Varme følelser for magnetisk køling

Den vandret anbragte sølvfarvede cylinder, der er på størrelse med en velvoksen termokande, roterer roligt i sit leje. I hver ende fører et lille stålrør op til cylinderen. Straks efter at maskinen er sat i gang, kan man mærke forskel på de to rørs temperatur, når man lægger en hånd på hver af dem. ”Lige nu er røret under din venstre hånd 30 grader C, og røret under din højre hånd seks grader C,” oplyser programleder Nini Pryds fra afdelingen for brændselsceller og faststofkemi på det daværende Risø DTU, nu DTU Energikonvertering. Magnetisk køling har mange fordele frem for de typer af køling, der bruges i dag. Den største fordel er, at magnetisk køling udnytter energien særdeles effektivt. Det er både til gavn for forbrugerens elregning og for klimaet. En anden fordel er, at man slipper for at have en kompressor. Dermed undgår man mekaniske dele, der kan gå i stykker, og man undgår samtidig en kilde til støj. Det magnetiske køleskab er helt lydløst. Endelig slipper man for kølemidler, der kan være problematiske i forhold til miljø eller arbejdsmiljø. I det magnetiske køleskab kan man bruge stort set et hvilket som helst flydende stof som kølemiddel. Det mest naturlige er at vælge vand, som også er brugt i prototypen. 

Virksomheder henvendte sig selv 

Det har været kendt siden 1881, at man kan ændre temperaturen af et magnetisk materiale ved at udsætte det for et magnetfelt (se forklaring i boksen på næste opslag). Faktisk findes der allerede køleteknologi, som bygger på denne effekt, på markedet. Det er dog kun til helt særlige anvendelser. Et eksempel er forskningsudstyr, der skal sænke en i forvejen meget lav temperatur et ekstra nøk, så den kommer tættere på det absolutte nulpunkt. Der er ingen af de nuværende produkter, der er i stand til at give så stor en sænkning af temperaturen, som det danske forskerhold har opnået. Mens vi andre har lettest ved at forstå køling udtrykt i grader C, foretrækker forskerne at udtrykke et apparats evne til at køle i watt. ”For eksempel er vi i stand til at opnå en køleeffekt på 120 watt, når temperaturforskellen mellem den kolde og den varme side er 18 grader C. Det svarer til, at man kan afkøle 17 øl på en time,” illustrerer Nini Pryds. Institutdirektør Søren Linderoth, DTU Energikonvertering, forventer at kunne indgå flere samarbejdsaftaler med virksomheder, formentlig allerede i løbet af 2012: ”Det siger lidt om potentialet i opfindelsen, at vi har modtaget henvendelserne, uden at vi på nogen måde har gjort reklame for sagen. Vi har blot publiceret vores resultater i den videnskabelige litteratur og på videnskabelige konferencer,” konstaterer han. 

Den magnetiske vinkøler 

Årsagen til, at det formentlig vil være muligt at indgå aftaler med flere end en virksomhed, er, at konceptet har bred anvendelse. Det første, man tænker på, er naturligvis almindelige køleskabe. Et andet område, som også er meget stort på verdensplan, er aircondition. ”Begge dele kommer måske også en dag, men vi ved jo godt, at det er markeder med voldsom konkurrence, hvor prisen har meget stor betydning. Derfor er det nok mere sandsynligt, at man vil se de første anvendelser på mere specielle områder,” siger Søren Linderoth. ”Jeg kunne for eksempel forestille mig en vinkøler til brug på restauranter. Med magnetisk køling kan man sikre sig, at vinen har den helt rigtige temperatur. Vel at mærke uden at man har støj, varmeudvikling eller andre gener. En anden mulig anvendelse er til kølecontainere i lastbiler og på skibe, hvor det er godt at have en forureningsfri, effektiv køling, som er uafhængig af, om bilens eller skibets motor kører.” 

Udnytter keramiske materialer 

Dertil kommer en række tænkelige anvendelser, der bygger på, at man også kan bruge teknologien omvendt – som et varmeapparat. ”Jeg kunne for eksempel forestille mig magnetiske varmeapparater til elbiler. Moderne elbiler udnytter strømmen så effektivt, at der ingen spildvarme er, som bilisterne kan varme sig ved. Et magnetisk varmeapparat – der jo også er eldrevet, og som også er energieffektivt – vil høre naturligt hjemme i en elbil,” siger Søren Linderoth og sammenfatter: ”Kort sagt er der rigtig mange tænkelige anvendelser, så vi har stor tiltro til, at vi kan indgå aftaler med flere virksomheder på en måde, så vi ikke kommer i en interessekonflikt. Det samme har i øvrigt kunnet lade sig gøre for vores arbejde med brændselsceller og elektrolyse.” Netop erfaringerne fra brændselsceller og elektrolyse udgør en del af forklaringen på, at det er lykkedes at udvikle effektiv magnetisk køleteknologi. Traditionelt tænker man på metaller i forbindelse med magnetiske materialer, men i en del år har det været kendt, at en række keramiske materialer er magnetiske. Netop keramiske materialer bruges også i den type brændselsceller (SOFC – Solid Oxide Fuel Cells) og i de elektroder, som instituttet forsker i. De keramiske materialer har den store fordel, at man i høj grad kan skræddersy dem. Dermed kan man finde et materiale, som er optimalt i forhold til netop det temperaturinterval, hvor man ønsker at maksimere sin køleeffekt til et konkret formål. 

Nødvendigt at have en prototype 

De keramiske materialer er dog langtfra hele hemmeligheden. ”Vores styrke er, at vi både dækker forskning i materialer og forskning i en række delkomponenter, der er nødvendige for at få teknologien til at fungere, samt forskning i designet af det samlede system. Der findes virksomheder og andre forskergrupper, som hver især er dygtige inden for et enkelt delområde, men vi er de eneste, der dækker helheden. Dermed har vi kunnet udvikle en prototype, som virker godt, og som mange virksomheder valfarter for at se. Når du har noget, som du kan vise frem, og som fungerer, bliver folk interesserede i at samarbejde med dig,” siger Søren Linderoth. Selvom instituttet dækker næsten hele teknologien, skal det naturligvis være virksomheder, der bringer produkter på markedet, understreger Nini Pryds: ”Der er brug for et mere elegant design og for at skrumpe størrelsen af de enkelte komponenter, inden man kan markedsføre teknologien. Alt det er jo noget, som virksomhederne gør meget bedre end os.”