Proizvajalci uporabljajo razred kemikalij, znanih hidro-floro-ogljik-vodiki, kot hladilna sredstva v klimatskih napravah in hladilnikih. Na žalost sta fluor in ogljikovodik, nagnjena k puščanju v ozračje, kjer uničujejo ogromno količino toplote - tisočkrat več kot ogljikov dioksid in s tem tvorita poslabšanje podnebnih sprememb. Leta 2016 so se nekatere države strinjale, da bodo ukinile uporabo fluoriranih ogljikovodikov, vendar bo postopno opuščanje trajalo desetletja, nadomestne kemikalije pa so strupene, kot je amonijak ali vnetljive, na primer propan.
Zdi se, da ni popolnoma varnega načina ohlajanja oziroma običajnega hladilnika. Torej, namesto pokušanja posodobiti obstoječo tehnologijo, nekateri proizvajalci gradijo novo vrsto hladilnika - tisti, ki ne uporablja potencialno nevarnih hladilnih sredstev.
Danes po svetu že gradijo termoelektrične hladilnike, ki delujejo na osnovi toplotnega vala Phonic in porabijo manj energije, zavzamejo manj prostora in predstavljajo manj okolijskih tveganj kot običajni hladilniki. Fononi so kvantni delci, ki oddajajo toploto. "Phonon je dobesedno toplotni val".
Fonon termoelektrična tehnologija predstavlja pravi preboj pri hlajenju. Da bi se zavedali, kaj je pomembno, pomaga razumeti, kako se razlikuje od običajnega hladilnika. Hladilnik v vašem domu izkorišča dolgo razumljivo dejstvo fizike - ko tekočina izhlapi, sesuje toploto. Zato vas potenje ohladi. Znoj absorbira toploto iz telesa, ko izhlapi v vodno paro. Nasprotno, ko se vodna para utekočinja, sprošča toploto. Hladilniki izkoristijo ta pojav za hlajenje hrane.
Tekoče hladilno sredstvo teče skozi tisto, kar je v hladilniku znano kot tuljave uparjalnika in na svoji poti vpijajo toploto. Ko se hladilno sredstvo segreje, se spremeni v plin. Vroči plin teče skozi tuljave za utekočinjanje, ki so zunaj hladilnika, kjer sproščajo toploto, da se vrne v tekočino. Kompresor dvigne tlak hladilnega sredstva in s tem dvigne svojo temperaturo. Zato je temperatura hladilnega sredstva znatno višja od temperature prostora in se hitro ohladi.
Celoten sistem služi za zbiranje toplote iz hladilnika in ga pusti zunaj. Zato se tuljave na hrbtni strani hladilnika počutijo tako toplo, saj sproščajo toploto, ki jo ujamejo. Čeprav je ta osnovna tehnologija delovala približno stoletje, ima nekaj pomanjkljivosti. Kompresor porabi veliko energije, povzroča veliko hrupa in zavzame veliko prostora. In kot je navedeno zgoraj, je najpogostejše hladilno sredstvo izredno močan toplogredni plin.
Hladilnik Phononic vse to odstrani. Za hlajenje hladilnika uporablja termoelektrični učinek, s katerim lahko električni tok povzroči razliko v temperaturi. Zažene tok prek termoelektričnega hladilnika, naprava pa bo oddaljila od ene do druge strani. Termoelektrični hladilniki povzročajo zelo majhen hrup, zasedejo zelo malo prostora in ne uporabljajo nevarnih hladilnih sredstev, kot so fluoro ogljikovodiki, amonijak ali propan. Na žalost so termoelektrični hladilniki v preteklosti bili predragi in neučinkoviti za uporabo pri hlajenju.
S pomočjo donacij s programa, ki financira vrhunske raziskave, so razvili nove materiale, ki bi omogočili učinkovitejše termoelektrične hladilnike. Poleg tega, da porabijo manj energije, se termoelektrični hladilniki v notranjost hladilnika hladijo počasneje in bolj enakomerno kot stroj v običajnem hladilniku. Na sliki je prikazan fotonski termoelektrični hladilnik (levo) in kompresor (desno), kot v običajnem hladilniku.
"Ker to toploto uporabljate in jo odstranjujete s celotne površine izdelka samega, je zavrnjena toplota z zelo nizko temperaturo, tako da lahko v stojnico zložimo več hladilnikov". "Lahko jih zložimo drug na drugega in jih lahko zgradijo v kabinet. Tako nimate na odpadni toploti tako visoke temperature, kot jo ima tipičen sistem stiskanja."
Fotonska tehnologija se uporablja na različne načine - hlajenje elektronike, hlajenje vina, hladilno zdravljenje in cepiva v bolnišnicah, med drugimi namenskimi programi. Kmalu se bo tehnologija lahko uporabila pri dostavi hrane, kar bi lahko zmanjšalo odpadke iz storitev obrokov, kot so vrtnine, ribe in sveže sadje. Te družbe dobavljajo hrano v pakiranjih z oblogami ledu, tako da sestavine preživijo ladijski promet. Ti ledeni paketi nato neizogibno končajo v smeteh. Zato si proizvajalci prizadevajo za uporabo energetsko učinkovitih termoelektričnih hladilnikov, kot so akumulatorji na dostavnih vozilih, da med potjo hladijo živila, dokler ne doseže končnega cilja.
"Sicer nekateri predlagajo, da se postavi eden od hladilnikov ali zamrzovalnikov na tovornjak za dostavo in to tako, da preprosto povlečete paket in ga odnesete naravnost do vrat". Podjetja trenutno ne proizvajajo hladilnikov za široko porabo ali klimatskih naprav, vendar bi lahko na teh trgih utrpele škodo, saj zmanjšuje stroške. Ne bojijo se tekmovanja za stroške, a s tem, kar poskušajo dokazati, so imeli le delno raven uspeh, kar je tudi dokaz, kako lahko na tej stopnji tudi konkurirajo z odpadno toploto.
Predvsem pa verjamejo, da bi lahko igrala tehnologija spreminjajočo igro. Način, kako ta sončna tehnologija pretvarja energijo in LED-ji spreminjata razsvetljavo, bi lahko termoelektrični hladilniki dal dolgo zamudo za pretvorbo v hladilnikih, zamrzovalnikih in klimatskih napravah. Raziskovalci so se obrnili na investitorja, ki se je obrnil, in dejal: "Ena od stvari, ki me je nadražila, ko sem bil na naložbeni strani, je bilo to prepričanje, da čista tehnologija ali trajnost ne bi mogla biti konkurenčna." Zdaj namerava pokazati, da bodo hladilniki nove generacije točno to.
I.K.
