Magnetische Werkstoffe revolutionieren die Kühltechnik

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Physikalische Grundlagen bereit seit knapp 130 Jahren bekannt

Der deutsche Physiker Emil Warburg beobachtete bereits 1880, dass es magnetische Werkstoffe gibt, die sich beim Eintritt in ein Magnetfeld erwärmen und beim Entfernen aus dem Magnetfeld wieder abkühlen. Magnetfeldbasierte Kühlgeräte sind seit den dreißiger Jahren im Einsatz – bislang allerdings nur in Laborumgebung. Mit den neuen Werkstoffen, so heißt es, lasse sich ein weitaus größerer Effekt erzielen.

Schon bei normalen Umgebungstemperaturen entstehen in schwachen Magnetfeldern große Temperaturunterschiede, die sich mittels Wärmeaustausch zur Kühlung nutzen lassen. Als Innovationsspezialist im Energiemanagement will Delta auf dieser Grundlage kleine Kühler für Haushaltsgeräte entwickeln.

Kühlgeräte-Prototypen sollen das Energieeinsparpotenzial zeigen

„Wir stehen in den Startlöchern. Was wir jetzt brauchen, sind Prototypen für Kühlgeräte, um das Energiesparpotenzial an Geräten aus dem Alltag zeigen zu können“, sagt Dr. Thomas Weber, Geschäftsführer der BASF Future Business, die die Arbeiten zu Materialoptimierung, Formgebung und Produktionsverfahren koordiniert. Bis zu 50% der Energie lassen sich nach ersten Schätzungen der Werkstoffforscher einsparen, wenn anstelle eines herkömmlichen Kühlschranks mit Kompressor ein Gerät mit magnetischer Kühltechnik eingesetzt wird.

Marktfähige Anwendungen der magnetokalorischen Kühlung sind laut BASF nur dann möglich, wenn genügend bezahlbare Rohstoffe vorhanden sind. So arbeiten die Werkstoffforscher unter anderem an chemisch stabilen Mangan-Eisen-Verbindungen, die sich durch eine geringe Volumenausdehnung bei einem besonders stark ausgeprägten magnetokalorischem Effekt auszeichnen.

Mangan-Eisen-Verbindungen sollen den Durchbruch bringen

Diese Einsatzstoffe sind in der Herstellung preisgünstiger als das bisher verwendete Metall Gadolinium und seine Salze. Derzeit wird die Produktion größerer Mengen für die industrielle Anwendung getestet. Eines der Hauptziele der Magnetokalorik-Forschung bleibt die Energieeinsparung in zahlreichen potenziellen Anwendungsgebieten von der Kälteproduktion in der Prozessindustrie über Autoklimaanlagen, die Kühlung von Elektronikkomponenten bis hin zum Kühlschrank. Laut BASF sind zum Beispiel Kühlschränke für etwa ein Fünftel des gesamten privaten Energieverbrauchs verantwortlich.

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