Un team di ricercatori del Laboratorio Nazionale Ames del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha recentemente sviluppato una pompa di calore magnetocalorica che si pone come valida alternativa alle tradizionali pompe di calore a compressione di vapore. Questa nuova tecnologia, ottimizzata in termini di materiali e design, è in grado di competere con i sistemi convenzionali non solo in termini di costo e prestazioni, ma anche in termini di impatto ambientale, eliminando l’uso di refrigeranti dannosi.
Le pompe di calore a compressione di vapore, che hanno dominato il settore del riscaldamento e del raffreddamento per decenni, sono notoriamente associate a refrigeranti che comportano rischi ambientali significativi, contribuendo alle emissioni globali di carbonio e rilasciando sostanze dannose per gli esseri umani e gli ecosistemi. Le pompe di calore magnetocaloriche, invece, rappresentano una soluzione più sostenibile, eliminando le emissioni di refrigerante e operando con maggiore efficienza energetica.
Finora, i dispositivi magnetocalorici hanno incontrato difficoltà nel competere con i sistemi a compressione di vapore in termini di peso, costo e prestazioni. Tuttavia, il recente progresso raggiunto dai ricercatori rappresenta un passo significativo verso una tecnologia di riscaldamento e raffreddamento più ecologica ed efficiente.
Julie Slaughter, capo del team di ricerca
- ha spiegato che il processo di sviluppo della pompa di calore magnetocalorica è iniziato con la costruzione di un prototipo di base, seguito da un’analisi approfondita delle potenzialità della tecnologia.
- Il funzionamento di una pompa di calore magnetocalorica si basa sulla variazione del campo magnetico applicato a un materiale magnetocalorico mentre il fluido viene pompato per trasferire il calore. Questo avviene tipicamente attraverso l’uso di magneti permanenti e acciaio magnetico per mantenere il campo magnetico controllato.
Un aspetto cruciale della ricerca è stato l’esame dei materiali magnetocalorici impiegati, con particolare attenzione ai vantaggi e alle sfide legate all’utilizzo di gadolinio e materiali a base di lantanio-ferro-silicio-idruro. Slaughter ha sottolineato che, sebbene i materiali a base di lantanio-ferro-silicio offrano una maggiore capacità di potenza rispetto al gadolinio, la disponibilità e la complessità nell’impiego di tali materiali possono rappresentare delle sfide pratiche.
Il team di ricerca si è concentrato sull’ottimizzazione dello spazio e dei materiali, riducendo al minimo l’uso di magneti permanenti e acciaio magnetico necessari per il funzionamento efficiente della pompa. Questi sforzi hanno permesso di raggiungere una densità di potenza competitiva rispetto ai compressori convenzionali, mantenendo al contempo un peso simile e costi di produzione paragonabili.
In conclusione, la tecnologia di pompa di calore magnetocalorica sviluppata dal team di ricerca rappresenta un importante passo avanti verso un futuro più sostenibile per il settore del riscaldamento e del raffreddamento. La ricerca è stata pubblicata su Applied Energy con il titolo “Tecnologia di pompa di calore magnetocalorica scalabile e compatta” firmata da Julie Slaughter, Lucas Griffith, Agata Czernuszewicz e Vitalij Pecharsky.
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