Alternativa k tepelným čerpadlům. Vědci zatím pracují s prototypovými zařízeními

Spolupráce Sárské univerzity a Fraunhoferova institutu přinesla do světa technologií převratnou novinku. Jde o systém, který nepracuje s kompresemi plynů, ale s fascinující fyzikální pamětí kovů. Tato technologie je známá jako elastokalorika. Slibuje až pětinásobnou účinnost a mohla by definitivně vyřešit největší bolesti současného vytápění a chlazení.

Technologie by mohla změnit způsob chlazení i vytápění , ...

Jak to celé funguje?

Základem všeho je speciální slitina niklu a titanu, které se říká nitinol. Tento materiál má takzvanou tvarovou paměť. To ve zkratce znamená, že si „pamatuje“ svoji strukturu a při mechanickém namáhání na ni reaguje nečekaným způsobem. Když vědci dráty z této slitiny natáhnou, dochází ke změně jejich krystalické mřížky a kov začne okamžitě sálat teplo. Jakmile se tah uvolní a drát se smrští do původního stavu, začne naopak teplo z okolí prudce pohlcovat. Je to čistý fyzikální proces, který ke svému chodu nepotřebuje žádné kompresory ani ekologicky problematická chladiva, která v běžných čerpadlech často představují riziko úniku nebo hořlavosti.

O tom, jak zásadní dopad může mít tato novinka na naši peněženku i planetu, svědčí i slova odborníků, kteří na projektu pracují. Jak uvádí profesor Stefan Seelecke ze Sárské univerzity: „Naše elastokalorická technologie nám umožňuje dosáhnout teplotních rozdílů kolem 20 stupňů Celsia, aniž bychom k tomu potřebovali chladiva, která poškozují životní prostředí. Tato technologie je navíc mnohem účinnější než současná tepelná čerpadla.“

Právě ona efektivita je klíčovým parametrem, protože teoreticky dokáže přenést mnohem více tepla při spotřebě pouhého zlomku elektrické energie, než na co jsme dnes zvyklí.

Od úvah k prvním pokusům

Na univerzitě a v partnerských výzkumných institucích už mají první pracující prototypy. Výzkumníci sestrojili zařízení, kde rotující svazky nitinolových drátů fungují jako „tepelný motor“. V jedné části dráty teplo uvolní, v druhé ho zase pohlcují. Vzduch, který kolem nich proudí, se tak dá velmi účinně ohřívat i ochlazovat. Celý proces je navíc překvapivě tichý a energeticky úsporný.

Tým vědců také ukázal elastokalorickou technologii i v netradičním kontextu. Jde o malý prototyp chladničky prezentovaný na Hannover Messe. V tomto modelu se tenké dráty otáčejí kolem chladicí komory a dosahují teplot kolem 10–15 °C. Celý prototyp tak potvrzuje původní domněnky vědců a ukazuje, že princip lze reálně použít pro chlazení i ohřev. 

Na financování se podílejí i automobilky, které by mohly v budoucnu technologii využít , ...

Proč se o elastokaloriku začaly zajímat automobilky i vlády

Ačkoli se může zdát, že elastokalorická technologie směřuje hlavně do domácností, její první skutečná zkouška proběhne v automobilech. Právě elektromobily jsou ideálním testovacím prostředím. V zimě totiž každé zapnutí topení výrazně snižuje dojezd, protože klasické vytápění spotřebovává velké množství energie. Elastokalorické systémy by tento problém mohly zásadně zmírnit. S minimálním odběrem proudu dokážou udržovat optimální teplotu nejen v kabině, ale i v samotné baterii, která je na chlad mimořádně citlivá. Výsledkem by byl delší dojezd, vyšší účinnost a menší opotřebení akumulátoru.

Že nejde jen o laboratorní experiment, potvrzuje i masivní finanční podpora. Německá vláda investuje do výzkumu elastokaloriky více než 17 milionů eur v rámci projektu DEPART!Saar. Na vývoji se podílejí Fraunhoferovy instituty i průmysloví partneři v čele s automobilkami, mezi nimiž figuruje například Volkswagen. Právě zapojení velkých hráčů naznačuje, že technologie má reálný potenciál pro praktické nasazení.

Výzkum má navíc mezinárodní rozměr. V Saarbrückenu se pravidelně konají odborné konference, kde se setkávají vědci, inženýři i zástupci průmyslu z celého světa. Cílem je urychlit přechod od prototypů k sériovým výrobkům. A důvod je zřejmý: Zatímco moderní tepelná čerpadla už dnes nabízejí vysokou účinnost, elastokalorika má podle odborníků potenciál posunout ji ještě dál bez použití jakýchkoliv škodlivých chladiv.