Μαγνητικά υλικά για ενεργειακές εφαρμογές

H ανάπτυξη των τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (π.χ. αιολική, ηλιακή, υδροηλεκτρική, γεωθερμική, κλπ) έχει αποτελέσει το επίκεντρο της βιώσιμης ενεργειακής έρευνας, προκειμένου να μειωθεί η εξάρτησή μας από μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (π.χ. ορυκτά καύσιμα, πυρηνική ενέργεια, κλπ). Τα μαγνητικά υλικά διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της απόδοσης πλήθους συσκευών, γεγονός που μπορεί να ωφελήσει σημαντικά τους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και τους άλλους τομείς της οικονομίας που χρειάζονται ενέργεια. Τα μαγνητικά υλικά είναι απαραίτητα σε κινητήρες, ενεργοποιητές και γεννήτριες και παρέχουν το μηχανισμό για τη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια και αντίστροφα.

Όσο ισχυρότερος είναι ο μαγνήτης, τόσο ενισχύει την ενεργειακή αποδοτικότητα της συσκευής, με αποτέλεσμα οι SuperMagnets να χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές, αυτοκίνητα και άλλα οχήματα (συμπεριλαμβανομένων των υβριδικών οχημάτων), καθώς και σε καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα, ιατρικά προϊόντα και συστήματα και κινητήρες παντός είδους. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η αγορά μαγνητικών υλικών αναμένεται να φθάσει τα 33 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2020 από το σημερινό επίπεδο των 22 δισεκατομμύριων. Οι αγορές μόνιμων μαγνητών αναμένεται να αυξηθούν από τα 11 δισεκατομμύρια δολάρια το 2010 σε 15.5 δισεκατομμύρια μέχρι το 2020. Το υπόλοιπο ποσό αφορά στα μαλακά μαγνητικά υλικά.
 

Τα σύνθετα άμορφα και νανοκρυσταλλικά μαλακά μαγνητικά υλικά παρουσιάζουν επίσης ενδιαφέρον για πηνία / μετασχηματιστές, εξαρτήματα υψηλής συχνότητας ηλεκτρονικής ισχύος και συστήματα ρύθμισης της ισχύος. Έτσι, η βελτιστοποίηση των μαλακών και των σκληρών μαγνητικών υλικών και η επέκταση του εύρους της θερμοκρασίας στο οποίο μπορούν να εφαρμοστούν μπορεί να συνεπάγεται μια αξιοσημείωτη βελτίωση στην ενεργειακή απόδοση των συσκευών αυτών.

Υπάρχουν επίσης μερικές νέες εφαρμογές των μαγνητικών υλικών που μπορούν να μας βοηθήσουν να επιτύχουμε μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση. Μία από αυτές είναι η μαγνητική ψύξη, η οποία σχετίζεται με το μαγνητο-θερμιδικό φαινόμενο. Δεδομένου του γεγονότος ότι η μεγαλύτερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στην εγχώρια αγορά πραγματοποιείται από τον εξοπλισμό ψύξης και κλιματισμού, η βελτίωση αυτών των συσκευών μέσω της χρήσης μαγνητικών τεχνολογιών θα οδηγήσει σε σημαντική μείωση της κατανάλωσης ενέργειας.
 

Τέλος, παρουσιάζονται οι τρέχουσες παγκόσμιες προσπάθειες για την εξάλειψη ή την αντικατάσταση υλικών κιριτκής σημασίας (π.χ. σπάνιες γαίες) στα μαγνητικά υλικά με στόχο να αυξηθούν οι εφαρμογές τους.

Οι εργασίες υποστηρίζονται από το πρόγραμμα FP7 REFREEPERMAG, EU-Contract 280760