ما هو التبريد الكهروحراري؟

تعتمد التقنية التي تطورها Qurie على ظاهرة فيزيائية تُعرف باسم التأثير الكهروحراري.

في بعض المواد الخاصة، يحدث تغير في درجة الحرارة عندما يتم تطبيق مجال كهربائي أو إزالته. فعندما يُطبق المجال الكهربائي:

• تصطف ثنائيات القطب الكهربائية داخل المادة
• ترتفع حرارة المادة

وعند إزالة المجال الكهربائي:

• تعود البنية الداخلية إلى حالتها الأصلية
• تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون المستوى السابق

من خلال تكرار هذه الدورة ونقل الحرارة بين الجانبين الساخن والبارد، يمكن للنظام أن يعمل كمضخة حرارية أو جهاز تبريد.

وهذا يختلف عن أنظمة التكييف التقليدية في عدة نقاط:

• التبريد ينتج من تفاعل المواد مع المجال الكهربائي وليس من ضغط غاز مبرد
• يمكن بناء النظام بالكامل تقريباً كـ جهاز صلب مع عدد أقل من الأجزاء المتحركة
• يمكن استخدام سوائل آمنة مثل الماء لنقل الحرارة بدلاً من غازات تبريد عالية التأثير المناخي.

دور أبحاث Fraunhofer في تطوير التقنية

تعتمد فكرة Qurie إلى حد كبير على أبحاث أجريت ضمن منظومة معاهد Fraunhofer الألمانية، وهي من أبرز مؤسسات البحث التطبيقي في أوروبا.

في مشروع بحثي كبير يُعرف باسم ElKaWe شاركت ستة معاهد من فراونهوفر في تطوير مضخات حرارية كهروحرارية عالية الكفاءة.

ركزت الأبحاث على عدة عناصر رئيسية:

• تطوير مواد كهروحرارية جديدة
• تصميم بنية الأجهزة التي تستغل هذه المواد
• ابتكار طرق فعالة لنقل الحرارة داخل النظام

ويعمل فريق أنظمة الكالوريك في Fraunhofer IPM على دمج علم المواد مع هندسة الأنظمة لتطوير أجهزة تبريد تعتمد على مواد كهروحرارية أو مغناطيسية أو ميكانيكية دون استخدام مبردات ضارة.

إحدى النقاط الحاسمة في هذه الأنظمة هي كيفية نقل الحرارة بكفاءة بين الجانبين الساخن والبارد، لأن ذلك يحدد الأداء النهائي للنظام.

أين يمكن أن تظهر هذه التكنولوجيا أولاً؟

رغم أن التبريد الكهروحراري ما يزال في مرحلة التطوير، فإن الباحثين حددوا بالفعل عدة تطبيقات محتملة لهذه التقنية، منها:

• أنظمة التدفئة والتبريد في المباني
• الثلاجات المنزلية والصناعية
• أنظمة تكييف السيارات، خصوصاً السيارات الكهربائية

هذه القطاعات تشترك في أمرين مهمين: استهلاك ضخم للطاقة في التبريد، وضغط متزايد للتخلص من المبردات الضارة بالبيئة.

بالنسبة لشركات ناشئة مثل Qurie، قد تبدأ التطبيقات الأولى في المجالات التي تمنح التكنولوجيا الجديدة ميزة واضحة مثل الهدوء، الحجم الصغير، أو الكفاءة العالية مقارنة بأنظمة الضواغط التقليدية.

لماذا يهتم المستثمرون بالتبريد العميق (Deep‑Tech Cooling)؟

تحويل مثل هذه التقنيات من مختبرات البحث إلى منتجات تجارية ليس مهمة سهلة. فهي تجمع بين علوم المواد والهندسة والتصنيع، وغالباً ما تحتاج إلى سنوات من التطوير.

لهذا السبب تلعب منظومة التمويل المرتبطة بالبحث العلمي في ألمانيا دوراً مهماً.

من بين الجهات الداعمة لمثل هذه المشاريع:

• High‑Tech Gründerfonds (HTGF) وهو من أكثر المستثمرين نشاطاً في أوروبا في تمويل الشركات التقنية في مراحلها المبكرة.
• Tech‑Transfer Fund TT49 الذي يركز على دعم الشركات الناشئة المبنية على أبحاث علمية ويساعدها على تجاوز دورات التطوير الطويلة في مشاريع التكنولوجيا العميقة.

هذا النوع من التمويل يسمح للشركات الناشئة بتحويل النماذج الأولية في المختبر إلى منتجات يمكن تصنيعها وتسويقها.

الصورة الأكبر: مستقبل التبريد العالمي

يستهلك قطاع التدفئة والتبريد جزءاً كبيراً من الطاقة العالمية، ولذلك يُنظر إلى تحسين كفاءته كعامل مهم في التحول نحو الطاقة النظيفة.

المضخات الحرارية بالفعل تلعب دوراً أساسياً في هذا التحول، خصوصاً عندما تعمل بالكهرباء المنتجة من مصادر متجددة.

أما التبريد الصلب المعتمد على المواد الكالورية — مثل الأنظمة الكهروحرارية — فقد يمثل الجيل التالي من تقنيات التبريد إذا نجحت الشركات والباحثون في تحويل النماذج التجريبية إلى منتجات قابلة للتصنيع على نطاق واسع.

إذا تمكنت شركات مثل Qurie من تحقيق ذلك، فقد نرى مستقبلاً أجهزة تبريد في المنازل والسيارات والمصانع تعمل بدون ضواغط وبدون غازات تبريد تقليدية — وهو تغيير كبير في صناعة ظلت ثابتة نسبياً لعقود.

ما هو التبريد الكهروحراري؟

تعتمد التقنية التي تطورها Qurie على ظاهرة فيزيائية تُعرف باسم التأثير الكهروحراري.

في بعض المواد الخاصة، يحدث تغير في درجة الحرارة عندما يتم تطبيق مجال كهربائي أو إزالته. فعندما يُطبق المجال الكهربائي:

• تصطف ثنائيات القطب الكهربائية داخل المادة
• ترتفع حرارة المادة

وعند إزالة المجال الكهربائي:

• تعود البنية الداخلية إلى حالتها الأصلية
• تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون المستوى السابق

من خلال تكرار هذه الدورة ونقل الحرارة بين الجانبين الساخن والبارد، يمكن للنظام أن يعمل كمضخة حرارية أو جهاز تبريد.

وهذا يختلف عن أنظمة التكييف التقليدية في عدة نقاط:

• التبريد ينتج من تفاعل المواد مع المجال الكهربائي وليس من ضغط غاز مبرد
• يمكن بناء النظام بالكامل تقريباً كـ جهاز صلب مع عدد أقل من الأجزاء المتحركة
• يمكن استخدام سوائل آمنة مثل الماء لنقل الحرارة بدلاً من غازات تبريد عالية التأثير المناخي.

دور أبحاث Fraunhofer في تطوير التقنية

تعتمد فكرة Qurie إلى حد كبير على أبحاث أجريت ضمن منظومة معاهد Fraunhofer الألمانية، وهي من أبرز مؤسسات البحث التطبيقي في أوروبا.

في مشروع بحثي كبير يُعرف باسم ElKaWe شاركت ستة معاهد من فراونهوفر في تطوير مضخات حرارية كهروحرارية عالية الكفاءة.

ركزت الأبحاث على عدة عناصر رئيسية:

• تطوير مواد كهروحرارية جديدة
• تصميم بنية الأجهزة التي تستغل هذه المواد
• ابتكار طرق فعالة لنقل الحرارة داخل النظام

ويعمل فريق أنظمة الكالوريك في Fraunhofer IPM على دمج علم المواد مع هندسة الأنظمة لتطوير أجهزة تبريد تعتمد على مواد كهروحرارية أو مغناطيسية أو ميكانيكية دون استخدام مبردات ضارة.

إحدى النقاط الحاسمة في هذه الأنظمة هي كيفية نقل الحرارة بكفاءة بين الجانبين الساخن والبارد، لأن ذلك يحدد الأداء النهائي للنظام.

أين يمكن أن تظهر هذه التكنولوجيا أولاً؟

رغم أن التبريد الكهروحراري ما يزال في مرحلة التطوير، فإن الباحثين حددوا بالفعل عدة تطبيقات محتملة لهذه التقنية، منها:

• أنظمة التدفئة والتبريد في المباني
• الثلاجات المنزلية والصناعية
• أنظمة تكييف السيارات، خصوصاً السيارات الكهربائية

هذه القطاعات تشترك في أمرين مهمين: استهلاك ضخم للطاقة في التبريد، وضغط متزايد للتخلص من المبردات الضارة بالبيئة.

بالنسبة لشركات ناشئة مثل Qurie، قد تبدأ التطبيقات الأولى في المجالات التي تمنح التكنولوجيا الجديدة ميزة واضحة مثل الهدوء، الحجم الصغير، أو الكفاءة العالية مقارنة بأنظمة الضواغط التقليدية.

لماذا يهتم المستثمرون بالتبريد العميق (Deep‑Tech Cooling)؟

تحويل مثل هذه التقنيات من مختبرات البحث إلى منتجات تجارية ليس مهمة سهلة. فهي تجمع بين علوم المواد والهندسة والتصنيع، وغالباً ما تحتاج إلى سنوات من التطوير.

لهذا السبب تلعب منظومة التمويل المرتبطة بالبحث العلمي في ألمانيا دوراً مهماً.

من بين الجهات الداعمة لمثل هذه المشاريع:

• High‑Tech Gründerfonds (HTGF) وهو من أكثر المستثمرين نشاطاً في أوروبا في تمويل الشركات التقنية في مراحلها المبكرة.
• Tech‑Transfer Fund TT49 الذي يركز على دعم الشركات الناشئة المبنية على أبحاث علمية ويساعدها على تجاوز دورات التطوير الطويلة في مشاريع التكنولوجيا العميقة.

هذا النوع من التمويل يسمح للشركات الناشئة بتحويل النماذج الأولية في المختبر إلى منتجات يمكن تصنيعها وتسويقها.

الصورة الأكبر: مستقبل التبريد العالمي

يستهلك قطاع التدفئة والتبريد جزءاً كبيراً من الطاقة العالمية، ولذلك يُنظر إلى تحسين كفاءته كعامل مهم في التحول نحو الطاقة النظيفة.

المضخات الحرارية بالفعل تلعب دوراً أساسياً في هذا التحول، خصوصاً عندما تعمل بالكهرباء المنتجة من مصادر متجددة.

أما التبريد الصلب المعتمد على المواد الكالورية — مثل الأنظمة الكهروحرارية — فقد يمثل الجيل التالي من تقنيات التبريد إذا نجحت الشركات والباحثون في تحويل النماذج التجريبية إلى منتجات قابلة للتصنيع على نطاق واسع.

إذا تمكنت شركات مثل Qurie من تحقيق ذلك، فقد نرى مستقبلاً أجهزة تبريد في المنازل والسيارات والمصانع تعمل بدون ضواغط وبدون غازات تبريد تقليدية — وهو تغيير كبير في صناعة ظلت ثابتة نسبياً لعقود.