoritatea sistemelor se bazează în continuare pe agenți frigorifici care circulă între lichid și gaz pentru a transfera căldură. Deși sunt eficiente, sunt consumatoare de energie și prezintă riscuri pentru mediu. Răcirea reprezintă deja aproximativ 3% din emisiile globale de gaze cu efect de seră, iar cererea de energie electrică utilizată pentru răcire este de așteptat să se tripleze până în 2050.
Agenții frigorifici înșiși sunt supuși unui control din ce în ce mai mare. Gazele fluorurate, utilizate pe scară largă astăzi, pot avea un impact asupra încălzirii globale de mii de ori mai mare decât dioxidul de carbon dacă se scurg. Uniunea Europeană a trecut în 2024 pentru a le elimina treptat. „În următorii câțiva ani, aparatele de aer condiționat și pompele de căldură care folosesc aceste gaze nici nu vor putea fi vândute aici”, a declarat pentru Wired Fabian Voswinkel, analist de politici de eficiență energetică la AIE. Sunt disponibile alternative precum propanul și amoniacul, dar introduc compromisuri, inclusiv inflamabilitatea și toxicitatea.
Aceste limite îi împing pe cercetători către răcirea în stare solidă, o categorie de tehnologii care elimină cu totul nevoia de agenți frigorifici. În schimb, aceste sisteme se bazează pe materiale care își schimbă temperatura atunci când sunt expuse la forțe externe, cum ar fi stres mecanic, curent electric sau câmpuri magnetice.
La Universitatea Saarland din Germania, cercetătorii testează aliaje de nichel-titan care generează un efect de răcire atunci când sunt întinse și eliberate, un proces cunoscut sub numele de răcire elastocalorică. Rezultatele timpurii sugerează că abordarea ar putea scădea temperaturile interioare cu 5 până la 10 grade Celsius și ar putea funcționa mai eficient decât sistemele convenționale.
Echipa, condusă de Paul Motzki, lucrează cu compania irlandeză Exergyn pentru a dezvolta pompe de căldură fără agent frigorific și se așteaptă la implementarea inițială în clădiri noi în următorii câțiva ani. Motzki a spus că tehnologia „ar putea duce la întreruperi, chiar și la o schimbare de paradigmă, deoarece tehnologia este atât de diferită de sistemele de răcire consacrate”.
Alte companii testează abordări diferite. Mimic Systems testează o pompă de căldură pe bază de semiconductori care utilizează curenți electrici pentru a deplasa căldura, cu un prototip instalat într-un apartament din Vancouver. Magnotherm, cu sediul în Germania, dezvoltă sisteme de răcire care se bazează pe câmpuri magnetice și intenționează să le testeze într-un lanț german de supermarketuri înainte de a se extinde în aer condiționat. În Marea Britanie, Cambridge Spinout Barocal lucrează cu cristale de plastic care eliberează căldură atunci când sunt comprimate și a strâns 10 milioane de dolari în finanțare.
Deocamdată, majoritatea acestor sisteme rămân nedovedite la scară. Lindsay Rasmussen, care lucrează cu startup-uri de tehnologie climatică la Third Derivative, a spus că tehnologiile sunt „promițătoare, dar nedovedite la scară”, adăugând că „spațiul se poate mișca rapid dacă există capitalul și parteneriatele potrivite”. Calea lor către piață poate depinde de dacă marii producători le adoptă și le extind.
Chiar și cu noile tehnologii, creșterea cererii de răcire nu poate fi abordată doar prin echipamente. O mare parte din fondul de clădiri din Europa a fost proiectat pentru a reține căldura, iar zonele urbane dense tind să o rețină. Cercetătorii și factorii de decizie cer din ce în ce mai mult la o „ierarhie de răcire” care să prioritizeze reducerea acumulării de căldură prin măsuri de proiectare, cum ar fi umbrirea, ventilația și materialele reflectorizante, înainte de a trece la sisteme mecanice.
Unele orașe experimentează deja soluții de infrastructură mai largi. Paris și-a extins rețeaua de răcire urbană, care circulă apa răcită de râu prin conducte subterane pentru a răci clădirile publice. Voswinkel a spus că astfel de eforturi reflectă o recunoaștere tot mai mare a faptului că adaptarea la creșterea temperaturilor va necesita o planificare mai coordonată.
