Az ipar dekarbonizációjának egyik kulcsa épp az, amire a gyártás a leginkább épül: a gőz, amelyet sokan az iparosodás legfontosabb „munkaközegének” tartanak – idézi az Interesting Engineering Starkot és csapatát.
A gőzkazán indította be az ipari forradalmat, és még 200 évvel a feltalálása után is ipari alapberendezésnek számít. A gőz energiatermelésben, papírgyártásban, a gyógyszeriparban, az élelmiszeriparban és számos más területen elengedhetetlen. A probléma az, hogy a gőz előállításának módszere gyakorlatilag két évszázada változatlan: a legtöbb iparágban ma is úgy termelnek gőzt, hogy szenet, olajat vagy földgázt égetnek el.
A gőzkazánok elterjedtsége miatt ennek óriási a klímahatása is. A cikk szerint évente akár 2,2 gigatonna CO₂ kerül a légkörbe világszerte csak azért, hogy az ipar vizet forraljon és gőzzé alakítson – ez a globális energiaeredetű kibocsátások mintegy 5%-át jelenti.
Stark már 2020-ban, a rangos tudományos folyóiratban, a Joule-ban publikált cikkében is azt fejtegette, hogy az ipari folyamatok dekarbonizációjában a hőtermelés zöldítése központi szerepet játszik.
Ekkor figyelt fel arra, hogy a piacon elérhető elektromos kazánok többnyire drága, egyedi utólagos átalakítások, miközben óriási lehetőség lenne egy szabványosított, skálázható hőszivattyús rendszerben. Úgy érezte, ez nem fog magától megvalósulni.
„Az egyetlen út ahhoz, hogy ez a találmány eljusson a világba, az volt, hogy céget alapítsak és vezessem” – fogalmazott Stark egy sajtóközleményben. „Nem erre készültem, és nem is feltétlenül akartam, de itt vagyok.”
Stark szerint a technológia lelke a kompresszor, mivel az határozza meg a hőszivattyú hatásfokát, költségét és teljesítményét. „A hőszivattyú olyan, mint egy motor: minél magasabb hőmérsékletre kell felmelegítenie a levegőt, annál alacsonyabb a maximális hatásfok – ez termodinamikai korlátokba ütközik” – magyarázta.
A projektben összeállt Todd Bandhauerrel, aki a Colorado State University-n új hűtőközeg-kompresszor technológiát fejlesztett, valamint Ashwin Salvival, aki korábban a amerikai Energiaügyi Minisztérium (DOE) haladó kutatási programján dolgozott. Így jött létre az AtmosZero 2022-ben.
A csapat a hűtőközeg optimalizálásával és a kompresszor precíziós gyártásával igyekezett a lehető legmagasabb működési hatékonyságot elérni.
Az AtmosZero megoldása nem a levegőből vagy vízből kinyert „hulladékhőre” épít. A cég hőszivattyúja környezeti hőmérsékletű levegőt használ arra, hogy felmelegítsen egy folyékony hőátadó közeget. Ez a folyamat elpárologtatja a hűtőközeget, amely kompresszorokon és hőcserélőkön áthaladva végül olyan hőmérsékletet ér el, amely már elegendő a víz felforralásához.
„Ugyanúgy tudunk működni, mint egy égésalapú kazán” – mondta Stark. „A nap végén az ügyfelek nem akarják átalakítani a gyáraik működését csak azért, hogy villamosítsanak. Nem lehet helyben bonyolultságot növelni.”
A startupnak már van egy pilot rendszere egy ügyfélnél a Colorado állambeli központ közelében, és jelenleg azon dolgoznak, hogy bizonyítsák a rendszer egész éves strapabírását és megbízhatóságát. A telepítést gyorsnak ígérik: a helyszínen a rendszer egy délután alatt felszerelhető, és néhány nap alatt üzembe helyezhető.
„Ha végignézünk az ipari szegmenseken, a gőz mindenhol jelen van” – mondta Stark. „A gőzt nem lehet kiiktatni az iparból. Ezért arra kell fókuszálnunk, hogyan tudunk alacsony kibocsátású gőzt előállítani, nem pedig arra, hogyan tüntessük el a képletből.”
S.Rita
