В обычных тепловых насосах используются компрессоры, перемещающие хладагент по холодильному циклу, и теплообменник для извлечения тепла из источника. В промышленных применяются спиральные и винтовые компрессоры. Вместо них немецкие инженеры задействовали активные электрокалорические тепловые трубы. Они обеспечили увеличение скорости теплопереноса и перенос скрытой теплоты через испарение и конденсацию жидкости на калорическом материале. В качестве топлива был использован этанол и вода.

«Подход, основанный на тепловых трубках, обеспечивает значительно более высокую частоту цикла, чем традиционная активная перекачка жидкости, — объяснили исследователи. — Жидкость испаряется и конденсируется на поверхности электрокалорического материала до десяти раз в секунду. Это позволяет передавать много тепла с использованием небольшого количества материала, что открывает в будущем путь к чрезвычайно экономически эффективным системам».

Вдобавок, исследователи использовали сверхгидрофильные слои, чтобы повысить эффективность испарения с поверхности, а также встроили электроды в эпоксидную смолу для предотвращения электрических пробоев. Более того, они разработали многоуровневый преобразователь тока на основе нитрида галлия для улучшения электрического управления тепловыми насосами.

Как пишет PV Magazine, новый подход помог системе достичь рекордной эффективности преобразования — 99,74%. Прежде мировой рекорд эффективности преобразования не превышал 90%.

Германия готовится к строительству самого большого промышленного теплового насоса, который сможет производить до 500 000 тонн пара в год. Проект будет реализован на химическом предприятии BASF в Людвигсхафене, и его цель — значительно сократить выбросы CO2.