Команда исследователей из Словении предлагает инновационную технологию охлаждения, способную заменить устаревшие и вредные для окружающей среды системы на основе фреонов. В условиях глобального потепления такие разработки становятся как никогда актуальными.
Проблема токсичных хладагентов
Большинство современных холодильников и кондиционеров работают на принципе парокомпрессионного охлаждения — технологии, которая существует уже более ста лет. Несмотря на запрет наиболее опасных хладагентов в 1989 году, их заменители, гидрофторуглероды (ГФУ), оказались не менее вредными: их парниковый эффект в тысячи раз превышает воздействие углекислого газа.
Чтобы отказаться от токсичных хладагентов, доцент факультета машиностроения Люблянского университета Яка Тушек и его команда разрабатывают систему охлаждения с использованием металлических труб. Это направление является продолжением проекта ЕС под названием SUPERCOOL, реализованного в университете в 2019–2023 годах.
По словам Тушека, утечка всего 1 килограмма некоторых хладагентов равносильна выбросам от автомобиля, проехавшего более 30 тысяч километров. Именно поэтому сейчас в Европе активно внедряются меры по отказу от ГФУ. Однако естественные альтернативы — аммиак и изобутан — также имеют свои недостатки, включая токсичность, пожароопасность и пониженную эффективность в жарком климате.
На этом фоне особый интерес вызывает твёрдофазное охлаждение, которое находится на раннем этапе разработки. Оно потенциально способно обеспечить более безопасное, бесшумное и энергоэффективное охлаждение без вреда для экологии.
Твёрдофазное охлаждение
В рамках нового проекта E-CO-HEAT, рассчитанного до начала 2026 года, команда учёных готовит патент и стратегию внедрения технологии в промышленность. Эта работа соответствует целям Стратегии ЕС по отоплению и охлаждению — важной части Европейского зелёного курса.
По данным Международного энергетического агентства (IEA), на охлаждение сегодня приходится около 10% мирового потребления электроэнергии. Спрос на такие технологии стремительно растёт, особенно в развивающихся странах, что делает поиск более устойчивых решений жизненно необходимым.
В основе нового подхода лежит использование сплава никеля и титана — нитинола, способного изменять свою структуру под действием механического напряжения, оставаясь при этом в твёрдом состоянии. Этот процесс, называемый эластокалорическим охлаждением, сопровождается выделением и поглощением тепла при деформации и обратном восстановлении формы. В отличие от классических хладагентов, нитинол не токсичен, не воспламеняется и безопасен для окружающей среды.
Сейчас прототип устройства достигает лишь 15% от своей потенциальной эффективности, тогда как традиционные системы работают на уровне 20–30%. Тем не менее, учёные уверены: поскольку технология относительно новая, у неё есть значительный потенциал для дальнейшего совершенствования.
Разработку ведут в сотрудничестве с технологической компанией из Ирландии, а также университетами Германии и Италии. Международный консорциум получил название SMACool и уже работает над созданием нового типа кондиционеров на основе эластокалорической технологии.
