General eleсtric: энергоэффективные магнитные холодильники вытеснят традиционные в ближайшие десять лет

Коммерческое развитие

Исследования и демонстрация концепции устройства в 2001 году позволили применить коммерческие материалы и постоянные магниты при комнатной температуре для создания магнитокалорического холодильника.

20 августа 2007 года Национальная лаборатория Рисё (Дания) при Техническом университете Дании заявила, что достигла вехи в своих исследованиях в области магнитного охлаждения, когда они сообщили о диапазоне температур 8,7 К. Они надеялись представить первые коммерческие приложения технологии к 2010 году.

По состоянию на 2013 год эта технология оказалась коммерчески жизнеспособной только для криогенных приложений со сверхнизкими температурами, доступными в течение десятилетий. Магнитокалорийные холодильные системы состоят из насосов, двигателей, вторичных жидкостей, теплообменников разных типов, магнитов и магнитных материалов. На эти процессы сильно влияет необратимость, и их следует должным образом учитывать. В конце года компания Cooltech Applications объявила, что ее первое коммерческое холодильное оборудование выйдет на рынок в 2014 году. 20 июня 2016 года Cooltech Applications представила свою первую коммерчески доступную систему магнитного охлаждения. На выставке Consumer Electronics Show 2015 в Лас-Вегасе консорциум Haier , Astronautics Corporation of America и BASF представили первое охлаждающее устройство. BASF заявляет, что их технология на 35% лучше, чем при использовании компрессоров.

Текущее и будущее использование

Проблемы теплового и магнитного гистерезиса еще предстоит решить для материалов с фазовыми переходами первого рода, которые демонстрируют GMCE.

Одно из возможных применений — в космических кораблях .

Парокомпрессионные холодильные агрегаты обычно достигают 60% коэффициента производительности теоретически идеального цикла Карно, что намного выше, чем у современной технологии MR. Однако небольшие бытовые холодильники намного менее эффективны.

В 2014 г. обнаружено гигантское анизотропное поведение магнитокалорического эффекта в HoMn.₂О₅ при 10 К. Анизотропия изменения магнитной энтропии приводит к появлению большого вращающегося МКЭ, что дает возможность создавать упрощенные, компактные и эффективные системы магнитного охлаждения, вращая его в постоянном магнитном поле.

В 2015 году Апреа и др. представила новую концепцию охлаждения GeoThermag, которая представляет собой комбинацию технологии магнитного охлаждения с низкотемпературной геотермальной энергией. Чтобы продемонстрировать применимость технологии GeoThermag, они разработали пилотную систему, состоящую из геотермального зонда глубиной 100 м; внутри зонда течет вода, которая используется непосредственно в качестве регенерирующей жидкости для магнитного холодильника, работающего с гадолинием. Система GeoThermag показала способность производить холодную воду даже при 281,8 К при тепловой нагрузке 60 Вт. Кроме того, система показала наличие оптимальной частоты f AMR, 0,26 Гц, для которой можно было производят холодную воду при температуре 287,9 К с тепловой нагрузкой, равной 190 Вт, с коэффициентом полезного действия 2,20. Наблюдая за температурой холодной воды, полученной в ходе испытаний, система GeoThermag показала хорошую способность подпитывать охлаждающие теплые полы и пониженную способность подпитывать системы фанкойлов.

Какие типы холодильников чаще ломаются?

Не только бренд или страна происхождения влияют на качество холодильной техники. Частота поломок зависит от типа холодильника. Чаще всего ломаются холодильники:

1. С не-инверторным компрессором;
2. С ледогенератором;
3. Встраиваемые;
4. С французскими дверями.

Некоторые ремонтники скажут, что к ним редко обращаются владельцы встраиваемых или двухдверных холодильников. Это правда. Но такой техники гораздо меньше, поэтому…

Приведем простой пример.

В городе N есть 10 000 обычных холодильников и 500 с двумя створками. В год в сервис обращаются 100 владельцев обычных и 10 – с французскими дверями. Но если пересчитать в процентах?

Получится, что среди стандартных моделей ремонтировать нужно 1%, а среди двудверных – 2%. То есть, последние ломаются в два раза чаще. Хотя с точки зрения холодильщиков, количество обращений с такой бытовой техникой в 10 раз меньше.

Отдельно скажем про дополнительные функции. Чем их больше, тем сложнее устройство холодильника. А чем сложнее техника, тем выше вероятность ее выхода из строя. Старый «Минск» или «ЗиЛ» могут работать десятилетиями из-за простоты конструкции. Если вы хотите надежный холодильник, дважды подумайте, нужны ли вам дополнительные опции?

Дополнительные опции, функции и режимы работы бытовых холодильников.

ТОП-13 самых ломающихся холодильников по мнению мастеров

У каждого производителя холодильников есть удачные и провальные модели. Оценивать их можно по разным параметрам, например:

• Дизайн;
• Скорость охлаждения;
• Шумность;
• Срок службы.

Мы составили рейтинг, в который вошли самые ломающиеся холодильники. Основной критерий оценки – как часто обращаются люди к мастерам-холодильщикам. Чем ближе торговая марка к началу, тем чаще возникают проблемы.

Отметим, что время до первой поломки холодильника – не срок службы. У некоторых марок ломаются ящички, легко царапается пластик, засоряется дренаж, начинает громко работать. Это не критично и холодильник не требует дорогого и сложного ремонта.

Есть производители, которые комплектуют технику некачественными компрессорами, регулирующими вентилями, электроникой. Холодильники таких брендов стоят дешево, а цена ремонта может быть больше 50% стоимости нового холодильника.

Рейтинг усредненный. У многих производителей есть удачные модели. Но если вы не хотите обжечься на покупке, то стоит немного переплатить и купить холодильник надежного, зарекомендовавшего себя бренда.

1. Candy;
2. Shivaki;
3. Nord;
4. Beko;
5. Vestel;
6. Бирюса;
7. Атлант;
8. Аристон;
9. Indesit;
10. Electrolux;
11. AEG;
12. Zanussi;
13. Whirlpool.

Отдельно стоит сказать про доступность ремонта. Многие сервисные центры и мастерские отказываются ремонтировать холодильники Sharp, Toshiba, Daewoo и другие редкие варианты. Проблема в доступности деталей. Их не в наличии, а если и имеются, то цена оставляет желать лучшего.

Это надо знать

Кто-то может сказать: «Я купил холодильник 20 лет назад, и он работает до сих пор без ремонта». Это вполне реально (у автора статьи Индезит работает с 2010 года!). Современная политика производителей бытовой техники: клиент должен покупать технику не тогда, когда она сломается, а когда выйдет новая модель.

Срок службы моделей, выпущенных после 2015-2020 года, редко превысит 10 лет. Это касается большинства производителей. Но самые дешевые холодильники могут не протянуть и 3-4 года. Поэтому настоятельно рекомендуем присмотреться к нашему рейтингу.

Компрессоры, которых стоит опасаться

Самый важный и дорогой узел холодильника – компрессор. Он отвечает за энергопотребление, уровень охлаждения, шумность работы. Поэтому при выборе холодильника обязательно поинтересуйтесь, каким компрессором он укомплектован.

Компрессоры одного и того же бренда могут отличаться по громкости работы и сроку службы. Все зависит от типа и модели. Но есть производители компрессоров, на которых слишком много нареканий. По мнению владельцев холодильников и специалистов, обслуживающих их, не стоит рисковать, покупаю технику, комплектуемую компрессорами:

• АСС;
• Electrolux;
• Merloni;
• Embraco;
• Бирюса;
• Норд (Bono);
• Атлант;
• Jiaxipera.

Производитель и модель компрессора, указанные на шильдике.

Узнать модель и производителя компрессора холодильника несложно. Загляните в нижнюю часть задней стенки. На корпусе компрессора долен быть шильдик с его данными (см. фото). Если наклейка отсутствует – ищите информацию в документации.

Советы

Если вы выбираете максимально надежный холодильник, обратите внимание на инверторные модели. У них больший срок службы

Инверторные компрессоры надежнее обычных, хоть и стоят дороже.

Если есть возможность, покупайте агрегат с двумя компрессорами. Если один заклинит или сгорит (не дай бог!), вы сможете переложить еду в другое отделение. А уже потом бить тревогу и вызывать ремонтника.

Ситуация в России

Важно отметить, что все перечисленные выше технологии развиваются в рамках конкурентных секторов экономики, так как именно конкуренция стран, компаний, продуктов и амбиций отдельных людей двигает вперед инновации. Россия — хороший тому пример: достаточно посмотреть на то, как сейчас в стране развиваются финтех, электронная коммерция, интернет-сервисы и такие компании, как «Сбер», «Яндекс», Mail.ru и другие

Тут есть конкуренция, которая мотивирует на инновации через развитие технологий как внутри самих корпораций, так и через M&A.

При этом многие крупные государственные монополисты совсем неспешно инвестируют в инновации, находясь в неконкурентном поле, занимая монопольное положение. Часто крупнейшие госкомпании, руководствуясь принципами безопасности, замыкают все разработки и инновации внутри себя. В ситуации, когда широкая приватизация не стоит в повестке, возможным сценарием могла бы стать постепенная передача на аутсорс как можно большего количества технологических элементов, сохраняя при этом контроль за наиболее критичными элементами безопасности и устойчивости инфраструктуры. Это могло бы создать дополнительный спрос на диптех-стартапы в России.

Что нужно помнить фаундерам, работающим в диптехе

Любой фаундер в диптехе сталкивается с большим количеством проблем, такими как масштабирование и доступ к финансированию. Но стоит определенно выделить в качество основного вызова для стартапа способность определить верные варианты использования технологии и бизнес-модель. Ясность в этом вопросе откроет двери для крупных корпораций и инвесторов.

Этот же вызов стоит и перед самими корпорациями, которым приходится не только глубоко понимать применение и возможности новых технологий, но и по-новому выстраивать свои бизнес-модели и рабочие процессы.

В предыдущие десятилетия 77% корпораций-лидеров оставались в этой позиции спустя пять лет, но сейчас эта доля составляет всего лишь 44%, потому что рынок стал более динамичным, инновации теперь происходят непрерывно, и способность перепридумывать себя и свои продукты стала ключом к успеху.

Советы фаундерам

Фаундерам, которые планируют запускать свою компанию, решая действительно серьезные проблемы бизнеса и общества, можно дать несколько советов:

• Убедитесь, что эффект вашего решения дает не менее чем десятикратный положительный эффект, это упростит вам дальнейшую жизнь и сэкономит время не развитие и продвижение малоэффективных решений, на которые всегда был низкий спрос.
• Обязательно взаимодействуйте и партнерьтесь с крупным бизнесом, после этого вам будет существенно проще привлекать деньги финансовых инвесторов.
• Таргетируйте только конкурентные сектора, географии и корпорации.

В какие технологии верят инвесторы и управляющие капиталом

Чтобы разобраться, какие диптехи сейчас лидируют на рынке, можно обратиться к нашумевшему семейству фондов Кэти Вуд ARK Invest, используя их аналитический обзор Big Ideas 2021. ARK инвестирует в публичные технологические компании-дисрапторы (компании, работа которых основана на подрывных технологиях. — РБК Тренды). Под управлением фонда находится уже более $50 млрд. Это именно те компании, которые еще недавно поднимали венчурные раунды от крупных инвесторов из Долины и не только. Команда Вуд может позволить себе делать глубокий и качественный анализ трендов, необходимый для принятия инвестиционных решений.

Есть ряд направлений, в которые уже сейчас инвестируются большие средства и которые будут актуальны и в следующие десять лет:

Глубокое обучение (Deep Learning)

Именно искусственный интеллект стал триггером к развитию новых платформ: суперкомпьютеры и conversational computers («умные» колонки и подобные проекты), автономные электромобили и дроны, клиентские приложения с использованием машинного обучения. Автоматизация разработки программного обеспечения существенно снизит расходы корпораций. В ARK прогнозируют, что в ближайшие 15–20 лет глубокое обучение добавит к капитализации мирового фондового рынка $30 трлн.

Индустрия 4.0

Как работают искусственный интеллект, машинное и глубокое обучение

Суперкомпьютеры

Суперкомпьютеры открывают большие возможности: они смогут самостоятельно и быстро писать письма, создавать код на десятке языков программирования, восстанавливать исторические факты, переводить со всевозможных языков, диагностировать заболевания и многое другое. Развитие ИИ задает новые требования к суперкомпьютерам, производителям процессоров, а также к архитектуре построения дата-центров, смещая акцент в пользу ИИ-процессоров, то есть с хранения на вычисления.

Электрический транспорт

ARK прогнозирует рост продаж электрических транспортных средств примерно в два раза, то есть с $2,2 млн в 2020 году до $40 млн к 2025-му. Уже сейчас, отмечают эксперты фонда, продажи автомобилей на бензиновых двигателях снижаются, а спрос на электромобили растет. Благодаря усовершенствованию технологий производства цена электромобиля будет снижаться, и все больше людей смогут позволить себе такую машину. Этот же фактор технологического развития сделает автономный транспорт более доступным, а значит, повсеместно распространенным.

Беспилотники

Доставка дронами значительно сократит расходы на логистику. Более того, в ARK прогнозируют, что в скором будущем дроны будут доставлять не только еду и товары, но даже людей: сейчас уже есть предпосылки для создания воздушного такси и скорой помощи. По прогнозам ARK, к 2025 году доставка дронами будет приносить $50 млрд дохода в год.

Космос

Технологический прогресс сделал производство ракет и спутников дешевле, позволив частным компаниям войти в индустрию, которая раньше была неповоротливой, бюрократически сложной и зависимой исключительно от государственных денег. В фонде считают, что космическая отрасль в будущем превысит оборот в $370 млрд в год.

Футурология

Вселенная возможностей: частные стартапы начинают осваивать космос

3D-печать

Эта технология уже стала одним из факторов удешевления производства космических летательных аппаратов и делает то же самое во многих других областях, например, в медицине, где с помощью 3D-печати создают детали для приборов ИВЛ и респираторов. По прогнозам ARK, в 2025 году объем этого рынка составит $120 млрд против $12 млн в 2020-м.

Все эти эти индустрии показывают огромный потенциал DeepTech, переосмысливая практически все: от аккумуляторов и используемых материалов до образа жизни и функционирования общества.

История

Эффект был впервые обнаружен немецким физиком Варбургом (1881 г.), затем французским физиком П. Вайсом и швейцарским физиком А. Пикаром в 1917 г.

Основные достижения впервые появились в конце 1920-х годов, когда охлаждение посредством адиабатического размагничивания было независимо предложено Питером Дебаем в 1926 году и лауреатом Нобелевской премии по химии Уильямом Ф. Джиуком в 1927 году.

Впервые это было экспериментально продемонстрировано Giauque и его коллегой DP MacDougall в 1933 году для криогенных целей, когда они достигли 0,25 K. Между 1933 и 1997 годами произошли успехи в охлаждении MCE.

В 1997 году Карл А. Гшнайднер-младший продемонстрировал первое доказательство концепции магнитного холодильника при температуре, близкой к комнатной, в Лаборатории Эймса из Университета штата Айова . Это событие вызвало интерес ученых и компаний со всего мира, которые начали разработку новых видов материалов для комнатной температуры и конструкции магнитных холодильников.

Главный прорыв произошел в 2002 году, когда группа из Амстердамского университета продемонстрировала гигантский магнитокалорический эффект в сплавах MnFe (P, As), которые основаны на большом количестве материалов.

Холодильники на основе МКЭ были продемонстрированы в лабораториях, с использованием магнитных полей , начиная с 0,6 Т до 10 Т. магнитных полей свыше 2 Т трудно производить с постоянными магнитами и производится с помощью сверхпроводящего магнита (1 Т составляет около 20.000 раз на магнитное поле Земли ).

Приборы комнатной температуры

Недавние исследования были сосредоточены на температуре, близкой к комнатной. Созданные примеры магнитных холодильников комнатной температуры включают:

В одном примере профессор Карл А. Гшнайднер-младший представил доказательство концепции магнитного холодильника, близкого к комнатной температуре 20 февраля 1997 года. Он также объявил об открытии GMCE в Gd.₅Si₂Ge₂ 9 июня 1997 года. С тех пор были написаны сотни рецензируемых статей с описанием материалов, проявляющих магнитокалорические эффекты.