Datum objave: 23.12.2022
Kategorija: Najodličnejši raziskovalni dosežki, Interdisciplinarne raziskave
Cilji trajnostnega razvoja: 7 Cenovno dostopna in čista energija, 9 Industrija, inovacije in infrastruktura, 11 Trajnostna mesta in skupnosti, 12 Odgovorna poraba in proizvodnja (kazalniki)
Glede na poročila IEA (International Energy Agency) se bodo globalne potrebe po hlajenju in klimatizaciji v naslednjih 30 letih potrojile, obstoječe tehnologije pa potrebujejo znatno izboljšanje energetske učinkovitosti in odpravo okolju škodljivih hladiv. Magnetno hlajenje predstavlja energetsko učinkovito in okolju prijazno alternativo obstoječim tehnologijam hlajenja, toplotnim črpalkam in procesom proizvodnje energije.
Glavni, najtežji in najdražji del magnetnih hladilnih naprav je vir magnetnega polja, ki je analogen kompresorju pri parno-kompresijskih napravah. V dosedanjih prototipnih napravah so se uporabljale strukture iz permanentnih magnetov, ki so za doseganje spreminjajočega se magnetnega polja potrebovale gibanje. Gibljivi deli in pogonski sistem omejujejo energetsko učinkovitost in hitro spreminjanje magnetnega polja.
Zato smo razvili nov koncept – statični elektro-permanentni izvor magnetnega polja brez gibljivih delov, s hitro spreminjajočim se magnetnim poljem ter z regeneracijo magnetne energije. Dokazali smo več kot 80-odstotno energijsko učinkovitost takega magneta, pri čemer se lahko gostota magnetnega polja spremeni med 0 T in 1 T več kot 50-krat v sekundi.
Ta koncept predstavlja nov mejnik na področju magnetnega hlajenja, saj poleg naštetih prednosti omogoča visoko gostoto moči magnetnih hladilnih naprav. Zato je ključnega pomena za prihodnji razvoj kompaktnih magnetokaloričnih naprav, uporaben pa je tudi na področju aktuatorjev ali linearnih motorjev.
Zgoraj levo: graf energijske učinkovitosti v odvisnosti od obratovalne frekvence oscilacije magnetnega polja med 0 in 1 T v primerjavi s stanjem tehnike. Zgoraj desno: slika elektro-permanentnega magneta s 3D modelom. Spodaj: fazi delovanja elektro-permanentnega magneta. Rdeče puščice označujejo smer električnega toka skozi navitje, z rumeno pa so prikazane silnice magnetnega polja. Izmenično dosegamo v eni zračni reži maksimalno gostoto magnetnega polja, v drugi zračni reži pa minimalno. (Avtor: Urban Tomc).
Avtorji:
dr. Urban Tomc, Simon Nosan, Katja Klinar, prof. dr. Andrej Kitanovski, dr. Blaž Jelenc, prof. dr. Alojz Poredoš
Navedba člankov:
· Izvirni znanstveni članek:
TOMC, Urban, NOSAN, Simon, KLINAR, Katja, KITANOVSKI, Andrej. Towards powerful magnetocaloric devices with static electro-permanent magnets. Journal of Advanced Research. In press. 2022, str. 1-25, ilustr. ISSN 2090-1232. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123222001138 , DOI: 10.1016/j.jare.2022.05.001. [COBISS.SI-ID 112617731]
· Podeljen patent:
KITANOVSKI, Andrej, JELENC, Blaž, TOMC, Urban, POREDOŠ, Alojz. Magnetocaloric device = Magnetokalorische Vorrichtung = Dispositif magnétocalorique : European patent specification EP 3 106 781 B1, 2021-12-01. Munich: European Patent Office, 2021. 30 f., ilustr. https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/053610758/publication/EP3106781B1?q=pn%3DEP3106781B1 [COBISS.SI-ID 15608347]
patentna družina: EP3106781A1, 2016-12-21; EP15172694A, 2015-06-18; CN107743570A, 2018-02-27; RU2017145062A, 2019-06-24; WO2016203001A2, 2016-12-22; WO2016203001A3, 2017-03-16, kategorija: 2E