Inovatívne riešenie chladenia dátových centier bez elektrickej energie

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Nový systém využíva 2 nikel-titánové fólie na premenu tepla na chlad bez elektrickej energie.

• Prototyp dosiahol zmenu teploty chladiva o 12,9 °C a teplotný rozdiel zariadenia 4 °C.

• Technológia otvára cestu k využitiu priemyselného odpadového tepla pre bezemisné chladenie serverovní.

Základný princíp chladenia sa vo väčšine domácich spotrebičov a priemyselných centier nezmenil už vyše 100 rokov. Tradičné systémy využívajú elektrický kompresor na presun tepla prostredníctvom chladiva, čo predstavuje obrovskú záťaž pre globálnu spotrebu energie.

Výskumníci z inštitútu KIT a univerzity v meste Tsukuba teraz predstavili pevnolátkový prístup, ktorý na tento proces nepotrebuje elektrickú sieť. Ich elastokalorický systém funguje na základe 2 tenkých nikel-titánových fólií s tvarovou pamäťou. Tieto materiály dokážu konvertovať tepelnú energiu na mechanickú prácu a následne na chlad. Prvá fólia reaguje na prísun tepla tým, že sa začne zmršťovať.

Zdroj foto: Concept by Yi-Ting Hsiau and Jingyuan Xu, KIT; visual design by Ella Maru Studio

Tento mechanický pohyb sa bez potreby elektromotora priamo prenáša na druhú fóliu. Cyklické zaťažovanie a uvoľňovanie druhej fólie spôsobuje reverzibilné zmeny v jej kryštalickej štruktúre. Výsledkom tohto procesu je generovanie merateľného ochladenia priamo v materiáli. Systém tak nahrádza elektrické aktuátory, ktoré boli doteraz nevyhnutné pre fungovanie podobných elastokalorických zariadení.

Počas laboratórnych testov sa podarilo overiť funkčnosť tohto konceptu na reálnom prototype. Pri teplote pohonnej jednotky 86 °C dosiahlo zariadenie po 20 cykloch stabilný teplotný rozdiel 2,2 °C, pričom na úrovni samotného chladiča to bolo až 4 °C. Elastokalorické chladivo pritom zaznamenalo maximálnu zmenu teploty o 12,9 °C.

Tieto parametre potvrdzujú, že teplo dokáže spoľahlivo nahradiť elektrinu pri pohone pevnolátkových chladičov. Výskumníci predpokladajú postupné vylepšovanie geometrie zariadenia pre dosiahnutie ešte vyššej účinnosti. Potenciálne využitie tejto technológie siaha od chladenia počítačových procesorov vlastným odpadovým teplom až po klimatizovanie vozidiel.

Ďalšou veľkou oblasťou aplikácie môžu byť rozsiahle dátové centrá, ktoré v súčasnosti spotrebúvajú enormné množstvo elektriny práve na odvod tepla. Pevnolátkové chladenie navyše nepoužíva žiadne chladiace médiá s potenciálom globálneho otepľovania. Systém by mohol v budúcnosti poháňať aj koncentrovaná solárna energia.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Odstránenie potreby elektrického napájania znižuje spotrebu energie a umožňuje ekologické zužitkovanie odpadového tepla

Zdroj: interestingengineering.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu