La refrigeración ha sido una parte tan integral de nuestra vida diaria durante tanto tiempo que rara vez pensamos en ella. Nuestra comida es fresca y nuestras oficinas y salas de estar tienen temperatura controlada gracias a la tecnología de compresión de vapor desarrollada hace más de un siglo. que se ha convertido en una parte integral de la atención médica, transporte, defensa militar, y más.

Según la Administración de Información Energética de EE. UU., casi una cuarta parte del uso total de electricidad en los EE. UU. se destina a refrigeración de una forma u otra. Globalmente el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente estima que el número de aparatos de refrigeración en funcionamiento se duplicará con creces para el año 2050. Los sistemas de compresión de vapor actuales mueven el calor a través de un ciclo de circuito cerrado comprimiendo, condensando en expansión, y evaporar un fluido refrigerante. Según la configuración y el modo de funcionamiento, Los sistemas de compresión de vapor pueden suministrar refrigeración y / o calefacción de espacios para mantener un ambiente confortable dentro de los edificios. Y aunque la compresión de vapor es una tecnología muy madura y relativamente barata de fabricar, casi ha alcanzado su límite teórico de eficiencia energética potencial. Necesitamos nuevos sistemas que mejoren la eficiencia energética de la refrigeración.

Por esas razones, Un grupo de científicos e ingenieros del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. se inspira en la idea de que la refrigeración podría mejorarse radicalmente, abaratarse, limpiador, y más eficiente desde el punto de vista energético, al abandonar la compresión de vapor por algo completamente nuevo:un sistema calórico de estado sólido. Los sistemas calóricos de estado sólido se basan en los fenómenos térmicos reversibles para suministrar refrigeración y calefacción cuando un magnético, eléctrico, o el campo de tensión varía, p.ej. magnetocalórico, electrocalórico y elastocalórico respectivamente. La idea de que los sistemas calóricos puedan utilizarse como reemplazo de la tecnología de refrigeración tradicional no es nada nuevo. Durante los últimos 20 años, Los científicos de materiales han estado buscando compuestos que puedan generar fuertes efectos de enfriamiento cuando se actúa cíclicamente sobre ellos. También se pueden lograr mayores ganancias de eficiencia combinando varios de estos fenómenos calóricos juntos, algo que no ofrece la compresión de vapor.

"Es como reemplazar la bombilla incandescente por una bombilla LED. Esta nueva tecnología podría tener un impacto similar, pero con el potencial de lograr de una manera completamente diferente e incluso más eficiente y sostenible, "dijo el líder del proyecto Vitalij Pecharsky, Científico de Ames Lab y Profesor Distinguido Anson Marston de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Estatal de Iowa. "Estamos atrasados ​​para el mismo tipo de cambio en las industrias de refrigeración y bombeo de calor". Y aunque existen muchos materiales y sistemas prometedores, incluso hasta el punto de que en los últimos años se han presentado elegantes prototipos de electrodomésticos en ferias de la industria, el costo sigue siendo una gran barrera para la adopción generalizada de fabricantes y consumidores.

El Laboratorio Ames ha estado en la investigación de materiales calóricos a largo plazo, que se remonta a su descubrimiento pionero del efecto magnetocalórico gigante en 1997, y la investigación actual les ha valido cinco patentes solo en el descubrimiento de materiales.

Ahora están centrando su atención en el desarrollo de materiales y sistemas.

El esfuerzo de investigación tiene como objetivo reducir los costos de los sistemas calóricos aumentando la densidad de potencia de los sistemas magnetocalóricos y elastocalóricos. En sistemas magnetocalóricos, Poder producir mayores efectos de enfriamiento en un campo magnético más pequeño es la clave para controlar los costos. En sistemas elastocalóricos, reduciendo el campo de tensión a valores más pequeños, reduce tanto el tamaño como el costo de los actuadores, y extiende la vida del material activo. Además, dijo Pecharsky, Controlar las pérdidas de energía del sistema mediante ingeniería inteligente será vital.

"Sabemos que es factible. Se ha demostrado muchas veces. Pero sabemos que el verdadero obstáculo que impide el salto a la tecnología comercial es la asequibilidad, y eso es lo que estamos abordando en nuestro esfuerzo actual, "dijo Pecharsky.