Thermische Energiewandler

Systeme für die Kühlung und das Schalten, Pumpen, Wandeln und Leiten von Wärme

Schwerpunkt der Forschung im Geschäftsfeld »Thermische Energiewandler« sind Technologien zum Pumpen, Wandeln, Leiten und Schalten von Wärme. Für unsere Arbeit greifen wir auf mehr als 20 Jahre Erfahrung und weitreichendes Know-how zu spezieller Messtechnik, Simulation, Materialentwicklung und Systemintegration zurück.

Unsere Arbeiten umfassen Entwicklung, Konzeption und Aufbau effizienter kalorischer Wärmepumpen und Kühlsysteme ohne schädliche Kältemittel auf Basis magneto-, elektro- oder elastokalorischer Materialien. Diese Kühlsysteme basieren auf dem hocheffektiven Transport von Wärme über latente Wärme und haben das Potenzial, die heute überwiegend kompressorbasierte Kühltechnik fundamental zu verändern.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt der Gruppe sind thermoelektrische Module und Systeme, auch für Hochtemperaturprozesse. Die Arbeiten reichen vom Systembau für Demonstratoren über Funktionserprobungen auf eigenen Prüfständen oder im Feld bis zu Simulationsrechnungen und Validierungsmessungen für optimal ausgelegte thermoelektrische Module.

Eine Kernkompetenz ist die Entwicklung und halbautomatische Fertigung thermoelektrischer Module. Die Module werden als Thermogeneratoren zur Abwärmeverstromung z. B. in Kleinfeuerungsanlagen verwendet. Darüber hinaus werden sie als Peltier-Module vor allem in solchen Kühlanwendungen eingesetzt, bei denen es auf eine sehr präzise Temperaturkontrolle ankommt.

Neuartige Konzepte für den effizienten Wärmetransport auf Basis von Heatpipes bilden ein weiteres Arbeitsgebiet der Gruppe. So transportieren beispielsweise Pulsierende Heatpipes (PHPs) Wärme um ein Vielfaches effizienter als Metalle wie z. B. Kupfer und haben einige Vorteile gegenüber herkömmlichen Wärmerohren. Darüber hinaus forschen wir an Heatpipe-basierten Wärmeschaltern für das gezielte Regulieren von Wärmeströmen.

Unser Angebot zu thermischen Energiewandlern umfasst:

  • Entwicklung magnetokalorischer, elastokalorischer und elektrokalorischer Systeme
  • Entwicklung thermoelektrischer Module und Systeme auch für kundenspezifische Anforderungen, z. B. für die Abwärmenutzung und Temperaturkontrolle
  • thermisches Management durch Heatpipes und Peltier-Module
  • kundenspezifische Entwicklung und Charakterisierung von Heatpipes
  • strukturelle, thermische und elektrische Analytik von Bauteilen und Materialien, auch Langzeittests von thermoelektrischen Modulen und 3D-Computertomographie
  • numerische Simulation
  • maßgeschneiderte Gesamtsysteme
  • Auftragsmessungen und Messungen beim Kunden
  • Technologieberatung und -bewertung
  • Machbarkeitsstudien und Eignungsprüfung

Wärmepumpe der Zukunft? Magnetisch, ohne Kältemittel, leise
und super effizient!

Wissenschafts-Youtuber Andreas Schmitz stellt unsere Technologie der magnetokalorischen Kühlung vor.

Weitere Informationen & Aktuelles

 

Fraunhofer-Leitprojekt

Elektrokalorische Wärmepumpen

Im Leitprojekt »ElKaWe« arbeiten sechs Fraunhofer-Institute unter der Leitung des Fraunhofer IPM an der Entwicklung elektrokalorischer Wärmepumpen zum Heizen und Kühlen.

Deutschlandfunk-Interview / 4.4.2023

»Forscher wollen
Wärmepumpen besser
machen«

 

 

Im Interview mit Deutschlandfunk-Redakteur Frank Grotelüschen skizziert Kilian Bartholomé das Potenzial elektrokalorischer Wärmepumpen für die Wärmewende.

Deutschlandfunk Forschung aktuell, / 26.4.2022

»Kühlschrank ohne
Kompressor«

 

Im Interview mit dem Deutschlandfunk spricht Dr. Kilian Bartholomé über den Stand der Technik und die Marktchancen magnetokalorischer Kühltechnologie.

 

Presseinformation / 8.11.2021

Weltrekord: Leistungsdichte magnetokalorischer Kühlsysteme gesteigert

Mit einem innovativen Konzept zum Wärmeübertrag gelang es Forschenden am Fraunhofer IPM gemeinsam mit Industriepartnern, die Leistungsfähigkeit magnetokalorischer Kühlsysteme deutlich zu erhöhen.

 

Presseinformation / 25.10.2021

Zwei Nachwuchsförderpreise für Wissenschaftlerinnen von Fraunhofer IPM

Die beiden Wissenschaftlerinnen Dr. Lena Maria Maier und Alexandra Kaube sind für ihre herausragenden Forschungsleistungen in der Magnetokalorik mit den Nachwuchsförderpreisen der Eva Mayr-Stihl Stiftung ausgezeichnet worden.

 

Presseinformation / 11.10.2021

Fraunhofer IPM entwickelt langzeitstabiles elastokalorisches Kühlsystem

Ein von Fraunhofer IPM im Fachmagazin Communications Physics präsentiertes System übertrifft die Langzeitstabilität bisheriger Systeme um Größenordnungen – und erreicht zugleich eine hohe spezifische Kühlleistung.

Partner und Netzwerke

  • DTG - Deutsche Thermoelektrik Gesellschaft
  • ITS - International Thermoelectric Society
  • GDCh - Gesellschaft Deutscher Chemiker
  • DPG - Deutsche Physikalische Gesellschaft
  • Cluster Brennstoffzelle BW
  • Deutscher Kälte- und Klimatechnischer Verein (DKV) e.V.