Neue Impfstoffe wurden als Reaktion auf die aktuelle COVID-19-Pandemie entwickelt, und einige davon erfordern eine Kühlung bei ultraniedrigen Temperaturen (bei −80 °C). Nach ihrem Erscheinen hat sich die Anzahl der Ultratiefkühlgeräte mit unterschiedlichen Kapazitäten weltweit erhöht. Ein nachhaltiger Übergang findet in vielen Kühl- und Wärmepumpenanwendungen statt, entsprechend den nationalen und internationalen Vorschriften. Viele haben jedoch die Kühlung bei ultraniedrigen Temperaturen nicht kontrolliert, aufgrund der Herausforderungen, die mit dem Betrieb dieser Systeme verbunden sind. Die Energieeffizienz ist in diesem Temperaturbereich gering, aufgrund des Abstands zwischen den Temperaturen der Wärmequelle und des Wärmesenken. Darüber hinaus steht nur eine begrenzte Anzahl von Kältemitteln zur Verfügung, aufgrund von Einschränkungen ihres normalen Siedepunkts und anderen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Schmieröl. Dieses Kapitel stellt die Hauptmerkmale mehrerer Technologien vor (Dampfkompressionszyklus mit Elementvariationen, Sublimation oder Absorptionszyklus), die für diesen Temperaturbereich angewendet werden können, wobei der Fokus auf den Konstruktionselementen, Vorteilen und Nachteilen liegt. Anschließend werden kürzlich entwickelte Konfigurationen untersucht, die in den kommenden Jahren in kommerziellen Systemen erscheinen können. Diese Konfigurationen basieren auf Dampfkompressionskaskadenzyklen, einschließlich eines Zwischenwärmetauschers, Ejektors und Dreistufen. Es zeigt sich, dass trotz der Zunahme an Komplexität und Investition der fortschrittlichen Konfigurationen der Rückgang des Leistungskoeffizienten immer noch bemerkenswert ist, was zu einer Erhöhung der Betriebskosten führt. Abgesehen von den zusätzlichen Elementen oder Stufen sind die in diesen Konfigurationen verwendeten Arbeitsflüssigkeiten kritische Parameter zur Steigerung der resultierenden Energieeffizienz und Kühlkapazität, was zu nachhaltigeren Ultratiefkühlgeräten führt.