מערכות ניהול אנרגיה איזותרמית - טכנולוגיה משנה משחק או Vaporware?

פריצת דרך לאחרונה במערכות ניהול אנרגיה איזותרמית עשויה להוביל עידן חדש של סוללות עמידות יותר, בתים קרירים יותר ומקררים יעילים יותר. הנה איך ל-IsoMat ההנדסה של פלינט יש את הפוטנציאל לשפר את השווקים וליצור עתיד בר-קיימא יותר.

הביקוש לקירור נמצא בעלייה ברחבי העולם מסיבות רבות. ראשית, הסביבה ממשיכה לסבול משינויי אקלים מעשה ידי אדם. שינויים אלה גרמו לכדור הארץ להיות חם יותר מדי שנה ברציפות במשך עשרות שנים. ככזה, עכשיו הרבה יותר חם בקיץ וקר יותר בחורף, מה שמוסיף ליוקר המחיה הכללי בשני התרחישים.

טכנולוגיה איזותרמית

טכנולוגיה איזותרמית מתייחסת למערכות הנודדות ומפזרות חום באמצעות שיפוע תרמי במטרה ליצור טמפרטורה קבועה על פני משטח או פריט מסוים. טכנולוגיה איזותרמית ממנפת עיצובים ומבנים קנייניים כדי להעביר חום תרמודינמית על פני משטח.

טכנולוגיה איזותרמית קיימת כבר מאות שנים. חשבו על מנועי קיטור כדוגמה מצוינת לטכנולוגיה זו המשמשת ליצירת אנרגיה. כשהמים רותחים, הם עוברים לקיטור בלחץ גבוה המוזרם בצינור לחלק אחר של המנוע. כאן, הלחץ של הקיטור מזיז בוכנה לפני שהוא נפלט דרך הפליטה, וממיר אותו בחזרה למים כשהיא מתערבב עם האוויר הפתוח.

מחבת היא עוד דוגמה קלה לחימום איזותרמי בפעולה. אתה מניח את המחבת שלך על המבער ונותן לה להתחמם. מחבת טובה תספק חימום איזותרמי מעולה ליצירת מרחב בישול אחיד ללא נקודות חמות.

כיום, טכנולוגיה איזותרמית היא חלק קריטי בכלכלה. מערכות אלו משרתות תפקידים רבים ומספקות נוחות, קירור ובטיחות בכל המגזרים המסחריים והמגורים. כעת, צוות מהנדסים לקח את הרעיון צעד קדימה עם יצירת החומר IsoMat.

IsoMat

לפי הנדסת צור המנכ"ל מארק רובינסון, ה-IsoMat מייצג שדרוג משמעותי בטכנולוגיה האיזוטרמית. הפרויקט חוזר להיבטים הפשוטים ביותר של הטכנולוגיה ומספק בסיס מחודש המציע ביצועים גבוהים יותר, עלויות נמוכות יותר ויעילות נוספת.

כיצד פועל ה-IsoMat

IsoMat יכול לספק העברה תרמית מעולה בגלל סיבות מרובות. ראשית, הוא משלב את מערכת ניהול האנרגיה האיזותרמית של פלינט (EMS). עיצוב זה לוקח השראה ממכשיר ההעברה התרמית הבסיסי ביותר, צינור החום הפשוט.

צינורות חום הם דרך יעילה מאוד לספק שינויים תרמודינמיים בתחום המוצר. הם יעילים, זולים, ונבדקו במשך מאות שנים. כאשר נוזל חם חודר לצינור החום, הוא יוצר אדים שחוצה את אורך הצינור במהירות.

הקיטור לוקח איתו הרבה מאנרגיית החום כשהוא חוצה את אורך הצינור. האדים מתחילים להתקרר תוך כדי נסיעה ובסופו של דבר מוחזרים למצב נוזלי עד סוף המסע. לאחר מכן ניתן להעביר את הנוזל המקורר דרך המערכת כדי לחזור על התהליך או להסיר אותו מהמערכת במגוון שיטות.

שדרג

IsoMat לוקח את הרעיון של צינור חום ובונה על המאפיינים הטובים ביותר שלו כדי ליצור אלטרנטיבה יעילה ובמחיר סביר במיוחד. ה-IsoMat בנוי מיריעת אלומיניום המשלבת מסדרונות כמו שורות של צינורות מיניאטוריים בתוכו.

בתוך הצינורות הללו ישנו נוזל שרותח כשהוא חם, הופך אותו לגז ומאלץ אותו לחצות את התעלות הקטנות והקטנות הרבות. פעולה זו גורמת לנוזל הכלוא להתחיל כמעט מיידי לנדוד אנרגיה תרמית על פני הערוצים.

כשהגז המחומם מתרחב על פני הערוצים, הוא מתחיל להתקרר כמו צינור רגיל. פעולה זו משחררת את החום ומאפשרת לגז להפוך חזרה למצב נוזלי. תהליך זה חוזר על עצמו עד שיש חום אחיד על פני כל רוחב משטח IsoMat.

מבחן ניהול אנרגיה איזותרמית

בדיקות IsoMat התקיימו באוניברסיטת ברונל. כאן, הצוות הקים מספר ניסויים כדי להוכיח את יכולות המוצר שלהם. הם גילו ש-IsoMat מסוגל לספק יכולות העברה תרמית מצוינות והיה יעיל יותר מאלטרנטיבות.

תוצאות ניהול אנרגיה איזותרמית

המהנדסים הוכיחו כי IsoMat מציע העברת חום כמעט מיידית על פני כל פני היישום שלו. באופן ספציפי, הבדיקה הדגימה חיסכון ישיר באנרגיה של 8% עד 30% לעומת חלופות. בנוסף, הבדיקות הראו כי IsoMat היה יעיל פי 5,000 מנחושת או אלומיניום בלבד כאשר נעשה בו שימוש כדי לספק אפשרויות העברה תרמית.

יש לציין כי הצוות מצא שהמוצר שלהם מציע פיזור חום אחיד ועקבי יותר בהשוואה לקודמים. הבדיקה גם גילתה שלמערכת הייתה תוחלת חיים ארוכה יותר בשל העובדה שאין חלקים מכניים, סוללות או פעולות מורכבות שחייבות להתרחש.

היתרונות של ניהול אנרגיה איזותרמית

יש הרבה יתרונות שה-IsoMat מציע למשתמשים. ראשית, היא מספקת אלטרנטיבה בת קיימא וחסכונית באנרגיה למשתמשים מסחריים ועסקיים. המוצר מספק ביצועים מעולים מבלי ליצור זיהום. ככזה, זה יכול לעזור לעולם לעמוד בדרישות פליטת הפחמן המתקרבות במהירות.

יישומים לניהול אנרגיה איזותרמית

יש אינסוף יישומים לחומרי IsoMat. מהפיכת המקרר שלך ליעיל יותר ועד לאפשר לחוקרי החלל לעמוד בטמפרטורות הקשות של כוכב לכת חדש, לטכנולוגיה הזו יש עתיד מזהיר. הנה רק כמה מהיישומים העיקריים של טכנולוגיה זו.

מחשבים קרירים יותר

היכולת לשמור על קרירות מחשבים היא צעד מכריע בקידום טכנולוגיית הבינה המלאכותית. כבר עכשיו, מרכזי נתונים עצומים המשלבים אלפי מכונות שעובדות יחד נבנים בכל רחבי העולם. מרכזי נתונים אלה יכולים לדרוש מערכות קירור קיצוניות כדי לנטרל את החום שנוצר על ידי כל המחשבים הפועלים.

יצירת מחשבים קרירים יותר תועיל לכל השוק. מכשירים המשלבים את IsoMat במבנה ובתהליכי ייצור השבבים שלהם יוכלו לשמור על טמפרטורת פעולה בריאה בתנאים קיצוניים יותר. יכולת זו תשפר את הביצועים שלהם ותפחית את עלויות הפעלת המיקומים העצומים הללו.

סוללת EV

תחום נוסף בו הטכנולוגיה הזו כבר רואה פוטנציאל הוא בייצור סוללות EV. שמירה על סוללת EV שלך קרירה ובטמפרטורת פעולה קבועה היא חלק חיוני בשמירה על הפעלת הרכב. כאשר הסוללה שלך מתחממת יתר על המידה, היא מפחיתה את קיבולת האחסון שלה, מגדילה את זמן הטעינה שלה ומקטינה את התפוקה שלה.

Flint Engineering שיתפה פעולה עם Vantage Power, אוניברסיטת Brunel, וקיבלה מימון מענק פאראדיי מממשלת בריטניה כדי לשפר את יעילות מערכת הניהול התרמי שלהם. המערכת שלהם מאפשרת לתאי סוללה בודדים לפזר חום ליציקת IsoMat, ליצור תנאי הפעלה אחידים ואופטימליים.

אפשרות זו יכולה להחליף מערכות קירור על בסיס מים. מה שממשיך לצבור תלונות בשל חוסר היעילות שלהם והעובדה שיש מים ליד מצבר עלול לגרום לנזק חמור עקב דליפות או תאונות.

מערכת IsoMat הראתה תוצאות מרשימות. לדוגמה, ערכות סוללות IsoMat מספקות לרכבי EV עם טווח מורחב, חיי סוללה ארוכים יותר ופחות סיכון לפיצוץ. כדי לבצע משימה זו, ה-IsoMat תוכנן לשמור על כל תאי הסוללה ב-25 C +/- 1C. יש לציין ששיטת האריזה של IsoMat מאפשרת למהנדסים למקם את הסוללות בכל תצורה ולהשיג את אותה תגובה תרמית.

בניה

טכנולוגיית IsoMat עשויה לחולל מהפכה במאמצי הבנייה גם בשנים הקרובות. המהנדסים יצרו IsoMat מיוחד שיכול להמיר אנרגיית חום לחשמל. המערכת תוכל יום אחד לאפשר לכם ליהנות מאנרגיה חופשית ומסביבה נוחה מבלי ליצור כל זיהום.

טכנולוגיית הבנייה של IsoMat מאפשרת למהנדסים ליצור מבנים המציעים קירור וחימום ישירים בהתאם לתנאי האטמוספירה. מערכות אלו יכולות לשמש לציפוי הגג, התקרה, הקירות ואזורים אחרים שמתחממים במהלך היום.

טכנולוגיה זו תעזור יום אחד ליצור גורדי שחקים שיוכלו להישאר קרירים ללא כל יחידות AC, אצטדיונים שמכוונים את הטמפרטורה בהתאם לגודל הקהל, ואפילו תחנות חלל שיכולות לעמוד בסביבות קשות תוך מתן נוחות אמינה לחוקרים.

קרור

אחד מתרחישי השימוש הברורים ביותר עבור טכנולוגיה זו הוא בקירור. מקררים מסחריים מהווים ניקוז כוח משמעותי במערכת. יחידות אלה מסתמכות על שיטות פשוטות להעברת חום אוויר כדי לשמור על האוכל שלך קריר.

מפתחי IsoMat זיהו כי מערכות אלו נותנות תלות רבה מדי במערכת קירור האוויר ולא שמו לב לאיבוד החום עקב החומרים המשמשים בבניית היחידה. הם יצרו סוג חדש של מדף למקרר שעושה יותר מסתם להחזיק את האוכל שלך.

כמו מחבת הפוכה, המדף לוקח את האוויר הקריר המופעל, לוכד אותו ומפזר אותו באופן שווה על פני השטח שלו. החוקרים קבעו שגישה זו היא תהליך הרבה יותר חסכוני באנרגיה של צינון לעומת אפשרויות זרימת אוויר קר מסורתיות.

באופן ספציפי, המהנדסים רשמו 400W של קירור שנוצר על כל 1kW של חום שנקטף. הם גם ציינו שהטמפרטורה שמרה על יציבות בכל המקרר, עוזרת למנוע פיצוח מיקרו ובעיות אחרות הקשורות לשינויי טמפ' קלים.

המקרר המשולב IsoMat עלה על המתחרים בכל המדדים. הוא סיפק קירור מעולה בצורה אחידה ויעילה יותר, והוא מיתר את הצורך בחומרי קירור סינתטיים. למרבה הפלא, המערכת הציעה יכולת קירור מהשורה הראשונה מבלי להעלות עלויות.

רפואה

השילוב של IsoMats בהובלה רפואית ובלוגיסטיקה עשוי לעזור להפחית עלויות ולשפר את הבטיחות. ישנן תרופות רגישות לטמפרטורה רבות שעלולות להפוך לחסרות תועלת או אפילו מסוכנות אם הן לא נשמרות ביחידות נסיעה בקירור ספציפיות. החיסון נגד COVID-19 הוא דוגמה מושלמת לתרחיש זה.

השילוב של מכולות משלוח של IsoMat ומכשירים אחרים יסייע להבטיח שחיסונים ותרופות מצילות חיים אחרות ישמרו על היכולות שלהם, גם אם הנסיעה שלהם תימשך זמן רב מהצפוי. בנוסף, טכנולוגיה זו יכולה לעזור לשמור על נוחות למטופלים כשהם מתאוששים או ממתינים להליכים.

חוקרי ניהול אנרגיה תרמית

פלינט הנדסה פועלת כבר למעלה מ-20 שנה כמובילה בתחום הדינמיקה התרמית. טכנולוגיית IsoMat שלה ממשיכה לחולל מהפכה בשוק ולפתוח את הדלת לחידושים נוספים בין המגזרים. בעתיד, Flint Engineering תבקש ליצור שותפויות אסטרטגיות עם יצרנים וחברות מחקר אחרות כדי לקדם את קו מוצרי IsoMat שלהם.

חברות מובילות חדשנות במערכות ניהול אנרגיה תרמית

אמנם פלינט הנדסה עשויה להיות בבעלות פרטית לעת עתה, אבל זה לא אומר שאתה לא יכול להשקיע בחברות חדשניות המפתחות מערכות לניהול אנרגיה תרמית. למעשה, מגזר הניהול התרמי הוא עסק גדול מכיוון שהוא משתרע על פני רוב השווקים. מיצירת טילים שיכולים להיכנס ולצאת מהאטמוספרה ועד להפוך את המצנן שלך לאפקטיבי יותר, יש הרבה חברות שונות שמניעות חדשנות במגזר. הנה חברה אחת שמובילה את האחריות.

ווטסקו

ווטסקו (WSO -1.31%) נוסדה בשנת 1956 כיצרנית של רכיבי חימום, קירור וקירור. מטה החברה נמצא במיאמי, פלורידה, אך יש לה +670 מיקומים ברחבי ארה"ב. במהלך השנים, המשרד סטה לכיוון יותר של מודל הפצה. עם זאת, היא ממשיכה במחקר ופיתוח לפתרונות קירור.

כאחד ממפיצי AC וחלקי קירור הגדולים והמכובדים ביותר בארה"ב, Watsco מציעה מגוון מוצרים הנשענים על תרמודינמיקה מתקדמת כדי לספק שימושיות ויעילות. בהתחשב במעמדה החזק וברשת, ווטסקו ערוכה באופן אידיאלי לשלב כל פריצת דרך טכנולוגית חדשה, כולל שילוב IsoMats בהצעות שלה.

האחרון ב-Watsco

ניהול אנרגיה איזותרמית - פתיחת הדלת לעתיד בר קיימא

הבנת החשיבות של מערכות אמינות לניהול אנרגיה תרמית היא צעד ראשון ומכריע בתפיסת הפוטנציאל לשינוי שהטכנולוגיה הזו מזמינה. הכל מהסמארטפון שלך ועד איך אתה מבשל ארוחת ערב תלוי בהרחקת אזורים מחוממים מאזורים מקוררים ולהיפך. למרבה המזל, נראה ש-IsoMat מייצג קפיצת מדרגה עצומה בטכנולוגיה הזו, שיכולה יום אחד לקחת את האנושות לגבהים חדשים.

למד על חדשות מגניבות אחרות על מדעי החומר עַכשָׁיו.