Niemieccy badacze szukali sposobów na rezygnację z konieczności używania sprężarek w pompach ciepła. O ile dotychczas stosowane warianty charakteryzowały się około 50-procentowym wypełnieniem tzw. limitu Carnota, tak z nowym podejściem – opartym na elektrokalorycznych pompach ciepła – można było znacząco poprawić ten wynik.
Czytaj też: Takie są fakty. Recykling paneli słonecznych nawet nie wypłynął na głębię – wciąż tkwimy w brodziku
Dzięki rezygnacji z konieczności stosowania czynników chłodniczych, członkowie zespołu przewidują możliwość osiągnięcia wyniku na poziomie 85%. Jak na razie jednym z kluczowych osiągnięć autorów było wdrożenie wysoce wydajnej topologii obwodów dla przetworników napięcia opartych na tranzystorach z azotku galu. W takiej konfiguracji sprawność elektryczna osiągnęła poziom 99,74% w ścieżce zasilania elektrycznego.
Jak w ogóle działają pompy ciepła? Najważniejszym czynnikiem są dla nich różnice temperatur, za sprawą których można wywoływać sprężanie i rozprężanie, poprzez transport ciepła z miejsca o niższej temperaturze do tego, w której jest ona wyższa. Takie rozwiązanie jest tanie w użytkowaniu (choć oczywiście najpierw trzeba zamontować odpowiednie instalacje) i wysoce ekologiczne, ponieważ nie potrzebuje do działania zewnętrznych źródeł zasilania. Pompy ciepła są wykorzystywane na różne sposoby, między innymi do ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody, a nawet obniżania temperatur panujących w budynkach.
Pompy ciepła są tanim w eksploatacji i wysoce ekologicznym rozwiązaniem, które do działania potrzebuje różnic temperatur
Jak wyjaśniają autorzy publikacji, która została zamieszczona na łamach IEEE Xplore, ich badania sprawiły, że po raz pierwszy realistyczne jest osiągnięcie ponad 50% maksymalnego teoretycznego współczynnika wydajności elektrokalorycznych pomp ciepła. Mimo to członkowie zespołu badawczego zdają sobie sprawę z konieczności prowadzenia dalszych badań. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, taka technologia w przyszłości powinna być bardziej wydajnym i całkowicie bezemisyjnym rozwiązaniem do ogrzewania i chłodzenia.
Czytaj też: Fantastyczny wynalazek z Bliskiego Wschodu. Ta instalacja wytwarza nie tylko elektryczność
Końcowy rezultat, który będzie zadowalający, wymaga solidnych podstaw w co najmniej trzech różnych aspektach. Konieczne będzie zapewnienie odpowiednio wysokiej wydajności w zakresie stosowanych materiałów, używanej elektroniki oraz zachodzącej wymiany ciepła. Przy takiej kombinacji możliwe staje się zaprezentowanie pełnego potencjału technologii, jaką są elektrokaloryczne pompy ciepła. Dzięki wyjątkowo wysokiej sprawności przetwornic mocy osiągnięcie ostatecznego celu staje się jeszcze bardziej realne. Im szybsze i dalej idące postępy, tym więcej powodów do radości – zarówno dla środowiska, jak i naszych portfeli.