Magnetkyla flyttar från labb till kök

Magnetokalorisk kylteknik som används för extremkyla vid vetenskapliga experiment är på väg att flytta in i vanliga kylskåp.  Därmed kan användandet av klimatförstörande köldmedier minskas. Dessutom blir kylskåpet tyst.

Magnetokalorisk kyla används i dag för att komma ner i extremt låga temperaturer, bara någon bråkdels grad över den absoluta nollpunkten som är – 273 grader. Det behöver till exempel materialforskare och lågtemperaturfysiker. Men metoden har fördelar som gör att fler och fler intresserar sig för att anpassa den till andra tillämpningar, som att kyla mat och dryck. Ämnet för Behzad Monfareds doktorsavhandling vid KTH är att studera hur tekniken kan komma till nytta i kylskåp, frysar, luftkonditionering, och så vidare.
Behzad Monfared berättar att den viktigaste fördelen är att utsläppen av växthusgaser kan minska. De gaser som används ger miljöproblem, som växthuseffekt, när de oundvikliga läckorna uppstår. Magnetokalorisk kyla utnyttjar gas i väldigt liten utsträckning. Grundprincipen är helt gasfri och utgår från att vissa material ändrar temperatur när de utsätts för magnetfält.

Passar bäst för kylskåp
Materialet gadolinium passar bra för tillämpningar vid rumstemperatur. Det minskar i temperatur när magnetfältet stängs av. Med ett magnetfält som slås på och av, följt av borttransport av värme, så kyls materialet successivt.
Behzad Monfareds uppgift består i att se vilka användningsområden som passar bäst, materialen tar andra forskare hand om. Under intervjun talar han mest om kylskåp, som tekniken borde passa bra för.
– Metoden är mer energieffektiv när den höga och den låga temperaturen är konstant, som det är i kylskåp. Om temperaturskillnaden är liten minskar också energianvändningen, som för en vinkylare, säger Behzad  Monfared.
Luftkonditionering är en mer tveksam tillämpning, i alla fall för gadolinium. Det är i alla fall vad andra forskare kommit fram till. Supraledande magneter skulle kanske fungera bättre. Men de kräver att själva utrustningen kyls ner till mycket låga temperaturer. För ett stort system blir den extra kylningen marginell. 

Stora och tysta
Rent generellt ska magnetokalorisk kyla spara energi. Att variera magnetfältet så som krävs här kräver inte lika mycket energi som att pumpa, expandera och kontrahera gasen i ett vanligt kylskåp.
Magnetokaloriska kylskåp blir dessutom tysta. De prototyper som finns arbetar med en frekvens kring 1 Hz och ger inga problem med vibrationer. Däremot blir kylskåpen stora och tunga.
– Jag vet inte hur stora de blir, för jag har inte sett några som inte är gjorda för att experimenteras på. De företag som säger att de har kylskåp på gång säger att det inte blir särskilt mycket större.

Ska vara klara till OS
Det brittiska företaget Camfridge, en avknoppning till universitetet i Cambridge, i samarbete med Whirlpool, satsar på att ha en prototyp färdig inför sommarolympiaden i London i år.
– Men de har inte publicerat något, så jag vet inte säkert om det blir något till dess, säger Behzad  Monfared.
Själv ska han vara färdig med sitt arbete, vars mål bland annat är att minska energianvändningen med 20 procent, om fyra år.

Kerstin Lundell, Energi & Miljö nr 4/2012 sid 42-43