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Kühlschrank ohne Kühlmittel

Deutsche Wissenschaftler wollen den Wirkungsgrad von Kältegeräten mit einem Trick signifikant erhöhen.

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Smart sind manche Kühlschränke schon, nun müssen sie noch energiesparender werden.

(Bild: dpa, Rainer Jensen/Archiv)

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Um Energie und CO2 einzusparen, muss auch an der Kühlung geschraubt werden. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Mess­technik IPM haben nun ein magnetokalorisches System ­vorgestellt, das hohe Leistungen mit hohen Wirkungsgraden verknüpfen soll, berichtet Technology Review in seiner November-Ausgabe ("Coole Idee"), die ab dieser Woche am Kiosk liegt. Zudem ist das Kältemittel außerordentlich umweltfreundlich: Wasser.

TR 11/2019

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Das Prinzip: In magnetokalorischen Materialien richten sich die magnetischen Dipole nach einem Magnetfeld aus und erwärmen sich dabei. Schaltet man das Magnetfeld wieder ab, fallen sie in die ursprüngliche Unordnung zurück, das Material kühlt ab. Um daraus Kühlsysteme zu bauen, nutzen Ingenieure zum Beispiel rotierende Magneten, die das Material abwechselnd erwärmen und kühlen. In warmen Phasen wird dem Material Wärme entzogen. Ohne Magnetfeld kühlt es dann unter die Ausgangstemperatur ab.

Die Leistung hängt wesentlich von der Drehzahl des Magneten ab. "Damit magnetokalorische Systeme die Leistung herkömmlicher Kompressorsysteme erbringen, muss sich der Magnet mindestens zehnmal pro Sekunde drehen", sagt Olaf Schäfer-Welsen, der am IPM die Abteilung Thermische Energiewandler leitet.

Damit stellt sich die Frage der Wirtschaftlichkeit, denn mit der Leistung steigt auch das benötigte Kühlmittelvolumen und damit der Stromverbrauch für die Kühlmittelpumpe rapide an. Die Folge: Magnetokalorische Systeme werden zwar seit einigen Jahren vermarktet, etwa vom britischen Hersteller Camfridge, aber den Durchbruch haben sie bisher nicht geschafft. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von Schäfer-Welsen haben nun ein Verfahren entwickelt, das ganz auf elektrische Pumpen verzichtet. Den Kern des Kühlsystems bildet eine "Heatpipe" aus vielen kleinen, kreisförmig angeordneten Kühlkammern aus einer umweltfreundlichen, magnetokalorischen Lanthan-Eisen-Silizium-Legierung.

Mehr dazu bei Technology Review Online:

(bsc)