Pascal, 170 yıllık ısı pompası teknolojisini yeniliyor

Isı pompaları, buzdolapları ve klimalar uzun süredir aynı temel fiziksel prensipten yararlanıyor. Bir soğutucu akışkanın basıncı ve sıcaklığı değiştirilerek ısı bir ortamdan alınıyor, başka bir ortama aktarılıyor. Pascal adlı girişim ise yaklaşık 170 yıldır kullanılan bu yaklaşımı, gazların dolaştığı klasik sistemlerden farklı bir tasarımla geliştirmeyi amaçlıyor.

Şirketin üzerinde çalıştığı sistemde karbondioksit ile gözenekli, sünger benzeri bir malzeme birlikte kullanılıyor. Pascal’ın kurucu ortağı ve Üst Yöneticisi Adam Slavney, bu yapının mevcut modellere kıyasla yaklaşık yüzde 20 daha yüksek verimlilik sağlayabileceğini ifade ediyor. Bu oran henüz ticari ürünlerde doğrulanmış bir sonuç değil; şirketin geliştirdiği teknolojinin hedefini ve mevcut testlere dayanan beklentisini yansıtıyor.

Girişim, teknolojisini laboratuvar aşamasından ticari pilot uygulamaya taşımak için yakın zamanda 8,5 milyon dolarlık yatırım aldı. Tohum yatırım turunun devamı niteliğindeki finansman turunu Sazze Partners ve LB Investment birlikte yönetti. KDB Silicon Valley de yatırımcılar arasında yer aldı.

Soğutma sistemlerinde verimlilik ve çevre baskısı

Geleneksel ısı pompaları ve soğutma cihazları, akışkanın sıkıştırılması ve genleşmesi sırasında ortaya çıkan sıcaklık değişimlerinden yararlanıyor. Kompresör akışkanı sıkıştırdığında ısı açığa çıkıyor. Basınç düşürüldüğünde ise akışkan çevresinden ısı çekebiliyor. Cihaz, bu döngüyü tekrarlayarak bir bölgedeki ısıyı başka bir bölgeye taşıyor.

Bu yöntem uzun yıllardır kullanılsa da sistemlerde tercih edilen akışkanların çevresel etkisi sektörü alternatif aramaya zorluyor. Eski nesil soğutucu gazlardan Freon, ozon tabakasına verdiği zararla gündeme gelmişti. Daha sonraki seçeneklerden R-134a ozon tabakasına aynı ölçüde zarar vermese de güçlü bir sera gazı olma özelliğini koruyor. Bu nedenle araştırmacılar, etkili soğutma sağlayan ancak atmosfere kaçması durumunda daha düşük çevresel risk taşıyan yöntemler üzerinde çalışıyor.

Katı hâl soğutma teknolojileri, bu arayışın seçeneklerinden biri olarak görülüyor. Katı malzemeler, gazlar gibi doğrudan atmosfere yayılamıyor. Ayrıca bazı katı yapılar basınç altında ısı açığa çıkarırken basınç azaltıldığında çevreden ısı çekebiliyor. Bu özellik, onları akışkan temelli soğutma çevrimlerine alternatif hâline getiriyor. Ancak bu malzemelerin uygun maliyetle üretilmesi ve günlük kullanımda yeterli kapasite sunması, teknolojinin yaygınlaşması açısından belirleyici olacak.

Harvard’daki araştırmadan farklı bir tasarıma

Pascal’ın yaklaşımının temeli, Slavney ile Harvard Üniversitesindeki çalışma arkadaşlarının gerçekleştirdiği deneylere dayanıyor. Ekip, yüksek basınç altında farklı malzemeleri incelerken deney düzeneğinde kullanılan gaz değiştiğinde ölçümlerin de farklılaştığını fark etti. İlk gözlemi açıklamak için yapılan ek çalışmalar, gaz ile katı yapı arasındaki etkileşimin ısı transferinde beklenenden daha büyük bir rol oynayabileceğini ortaya koydu.

Pascal’ın tasarımında katı malzeme doğrudan büyük bir mekanik kuvvetle sıkıştırılmıyor. Bunun yerine karbondioksit, girişimin özel olarak geliştirdiğini belirttiği gözenekli malzemeyle doldurulmuş bir kartuşun içine gönderiliyor. Gaz, malzemenin mikroskobik boşluklarına ilerlerken moleküller bu boşlukların duvarlarıyla etkileşime giriyor. Şirket, verimlilik beklentisini bu yapı üzerinden gerçekleşen ısı transferine bağlıyor.

Bu tasarım, klasik sistemlerdeki soğutucu akışkan kullanımını tamamen ortadan kaldırmıyor; Pascal’ın çözümünde yine karbondioksit bulunuyor. Fark, gazın gözenekli katı bir yapıyla birlikte çalıştırılmasında yatıyor. Böylece şirket, daha düşük çevresel risk taşıyan bir gazı farklı bir malzemeyle birleştirerek soğutma döngüsünün verimliliğini artırmayı hedefliyor.

İlk prototip için hedef 2027’nin başı

Pascal, çok uluslu bir içecek şirketiyle teknolojisinin pilot uygulamasını gerçekleştirmek üzere anlaşma imzaladı. Girişim, ilk prototipini 2027’nin başlarında teslim etmeyi planlıyor. Şirketin planına göre daha gelişmiş buzdolaplarından oluşan ilk üretim partisinin hazırlanması ise 2028’de gündeme gelecek.

Yatırım turunun, planlanandan erken imzalanan müşteri sözleşmesinin ardından şekillendiği belirtiliyor. Bu sözleşme, Pascal’ın çalışmasını yalnızca akademik araştırma veya laboratuvar deneyi olarak bırakmayıp gerçek bir kullanım senaryosunda sınamaya hazırlandığını gösteriyor. Pilot uygulama, sistemin farklı çalışma koşullarındaki verimliliği ve dayanıklılığı hakkında daha somut veriler sağlayabilir.

Buna karşın Pascal’ın teknolojisinin ev tipi buzdolaplarına ne zaman ulaşacağı henüz açıklanmış değil. Üretim maliyetleri, gözenekli malzemenin uzun süreli kullanım performansı ve sistemin farklı cihaz türlerine nasıl uyarlanacağı da yanıt bekleyen konular arasında bulunuyor. Şirketin hedeflediği yaklaşık yüzde 20’lik verimlilik artışının ticari ürünlerde korunup korunamayacağı, prototip ve pilot aşamalarının sonuçlarıyla netleşecek.