Przełom w ogrzewaniu: ekologiczna pompa bez szkodliwych czynników
Naukowcy opracowali pompę ciepła magnetokaloryczną, która eliminuje szkodliwe czynniki chłodnicze i dorównuje tradycyjnym systemom. To ekologiczny krok w przyszłość ogrzewania i chłodzenia!
Magnetokaloryczna pompa ciepła – przełom w ogrzewaniu
Naukowcy z Ames National Laboratory w USA opracowali prototyp pompy ciepła magnetokalorycznej (MCHP), która eliminuje konieczność stosowania szkodliwych czynników chłodniczych. Urządzenie to dorównuje tradycyjnym pompom sprężarkowym pod względem wagi, kosztów i wydajności, a jednocześnie oferuje bardziej przyjazne dla środowiska rozwiązanie.
Pompa ta wykorzystuje gadolin – materiał o unikalnych właściwościach magnetokalorycznych. System opiera się na koncepcji aktywnego regeneratora magnetycznego (AMR) oraz źródłach magnetycznych zbudowanych z magnesów trwałych i stali o wysokiej przenikalności magnetycznej.
Jak działa to rozwiązanie?
Pompa magnetokaloryczna działa dzięki efektowi magnetokalorycznemu, który polega na zmianie temperatury materiału w wyniku zmiany pola magnetycznego. Ciecz robocza przepływa przez złoże materiału magnetokalorycznego, przenosząc ciepło do wymienników ciepła na gorącej i zimnej stronie urządzenia.
Uproszczając: zmiana pola magnetycznego powoduje, że materiał się nagrzewa lub ochładza, a ciecz robocza transportuje te zmiany temperatury tam, gdzie są potrzebne – do ogrzewania lub chłodzenia.
Przewaga nad tradycyjnymi systemami
W odróżnieniu od pomp sprężarkowych, pompa magnetokaloryczna nie wykorzystuje gazów cieplarnianych, takich jak czynnik R-410A czy R-22, które są głównym źródłem emisji w tradycyjnych systemach HVAC. To sprawia, że rozwiązanie będzie nie tylko bardziej ekologiczne, ale też może przełożyć się na potencjalne oszczędności w eksploatacji (brak konieczności uzupełniania czynnika chłodniczego).
Jak jest zbudowany prototyp?
Prototyp opracowany przez naukowców bazuje na prostym użyciu specjalnego metalu — gadolinu jako materiału roboczego. Zespół zoptymalizował konstrukcję, zmniejszając masę magnetycznych komponentów i zwiększając gęstość mocy urządzenia – od 5,9 W/kg do 81,3 W/kg.
Dalsze analizy wykazały, że maksymalna teoretyczna gęstość mocy MCHP wynosi 114 W/kg, co odpowiada wydajności sprężarek o mocy do 3 kW.
Przy porównywaniu wyników badań okazało się, że urządzenie osiągało moce chłodnicze w szerokim zakresie – od 37 W do 43,5 kW. To wskazuje, że opracowana pompa może skutecznie konkurować z tradycyjnymi pompami ciepła, zachowując przy tym wysoką efektywność energetyczną i potencjał dla różnych zastosowań, od małych systemów domowych po większe instalacje przemysłowe.
Potencjał rynkowy i korzyści ekologiczne
Tradycyjne systemy grzewcze wykorzystują czynniki chłodnicze, które odpowiadają za nawet 10% globalnych emisji gazów cieplarnianych. Dzięki technologii MCHP możliwe jest całkowite wyeliminowanie tych emisji. Ponadto urządzenie zużywa mniej energii niż tradycyjne pompy, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji.
Główne elementy urządzenia – magnesy trwałe i stal – odpowiadają za większość masy. Dzięki redukcji masy oraz wykorzystaniu tańszych materiałów możemy osiągnąć konkurencyjne koszty masowej produkcji – wyjaśnia Julie Slaughter, liderka projektu badawczego nad pompą magnetokaloryczną prowadzonego przez Ames National Laboratory.
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Nowy symulator szkoleniowy zwiększa bezpieczeństwo pracy elektrowni jądrowej Loviisa
Fińska elektrownia jądrowa Loviisa, należąca do Fortum, zmodernizowała swój symulator szkoleniowy. Nowe rozwiązanie pozwala operatorom ćwiczyć obsługę zakładu w realistycznych warunkach, zwiększając bezpieczeństwo i przygotowanie na nietypowe sytuacje.
Rekordowy wzrost elektromobilności w Polsce w 2025 roku – Licznik Elektromobilności PSNM
Rok 2025 przyniósł historyczny wzrost liczby samochodów elektrycznych w Polsce. Zarejestrowano ponad 52 tys. nowych BEV, a infrastruktura ładowania znacząco się rozbudowała.
EnviTec Biogas rozpoczyna 2026 rok od ekspansji na rynkach zagranicznych
EnviTec Biogas AG wchodzi w nowy rok z silną pozycją, realizując nowe kontrakty i debiutując na rynku litewskim. Jednocześnie firma wskazuje na niepewność regulacyjną w Niemczech i rosnący potencjał biometanu w Europie.
Nabór wniosków w programie NaszEauto trwa – ponad 34 tys. zgłoszeń i niemal 1,08 mld zł dofinansowania
Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej kontynuuje przyjmowanie wniosków w programie NaszEauto. Dotacje na samochody elektryczne cieszą się dużym zainteresowaniem – złożono już ponad 34 tys. wniosków na kwotę blisko 1,08 mld zł.
Dynamiczne ładowanie ciężarówek elektrycznych: niemiecki projekt BEE udowadnia skuteczność pantografów
Niemiecki projekt badawczy „BEV Goes eHighway – BEE” potwierdził praktyczność dynamicznego ładowania ciężarówek elektrycznych za pomocą pantografów. Innowacyjne rozwiązanie, opracowane przy współpracy RWTH Aachen University i DAF Trucks, zostało przetestowane w realnym ruchu drogowym.
Konsultacje społeczne programu poprawy efektywności energetycznej w szpitalach – NFOŚiGW zaprasza do udziału
Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej rozpoczął konsultacje społeczne projektu programu mającego na celu poprawę efektywności energetycznej budynków szpitalnych. Uwagi można zgłaszać do 28 stycznia 2026 r.
Komentarze