▪︎ مجلس نيوز
في عالم يحرقه تغير المناخ ، فإن تقنية التبريد بعيدة كل البعد عن الرفاهية. إنه ينقذ الأرواحيحافظ على الطعام طازجًا ويضمن الراحة في المنزل أو في المكتب. سيتم بيع عشرة مكيفات جديدة كل ثانية من الآن وحتى عام 2050 ، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.
لكن كل هذه الآلات ، التي تعمل لساعات متتالية ، تلتهم كميات هائلة من الكهرباء. تميل هذه الأجهزة أيضًا إلى احتواء غازات التبريد التي تزيد ضررها بآلاف المرات من حيث إمكانية الاحترار العالمي عن ثاني أكسيد الكربون. الغازات تتسرب تدريجيا، بما في ذلك بعد التخلص من وحدات تكييف الهواء القديمة أو الثلاجات.
ومن المفارقات ، إذن ، أن تهدئة أنفسنا للبقاء على قيد الحياة من أزمة المناخ يمكن في الواقع أن يجعل المشكلة أسوأ بكثير. لهذا السبب هناك العديد من الشركات الناشئة في أوروبا ، وكذلك في جميع أنحاء العالم ، تبحث في التقنيات الجديدة التي يمكن أن تجعل التبريد أكثر كفاءة مما هو عليه اليوم. وهم يأتون ببعض الأفكار غير العادية.
لا سوائل ولا تسربات
في مختبر في كامبريدج ، يمتلك Xavier Moya ، الشريك المؤسس لشركة Barocal ، آلة نموذجية تضغط على البلورات البلاستيكية – شبكات من الجزيئات العضوية. ينتج عن هذا تأثير تبريد قوي ، مما يؤدي إلى انخفاض درجات الحرارة بمقدار 20 درجة مئوية أو 30 درجة مئوية على سبيل المثال.
يقول مويا: “نحن لا نستخدم غازًا ، لذا لن يتسرب”. لدى Barocal حاليًا ستة موظفين وقد جمعت 1.5 مليون جنيه إسترليني في التمويل.
تعتمد التقنية على حقيقة أن الجزيئات الموجودة في مادة التبريد الصلبة تدور بشكل طبيعي ولكن عند الضغط عليها تتوقف. يقول مويا: “عندما تزيل الضغط ، تريد الجزيئات أن تدور مرة أخرى وتحتاج إلى امتصاص الطاقة – وهذا هو سبب تبريدها”.
ويضيف أن العملية تشبه إلى حد ما ما يحدث داخل شاشات الكريستال السائل. مثل هذه العروض تحتوي على جزيئات تغيير اتجاههم عند تطبيق مجال كهربائي، حتى تتمكن من رؤية الأرقام تظهر على شاشة الآلة الحاسبة ، على سبيل المثال.
يقول مويا إن المبرد الصلب من باروكال يمكن استخدامه داخل مكيفات الهواء أو الثلاجات ، وعلى المستوى المحلي أو التجاري. وهو يدعي أن النظام سيكون فعالا للغاية. في أنظمة التبريد والتدفئة ، غالبًا ما يتم استخدام كيلو وات / ساعة من الكهرباء لإنتاج عدة كيلوواط / ساعة من الطاقة الحرارية – المعروفة باسم معامل الأداء (COP). مضخات الحرارة الحديثة ، على سبيل المثال ، قد تحصل على كوب من 3 في المنزل ، مما يعني 3 كيلو واط في الساعة من الحرارة الناتجة عن كل كيلو واط في الساعة من الكهرباء المستهلكة.
يقول مويا: “نتوقع كفاءات مضاعفة أو أكثر” ، على الرغم من أنه يضيف أن شركته لا تزال على بعد سنوات من إطلاق منتج تجاري.
شركة ناشئة أخرى تهدف إلى التخلص من سوائل التبريد هي Dynamic Air Cooling في بولندا. توظف الشركة 13 شخصًا وقد جمعت 3.5 مليون يورو في التمويل ، منها 2.3 مليون يورو في شكل منح.
“ميني تورنادو”
يقول المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي بافيل باناسجوك إن فريقه توصل إلى الفكرة بشكل أو بآخر عن طريق الصدفة عند تجربة نفس التكنولوجيا المستخدمة في المحركات النفاثة.
يقول: “لقد أنشأنا عملية تشبه إلى حد بعيد الإعصار المصغر”. ويوضح أن التواء وتدوير الهواء هو الذي يحقق تأثير التبريد لأنه يحول الطاقة الحرارية في الهواء إلى طاقة حركية بدلاً من ذلك. يمكن للنظام أن يخفض درجات الحرارة بشكل موثوق بحوالي 45 درجة مئوية ، وقد نجح هذا في التجارب من نقاط البداية التي تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 35 درجة مئوية أو نحو ذلك ، كما يضيف باناسجوك.
أحد الجوانب الصعبة هو أنه ، في الوقت الحالي ، لا توجد طريقة نهائية لتحديد درجة حرارة خرج معينة ، لذلك يعمل الفريق على وحدة تحكم للقيام بذلك. “هناك حل” ، كما يلمح باناسجوك ، الذي يضيف أن النظام يجب أن يحقق COP يبلغ حوالي 4.
إذا تم التعامل مع جميع التحديات الهندسية ، فإنه يضيف أن نظام تبريد الهواء الديناميكي يأمل في الحصول على منتج تجاري جاهز في أقل من عام واحد من اليوم. تستهدف الشركة التبريد الصناعي لتخزين المواد الغذائية ونقلها.
Magnotherm ، في ألمانيا ، عازم أيضًا على جعل الثلاجات صديقة للبيئة ولكن بتقنية مختلفة تمامًا. يوضح تيمور سيرمان ، المؤسس المشارك والمدير العام ، أن جهاز بدء التشغيل الخاص به يعتمد على مغناطيس دوار. تخيل اثنين منهم ، مثل خبز البرجر ، فوق وتحت “برجر” ، والذي في هذه الحالة عبارة عن سبيكة حديدية خاصة مليئة بالمسام ، يمكن من خلالها ضخ الماء. يؤثر المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيسات الدوارة على تبريد السبيكة المعدنية ، وبالتالي أي ماء يمر عبرها.
السعي لتحقيق الكفاءة
تمتلك الشركة ، التي تضم 32 موظفًا وجمعت 6.3 مليون يورو حتى الآن ، بالفعل منتجًا تجاريًا صغيرًا – ثلاجة تؤجرها لمنظمي الحدث. يمكن للثلاجة ، التي يطلق عليها اسم Polaris ، أن تستوعب ما بين 100 و 200 مشروب ، كما يقول سيرمان ، لكن لا تحتوي إلا على كوب واحد فقط ، وهو أمر غير فعال للغاية. ومع ذلك ، يمكن حل ذلك عن طريق صنع ثلاجة أكبر ، كما يضيف.
يقول سيرمان: “تتناسب قوة التبريد خطيًا مع كمية المواد التي تضعها بالداخل”. لذلك ، مع نفس المحركات ومضخة المياه ، ولكن مع المزيد من سبائك الحديد المسامية ، يأمل الفريق في تحقيق مزيد من التبريد و COP يصل إلى 5 في عام 2024.
من حيث المبدأ ، يمكن استخدام نفس التكنولوجيا في نظام تكييف الهواء ، على الرغم من أن هذا ليس تركيز Magnotherm في الوقت الحاضر. الأمل هو أن يتم استخدام نظامهم في الثلاجات التجارية ، في وحدة معيارية يمكن إخراجها ووضعها في ثلاجة جديدة عندما يقرر العميل ، على سبيل المثال سوبر ماركت ، تحديث أجهزته.
من الرائع رؤية الكثير من الابتكارات في مجال التبريد ، كما تقول نيكول ميراندا ، الباحثة في برنامج مستقبل التبريد في مدرسة أكسفورد مارتن ، وهي جزء من جامعة أكسفورد. وشددت على أنه في السنوات القادمة ، ستكون تقنيات التبريد السلبي – من المنسوجات التي تحافظ على برودة أجسادنا إلى زيادة الظل في مراكز المدن – لا تقل أهمية عن التقنيات التي تتطلب الكهرباء للعمل.
وتضيف أن الطلب على مكيفات الهواء والثلاجات سيكون هائلاً حقًا في جميع أنحاء العالم ، لذلك من المهم تطوير أنظمة مستدامة الآن لن تستهلك كميات كبيرة من الطاقة ، أو يتم بناؤها من مواد لها بصمة كربونية عالية.
ضع في اعتبارك أيضًا العديد من المنازل الموجودة في جميع أنحاء أوروبا لم يتم تصميمه أبدًا لمنع حرارة الصيف الزائدة. ولم يتضح بعد ما إذا كانت أنظمة الطاقة في مثل هذه البلدان ستكون قادرة على التعامل مع الطلب المتزايد على تكنولوجيا التبريد في السنوات القادمة.
يقول ميراندا: “إنه حل سهل أن تذهب إلى متجر وتحصل على مكيف هواء”. “هذا خطر كبير على الشبكات الكهربائية في تلك الأماكن.”