TU Delft
Hladilnik ali klimatska naprava, ki porabi veliko manj energije, je tišja in za delovanje ne potrebuje škodljivih snovi. To lahko kmalu postane resničnost, saj Magneto, zagonsko podjetje iz Delfta, katerega soustanovitelj je Michael Maschek, na trg uvaja magnetno hlajenje.
Za vse to je zaslužen profesor Ekkes Brück, ki nikoli ni izgubil vere v svoje cenovno dostopno ugodje.
Po dveh desetletjih raziskav magnetokalorični material končno izpolnjuje zahteve za obsežno uporabo, vključno z zadostno učinkovitostjo. Poleg tega je zdaj mogoče material proizvesti v sestavi, ki je cenovno dostopna za komercialno uporabo, kar na primer odpira pot za čiste in varčne hladilnike. Ekkes Brück to ocenjuje kot pomemben napredek. “Običajni hladilniki porabljajo toplogredne pline, poleg tega pa kompresorji porabijo veliko energije. Če upoštevamo, da hlajenje predstavlja več kot 30 % naše porabe energije, vključno s hlajenjem strežnikov, lahko veliko prihranimo.”
Povsem nepričakovano odkritje
Pred dvajsetimi leti je Brück dejansko iskal nekaj povsem drugega. “Delali smo na senzorju za shranjevanje podatkov. Menili smo, da bi bilo načelo reverzibilnih dvojnih magnetnih faznih prehodov primerno, zato smo ponovili študijo iz literature. Nepričakovano smo dobili povsem drugačne rezultate! Učinek je bil tako nenavaden in presenetljiv, da smo bili odločeni, da ga bomo nadaljevali. Ugotovili smo, da bi lahko imel velik potencial za toplotne črpalke in hladilne sisteme. Vendar smo pri tem uporabili veliko redkih zemeljskih kovin. Pomislil sem, da mora obstajati preprostejši in cenejši način, ki je tudi manj škodljiv za Zemljo.”
“Znanstveniki, ki so opravili prve raziskave, ki jih ni bilo mogoče ponoviti, so vztrajali, da smo verjetno uporabili napačno mešanico,” se spominja Brück. “Na srečo sem lahko precej trmast, zato sem vse prepričeval z argumenti. Prepričan sem bil, da smo na pravi poti. Ne da bi nam takoj uspelo – ko smo v zlitini prvič zamenjali arzen s silicijem, je bil rezultat grozen. Toda zahvaljujoč dolgoletnemu delu celotne ekipe imamo zdaj zanesljivo rešitev.” Brück je leta 2016 prejel nagrado FOM Valorisation Award za svoje temeljne raziskave in vizijo njihove uporabe v praksi.
Na tej podlagi se je Michael Maschek leta 2015 pridružil Brückovemu oddelku. “Sem ljubitelj temeljnih raziskav z lučjo na koncu tunela v obliki aplikacije. V Delftu je že obstajal prototip, vendar je bilo treba opraviti še veliko dopolnilnih raziskav. To mi je pisano na kožo.” Maschek je imel izkušnje z delom z nevtroni, kar mu je omogočilo pomembno vlogo pri testiranju magnetokaloričnega materiala v raziskovalnem reaktorju Reactor Institute Delft (RID). Maschek je dejal: “Rentgenske žarke pogosto uporabljamo za pregledovanje materialov, vendar so nevtroni veliko bolj primerni. Rentgenski žarki manj razlikujejo med elementi, ki so si med seboj podobni. Nevtroni so veliko bolj natančni. Tako dobimo veliko podrobnejše informacije o našem materialu. Poleg tega je RID ena redkih lokacij, ki ponuja Mössbauerjevo spektroskopijo, ki nam omogoča zelo dobro raziskovanje magnetnih lastnosti.”
Spoprijemanje z izzivom
Med razvojem sta Brück in Maschek sodelovala z različnimi industrijskimi partnerji, vključno z družbo BASF. “To vas približa uporabi,” pravi Brück, “in kot bonus vam dajo povratne informacije in vas izzovejo. Vedo, kaj je in kaj ni mogoče na trgu.” Brück se ne boji deliti svojega znanja. “Na univerzi je običajna praksa, da informacije delimo z vsemi! Super je, da tam delaš z mladimi in lahko sodeluješ v odprtih razpravah.” Tudi Maschek ceni mrežo na TU Delft. “Da bi naredili korak od temeljnih raziskav do uporabe, potrebujete več disciplin. Poleg magnetokalorične plošče je treba upoštevati tudi okoliški ustroj. Pri tem lahko preprosto sodeluješ na primer s strojnimi inženirji.”
Maschek je letos spomladi prestopil iz univerze TU Delft v Magneto. To zagonsko podjetje bo dalo tehnologijo na trg. Za prvo stranko se že razvija testni model. “Dvakrat sem premislil o prehodu iz temeljne znanosti s polnim delovnim časom v podjetje,” prizna Maschek. “Vendar verjamem v tehnologijo in jasno je, da tudi drugi. Zagotovili smo si že različna sredstva in subvencije, vključno z zagonom NWO in s strani EU EIT Climate-KIC. Poleg tega me veseli, da se nenehno učim česa novega, zdaj pa se spoznavam tudi s poslovno platjo stvari. Dobro znam razložiti temeljno znanost na način, ki je razumljiv tudi laikom, in Magneto to resnično potrebuje.” Največji kratkoročni izziv je povečanje obsega magnetokaloričnih materialov. “Za raziskave uporabljamo 5 do 10 gramov materiala, vendar toplotna črpalka ali hladilnik potrebujeta večjo ploščo. Material je precej krhek, zato so potrebne raziskave.” Te raziskave trenutno potekajo v Brückovem laboratoriju, še naprej pa bo deloval tudi kot svetovalec.
Izkoriščanje novega vira energije
Brücku in Mascheku veliko pomeni, da lahko s svojim izumom prispevata k bolj zelenemu svetu. Maschek: “Na svetu se dogajajo nekatere nezaželene stvari in kot znanstvenik imaš priložnost prispevati k rešitvi. Trajnostne rešitve, kot je magnetokalorično hlajenje, lahko odpravijo številne težave na gospodarski, družbeni in politični ravni.””Svojo hišo sem izboljšal z ocene D na oceno A,” pravi Brück in se smeje. “Ampak resno, dejstvo, da je bila moja magistrska naloga o termoelektričnih učinkih, pove vse. Želim prispevati k bolj trajnostnemu svetu.” Dovolj razlogov za navdušenje nad magnetokalorično tehnologijo. “Na primer, zelo primerna je tudi za pretvorbo preostale toplote v električno energijo. Kot je to zdaj, toplota iz tovarn, na primer, pogosto preprosto izgine. Predstavljajte si, da bi lahko ta vir energije optimalno in brez emisij izkoristili! Potem bi res dosegli napredek.”
Brückova vztrajnost je zaslužna za to, da se njegova zlitina z Magnetom širi po svetu. “V redu, seveda sem nekoliko ponosen,” prizna po manjšem poizvedovanju. “Ampak opravljam le svoje delo. Najbolj sem ponosen na vse tiste doktorske študente in raziskovalce, ki so pri tem sodelovali z nami. Vedno sem na preži za ljudmi, ki so malo samosvoji, saj če delaš samo to, kar ti reče šef, ne prideš nikamor. Po drugi strani pa ne smeš biti preveč trmast, saj je treba prositi za pomoč. V sodelovanju z drugimi boste dosegli več. V podjetju Magneto smo zaradi tega močni,” dodaja Maschek. “Kot ekipa moraš znati komunicirati z vsemi strokovnjaki. Tako lahko svoje sanje spremenite v resničnost. Moje sanje? Čez pet let imeti velik laboratorij v Delftu in dajati prve energetsko učinkovite izdelke na trg!” Brück se trenutno ukvarja s tihimi in varčnimi toplotnimi črpalkami, ki uporabljajo isto tehnologijo. “Z namenom, da bi nadomestil vse tradicionalne kotle.”
Povzeto po:
https://tinyurl.com/2asfhxrm
