Almanya‘daki Fraunhofer Fiziksel Ölçüm Teknikleri Enstitüsü (Fraunhofer IPM), kompresörsüz katı hal ısı pompaları geliştirme konusunda önemli bir başarıya imza attı. Geleneksel ısı pompalarında, kompresörler, soğutucu gazı hareket ettirerek ısı transferi sağlarken, Fraunhofer’ın geliştirdiği yeni sistemde elektrokalorik malzemeler kullanılıyor. Bu malzemeler, elektrik uygulandığında ısı transferini sağlayarak kompresör ihtiyacını ortadan kaldırıyor. Bu yeni teknolojinin temel avantajı, verimliliği önemli ölçüde artırarak daha az enerji ile daha fazla ısı transferi yapılmasını mümkün kılması.
Kompresörsüz katı hal ısı pompasında yüksek verime erişildi
Fraunhofer’daki araştırmacılar, elektrokalorik ısı pompalarında verimliliği artırmak için aktif elastokalorik ısı boruları (AEH) kullanıyor. Bu ısı boruları, sıvıların elektrokalorik malzemenin yüzeyinde buharlaşmasını ve yoğunlaşmasını sağlayarak gizli ısı transferini elde ediyor. Bu sayede, sıvı saniyede on defaya kadar buharlaşıp yoğunlaşabiliyor, böylece çok daha hızlı çevrim yapılabiliyor ve daha az malzeme ile daha fazla ısı taşınabiliyor. Bu yenilik, düşük maliyetli sistemlerin geliştirilmesinin önünü açıyor.
Fraunhofer araştırma ekibi, bu sistemin verimliliğini artırmak için süper hidrofilik yüzey kaplamaları ve elektrokalorik segmentlerin elektrotlarını özel bir epoksi reçineye yerleştirerek elektriksel arızaların önüne geçiyor. Ayrıca, sistemin elektriksel verimliliğini %99,74’e çıkaran galyum nitrür (GaN) bazlı bir DC/DC dönüştürücü tasarlandı. Bu, daha önce %90 civarlarında olan dönüşüm verimliliğini ciddi şekilde artırdı.
Yapılan simülasyonlar, elektrokalorik ısı pompalarının verimliliğinin, kompresörlü sistemlerle karşılaştırıldığında eşit düzeylere ulaşabileceğini gösteriyor. Ancak, ticari kullanım için daha fazla geliştirme yapılması gerektiği belirtiliyor. Fraunhofer, bu yeniliklerin, gelecekte enerji verimli, düşük maliyetli ısı pompalarının piyasaya sürülmesine olanak tanıyabileceğini umuyor.
