«Притягательный» мороз

…пришли электроприборы, работающие на иных принципах. А вот с холодильниками ситуация не меняется. Как и десятки лет назад, мы используем агрегаты с парогазовым циклом. Они шумят, занимают много места и потребляют огромное количество электроэнергии. Впрочем, лет через пять человечество должно получить в свое распоряжение принципиально новый холодильник. Он будет работать не на газе, а на мощных магнитах.

Технология магнитного охлаждения набирает обороты во всем мире. Исследования ведутся в лабораториях Европы, США, Канады и Китая. Суть этой технологии заложена в способности любого магнитного материала изменять свою температуру под воздействием магнитного поля. Это некий аналог циклов сжатия и расширения газов в традиционных холодильниках. Подобный эффект (он называется магнитокалорическим) известен давно, с конца ХIХ века, но на протяжении долгих лет не удавалось создать эффективной установки, чтобы расширить рабочий интервал температур и добиться высокой мощности.

А мощность магнитного холодильника напрямую будет зависеть от того, какой сплав «зашит» в нем в качестве рабочего тела. Сейчас перспективным считается редкоземельный металл гадолиний, но ученым удалось найти более эффективный материал – сплав железа с родием. Он дает максимальный магнитокалорический эффект (большой перепад температур), но, правда, пока слишком дорог. А поскольку сотни фирм по всему миру занимаются разработкой мощных магнитных материалов (мы даже не подозреваем, насколько они распространены в современных приборах, автомобилях и пр.), можно не сомневаться: рано или поздно будет найден сплав, благодаря которому магнитный холодильник станет бытовой реальностью.

Каковы перспективы у магнитного охлаждения? Для начала разберемся, в чем преимущество этой технологии. Во-первых, такие рефрижераторы компактнее традиционных, работающих на фреоне или углекислоте (речь идет о габаритах рабочей части агрегата). Во-вторых, они «едят» мало энергии и на 20 – 30% экономичнее своих газовых «собратьев»: магнитный холодильник способен работать от шестивольтовой батареи, а значит, быть переносным. В-третьих, они безопаснее с точки зрения экологии. Фреон разрушает озоновый слой, а твердые магнитные материалы можно использовать и после утилизации самого устройства. Кстати, и послужит такой холодильник дольше: в нем будет малое число движущихся деталей, а значит, меньше износ.

В первую очередь технология найдет применение в охлаждении мощных процессоров. Сейчас этим целям служат вентиляторы, и для высокоскоростных компьютеров это является проблемой. Много энергии потребляют современные кондиционеры – очевидно, что магнитное охлаждение пригодится и в этой сфере. В том числе для производства автомобильных кондиционеров и холодильников. Наконец, в жарких странах, где много солнца и мало воды, пригодятся установки, добывающие влагу из воздуха за счет магнитокалорического эффекта. Работать они смогут от элементарной солнечной батареи.

Между прочим, в Соединенных Штатах работы по магнитному охлаждению финансируются уже на протяжении 20 лет. Деньги выделяют НАСА (космос – еще одно перспективное применение) и Министерство энергетики. Последнее ведомство не скрывает своих интересов: по подсчетам экспертов, промышленное внедрение технологии позволит снизить энергопотребление в масштабах страны на 5%. А для США это огромная цифра – сэкономленной энергии вполне хватило бы для обеспечения электричеством Франции.

Неудивительно, что американцы и создали первыми прототип бытового магнитного холодильника. Случилось это пару лет назад. Агрегат наглядно показал, как действует магнитокалорический эффект – воздух в установке охлаждается до 5 градусов ниже ноля по Цельсию. Создатель устройства профессор Карл Гшнайдер назван достоянием нации – он получил пожизненный грант на развитие технологии.