Un nou sistem de răcire care va revoluționa industria frigorifică mondială: răcirea magnetică

Sistemele actuale de răcire din domeniul industrial, auto și casnic folosesc în procesul de răcire substanțe precum CFC-urile, HFC-urile sau amoniacul, care afectează mediul, în special stratul de ozon. Tehnologia folosită în momentul de față este bazată pe compresia de vapori și a fost dezvoltată acum aproximativ 100 de ani. În ciuda faptului că a fost îmbunătățită în timp, nu și-a mărit randamentul în mod semnificativ.

Dr. ing. Sergiu Lionte, cercetător și doctorand la Institutul Național de Științe Aplicate INSA din Strasbourg, Franța, spune că răcirea magnetică este o inițiativă dezvoltată din nevoia de a eficientiza costurile energetice și totodată din dorința de a concepe o sursă regenerabilă de energie, care să fie prietenoasă cu mediul. Tehnologia are în plus trei avantaje față de sistemul actual de răcire. În primul rând costurile energetice se vor reduce la jumătate față de costurile pe care le produc sistemele clasice, astfel încât produsul este unul deosebit de eficient. În al doilea rând, impactul cu mediul va fi unul scăzut, deoarece folosește apa ca fluid de lucru, eliminând necesitatea folosirii substanțelor nocive, precum CFC-uri, HFC-uri și amoniac. Un al treilea mare avantaj ar fi lipsa zgomotului. Este un produs silențios deoarece nu folosește compresorul, așa cum este utilizat în cadrul tehnologiilor clasice (Fig. nr. 1).

Fig. nr. 1 Prototip refrigerator magnetic

Care este mecanismul de funcționare a acestui sistem de răcire?

Cercetătorul Sergiu Lionte, ajuns în Franța în urma primirii unei burse și din dorința de a participa la un proiect ambițios, ne explică în linii mari că sistemul se bazează pe efectul magnetocaloric. “Acest efect este o proprietate a unor materiale magnetice de a se încălzi atunci când sunt introduse într-un câmp magnetic variabil. Laboratorul LGeCo, din cadrul Institutului Național de Științe Aplicate INSA, Strasbourg, utilizează un concept bazat pe 4 etape, care optimizează acest efect într-un proces ciclic şi îl foloseşte în răcire: 

Astfel, în prima etapă materialul magnetocaloric este introdus în câmp magnetic puternic şi se încălzeşte. Ulterior, căldura este eliminată cu ajutorul unui lichid de răcire. Lichidul practic absoarbe căldura şi materialul magnetocaloric se răceşte. În a treia etapă, materialul este scos din câmpul magnetic  şi se răceşte, dar cum el este deja parţial răcit de lichid, temperatura acestuia coboară sub temperatura iniţială. În ultima etapă, această diferenţă de temperatură este preluată şi transmisă mediului pe care vrem să-l răcim, în cazul nostru interiorul frigiderului. Prin urmare, temperatura materialului creşte din nou până la temperatura iniţială şi procesul poate fi reluat.” (Fig. nr. 2)

 Fig. nr. 2 Principiul de funcționare a celor 2 sisteme de răcire: magnetică și compresie vapori

Materialul magnetocaloric folosit în acest proces este Gadoliniumul, element natural și rar. Partenerii care activează în cadrul acestui proiect, la care lucrează cercetătorul român, folosesc Lantan, un element superior Gadoliniumul-ui, pentru a realiza unele aliaje.

Sistemul de răcire magnetică este dezvoltat în momentul de față în cadrul proiectului MagCool, înființat de către Institutul Național de Științe Aplicate INSA din Strasbourg, Franța, împreună cu compania Cooltech și alți parteneri, apoi AMES Laboratoy din S.U.A., Risø Laboratory de la Universitatea Tehnică din Danemarca și Imperial College din Londra, Anglia. Cei patru “jucători” principali mondiali se află într-o competiție acerbă. Se pune întrebarea cine va scoate primul pe piață produse frigorifice bazate pe această tehnologie?

Singurul inconvenient îl reprezintă în prezent costul ridicat al materialelor magnetocalorice și al magneților, dar acest lucru va dispărea odată cu industrializarea produsului, deoarece cererea va fi mare și va scădea prețul unitar.

Referințe:

Informații primite de la Dr. Ing. Sergiu Lionte, cercetător în cadrul proiectului MagCool, Strasbourg, Franța, în urma unei discuții avute în data de 25 august, 2013.