Ky sistem i ri i MIT mund të ftohë ndërtesat deri në 10°C – pa energji elektrike

“Sistemi funksionoi tre herë më mirë se sistemi i sotëm i ftohjes pasive moderne”

Përderisa klima e botës vazhdon të nxehet, kërkesa globale për ajër të kondicionuar tani po rritet në qiell. Në vitin 2019, nevoja për ftohje tërhoqi 8.5% të konsumit të përgjithshëm të energjisë elektrike në botë, që barazohet me rreth 1 miliard ton emetim CO2.

Ndërsa më shumë njësi të ajrit të kondicionuar marrin gjithnjë e më shumë energji çdo vit, ne tani dukemi të bllokuar në një cikël, vetëm duke përshpejtuar më tej problemin e ngrohjes globale.


Ftohja pa energji: Një mënyrë e mundshme për të thyer këtë cikël mund të jetë sistemi i ftohjes pasive.

Kjo lloj teknologjie thith nxehtësinë nga mjedisi përreth dhe më pas shfrytëzon efektet fizike duke përfshirë izolimin, avullimin dhe rrezatimin për ta transferuar këtë nxehtësi larg nga sistemi që ftohet – të gjitha pa ndonjë fuqi shtesë.

Megjithatë, ka ende një rrugë të gjatë për të bërë përpara se sistemet e ftohjes pasive të mund të përdoren në shkallë komerciale. Jo vetëm që modelet ekzistuese kanë një performancë të kufizuar ftohjeje, ato gjithashtu priren të përdorin sasi të mëdha uji dhe efikasiteti i tyre është i kufizuar dhe varet nga kushtet mjedisore, të tilla si nxehtësia dhe lagështia.

Tre shtresa ftohëse: Një ekip studiuesish në Massachusetts sapo ka bërë hapa të rëndësishëm drejt tejkalimit të këtyre sfidave. Brenda një paneli të sheshtë, me tre shtresa, Zhengmao Lu dhe kolegët në MIT kombinuan disa teknika ftohjeje pasive – secila duke kundërshtuar të metat e të tjerave.

Shtresa e sipërme e panelit përmban një aerogel shumë izolues: një material ultra i lehtë, i ngjashëm me sfungjerin, me rrjete të rralla polimerësh të ndërlidhura, ku një pjesë dërrmuese e vëllimit merret nga hapësira boshe. Kjo strukturë i bën aerogelët shumë izolues ndaj nxehtësisë, ndërsa lejon që gazrat dhe llojet e tjera të rrezatimit të kalojnë lehtësisht.

Nën aerogel, ekipi i Lu inkorporoi një hidrogel: një material që përmban një rrjet të ngjashëm polimerësh të patretshëm, këtë herë të zhytur në ujë. Kjo shtresë është e izoluar nga aeroxheli sipër, por ndërsa energjia e nxehtësisë që kalon përmes shtresës së sipërme absorbohet, uji që përmban ajo avullohet pjesërisht në avull – i cili ngrihet lart përmes aerogelit.

Ftohja pasive thith nxehtësinë dhe më pas përdor izolimin, avullimin dhe rrezatimin për ta transferuar këtë nxehtësi larg nga sistemi që ftohet pa ndonjë fuqi shtesë.

Përveç kësaj, hidrogeli konverton një pjesë të nxehtësisë që thith në rrezatim infra të kuqe. Meqenëse si xheli i ajrit ashtu edhe atmosfera e Tokës janë transparente ndaj këtij rrezatimi, ajo energji lëshohet më pas në hapësirën e jashtme, pa e ngrohur ajrin jashtë.

Më në fund, studiuesit vendosën një material reflektues, të ngjashëm me pasqyrën poshtë hidrogelit. Kjo shtresë reflekton çdo nxehtësi që arrin të kalojë nëpër dy shtresat e sipërme – duke siguruar që hidrogeli të absorbojë sa më shumë nxehtësi.

Rezultati i modeleve të kaluara: Një avantazh kryesor i këtij dizajni është se ai kombinon përfitimet unike të izolimit, avullimit dhe rrezatimit.

Ndërsa izolimi i fortë i aerogelit fton hidrogelin poshtë, kjo shtresë e dytë mund ta shndërrojë nxehtësinë në avull uji dhe rrezatim infra të kuqe në mënyrë më efikase – edhe në temperaturë dhe lagështi më të lartë. Për më tepër, paneli konsumon shumë më pak ujë sesa modelet ekzistuese, kështu që furnizimi me ujë i hidrogelit duhet të rimbushet shumë më rrallë.

Për të testuar performancën e pajisjes së tyre, ekipi i Lu e vendosi atë mbi një pjesë të vogël të çatisë në kampusin e Kembrixhit të MIT, së bashku me një sistem ftohjeje të teknologjisë më të fundit, thjesht rrezatuese. Siç shpresonin, dizajni i tyre funksionoi rreth 3 herë më efektivisht sesa sistemi më i avancuar. Gjatë muajve të verës, ftohte hapësirën poshtë panelit deri në 9,3°C nën temperaturën e ambientit, edhe në rrezet e diellit direkte.

Rruga drejt shtrirjes komerciale: Studiuesit pranojnë se qasja e tyre ende përballet me një sfidë të madhe përpara se të komercializohet: kostoja dhe shkalla. Meqenëse aerogelët janë ende një klasë relativisht e re e materialit, teknikat e nevojshme për prodhimin e tyre shpesh janë të shtrenjta dhe kërkojnë kohë.

Në projektet e tyre të ardhshme kërkimore, Lu dhe kolegët do të synojnë të përmirësojnë këto teknika – ndoshta përmes metodave si tharja me ngrirje, ose përdorimi i materialeve polimer krejtësisht të reja për të prodhuar aerogel.

Nëse ata ia dalin, studiuesit shpresojnë se qasja e tyre mund të çojë në një transformim në teknologjinë e ftohjes: jo vetëm sigurimin e rehatisë njerëzore me rritjen e temperaturave globale, por gjithashtu çon në sisteme më të mira për ruajtjen dhe shpërndarjen e ushqimit dhe ilaçeve.

Ekipi i Lu vlerëson se sistemi i tyre i ftohjes pasive mund të zgjasë jetëgjatësinë e ushqimit me 40% në klimat e lagështa dhe deri në 200% në rajone më të thata. Këto përfitime mund të jenë veçanërisht të rëndësishme për afërsisht 10% të popullsisë së Tokës që ende nuk ka akses të rregullt në energji elektrike. Për pjesën tjetër të botës, ai mund të paraqesë një mënyrë të re premtuese për të trajtuar emetimet globale të CO2 – dhe në të ardhmen, më në fund mund të thyejë ciklin e konsumit tonë spirale të ajrit të kondicionuar.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *