Circa un quinto dell’energia elettrica mondiale è dedicata alla refrigerazione e l’Agenzia Internazionale dell’Energia prevede che entro il 2040 il numero di unità di condizionamento dell’aria sarà raddoppiato. Nonostante un secolo di progressi, gli attuali sistemi di refrigerazione, basati sulla compressione del vapore, hanno raggiunto i loro limiti termodinamici. Dare priorità allo sviluppo di sistemi efficienti dal punto di vista energetico ed ecocompatibili è quindi fondamentale per affrontare il problema del riscaldamento globale e incoraggiare un utilizzo responsabile delle risorse naturali.
Un team di ricercatori dell’Istituto di Scienza e Tecnologia del Lussemburgo (LIST) ha sviluppato una tecnologia in grado di trasformare i futuri sistemi di refrigerazione. L’ultima pietra miliare della ricerca, pubblicata di recente su Science, illustra nei dettagli il meccanismo che sfrutta l’effetto elettrocalorico – un fenomeno per cui un materiale subisce un’alterazione reversibile della temperatura quando è sottoposto a un campo elettrico – per ottenere il risultato desiderato.
In questo caso particolare, l’effetto elettrocalorico comporta l’applicazione di un campo elettrico a condensatori ceramici, inducendo variazioni di temperatura e creando un effetto di raffreddamento. «La soluzione da noi proposta prevede l’assemblaggio di condensatori multistrato impilati all’interno di un tubo pieno di fluidi collegato elettricamente» spiega il dottor Emmanuel Defay, che dirige l’unità di nanotecnologia all’interno del dipartimento di ricerca e tecnologia dei materiali (MRT) del LIST. Defay e il suo team lavorano da diversi anni sui materiali elettrocalorici. «Il fluido scorre avanti e indietro tra i condensatori, creando un gradiente di temperatura» aggiunge.
Questo insieme, chiamato rigeneratore, potrebbe sostituire il compressore convenzionale e i fluidi dannosi per l’ambiente degli attuali frigoriferi, fornendo una soluzione di raffreddamento più efficiente dal punto di vista energetico e sostenibile. L’efficienza energetica è infatti un altro dei vantaggi principali di questa tecnologia.
Le potenziali applicazioni di questa tecnologia vanno oltre la refrigerazione, includendo anche il condizionamento dell’aria. «La nostra ricerca è stata precedentemente descritta in un articolo su Science tre anni fa. Da allora abbiamo raggiunto importanti traguardi e il nostro ultimo articolo mostra sviluppi promettenti, in particolare per quanto riguarda l’efficienza energetica e le soluzioni di scalabilità».
Il team di Defay si sta attualmente impegnando attivamente con diverse aziende per esplorare le applicazioni pratiche della tecnologia, segnando un passo importante verso l’implementazione della soluzione. Il rigeneratore è stato progettato in collaborazione con l’azienda manifatturiera giapponese Murata.
«Se da un lato stiamo già facendo progressi tangibili, dall’altro lavoriamo continuamente per migliorare la maturità e la praticità della nostra tecnologia. L’obiettivo finale è offrire un’alternativa valida e sostenibile alle attuali soluzioni di refrigerazione» conclude Defay.
Damien Lenoble, direttore del dipartimento MRT, ha dichiarato: «Affrontare le sfide legate all’energia è stata una delle nostre priorità di ricerca negli ultimi cinque anni. È indispensabile mostrare l’applicabilità dei nostri materiali all’avanguardia nelle tecnologie che sfruttano efficacemente l’energia, producono e immagazzinano idrogeno verde, migliorano l’efficienza energetica e riducono la domanda globale di energia». Trasformare la ricerca di alto livello condotta presso LIST in tecnologie pratiche e dirompenti è la chiave di volta per una rinnovata leadership industriale in Europa, il tutto nel rispetto dei più elevati standard ambientali.
