3年間の記録的な暑さの後、今年もまた猛暑になる見込みだ。エアコン？ どこにも行かない。国際エネルギー機関は、2050年までにエアコンの台数が3倍になると予測している。これは健康には良いが（ランセットの研究では、2019年だけでエアコンが約20万人の早期死亡を防いだと推定）、地球には悪い。人工的な冷房はすでに世界の電力使用量の7%、温室効果ガス排出量の3%を占めており、不適切に廃棄された場合、二酸化炭素よりも地球温暖化係数が高い冷媒を漏らす可能性がある。

暑さを感じて、多くの科学者や新興企業は、現在ミニ冷蔵庫やEVバッテリー、一部のハイエンドゲーミングPCなどで小規模に使用されている固体冷却を強化しようとしている。従来のエアコンは、コンプレッサーとファンを使って冷媒を循環させ、液体から気体に変えることで熱を移動させる。一方、固体システムは、ガドリニウムやテルル化ビスマスなどの導電性材料を通して熱を移動させる。理論上は、厄介な副作用を減らして空間や表面を冷やすことができる。

問題は、従来のエアコンの効率に匹敵するかどうかだ。「残された重要な疑問の一つは、なぜ固体冷却器が典型的な熱力学サイクルほど効率的でないのかということです」と、熱伝達を研究するミシガン大学の機械工学教授プラモッド・レディ氏は言う。

さまざまなアプローチをテストするための研究とパイロットプログラムが進行中だ。ブルックリンに拠点を置くMimic Systemsは、半導体材料に電流を流して熱を一方から他方へ移動させる熱電冷却を使用している。その部屋規模の気候制御システムは、バンクーバーのアパートで試験運用されている。ドイツの企業Magnothermは、材料を磁化・消磁することで熱を移動させる磁気熱量効果を利用したシステムを、スーパーマーケットチェーンでテストする予定だ。香港のチームは、材料が膨張・収縮する際に加熱・冷却する弾性熱量効果を利用した装置が、0°Cを下回ることができると発表した。英国のBarocalは、圧力の変化に応じて温度が変化するバロカロリックシステムに賭けている。

しかし、特に熱電分野の専門家は、固体方式がどれだけ競争できるかについて疑問を抱いている。ほとんどの最新のHVACシステムでは、成績係数（COP）は3であると、ノースウェスタン大学で電気伝導率と熱伝導率を研究する教授ジェフ・スナイダー氏は説明する。これは基本的に、システムが投入するエネルギー1単位ごとに3単位の熱を移動させることを意味する。特に熱電は、温度変化が大きい場合の性能がはるかに低い傾向があり、車のシートの背面を冷やすなどのニッチな用途に最適だとスナイダー氏は言う。

しかし、効率だけがすべてではないと、MagnothermとMimicの両方を支援するロッキーマウンテン研究所の気候テックアクセラレーター「Third Derivative」のマネージャー、リンジー・ラスムッセン氏は主張する。米国では、現在使用されているほとんどのエアコンがR410Aという冷媒を使用しており、その地球温暖化係数は二酸化炭素の2000倍以上である。さらに、可動部品が多いため、機械的に複雑でない固体モデルと比較して、耐久性が低くなる可能性がある。

それでも、ユニットが不足しているため、効率の問題に答えるのは難しい。ラスムッセン氏によると、代替手段がどれだけうまく機能するかを理解するには、研究者は単にCOPを見るのではなく、従来モデルとの長期的なエネルギー消費量を比較する必要がある。例えば、Mimicは、その部屋規模モデルが1年間で典型的なエアコンユニットの消費電力に匹敵すると主張している。弾性熱量効果とバロカロリックシステムにも可能性があるとラスムッセン氏は付け加えるが、部屋規模のプロトタイプはおそらく2〜3年先だ。

結局のところ、固体冷却がコンプレッサー式エアコンに取って代わる可能性は低い。しかし、地球が温暖化し、インドなどの場所で今後10年間に数千万台の新しいエアコンが設置されるにつれて、