Klimaschonend durch kältemittelfreie Kühlsysteme

Magneto- und elektrokalorische Materialien

Rund um den Globus werden immer mehr Klimaanlagen installiert. Sie arbeiten meist mit klimaschädlichen Kältemitteln und benötigen zudem sehr viel Energie. Magnetokalorische Kältetechnik könnte in Zukunft deutlich energieeffizientere und kältemittelfreie Kühlsysteme möglich machen.

Auf Basis des magnetokalorischen Effekts lassen sich besonders energieeffiziente Kühlsysteme entwickeln, die ganz ohne Kältemittel auskommen. Sie basieren auf sogenannten magnetokalorischen (MK) Materialien. MK-Materialien sind magnetisierbare Materialien, die sich bei Einwirkung eines magnetischen Feldes erwärmen und bei Entfernen des Feldes entsprechend wieder abkühlen. So lässt sich ein Kühlzyklus realisieren: Das erwärmte MK-Material wird mit einer Wärmesenke verbunden, sodass Wärme abgeführt werden kann. Wird nun das magnetische Feld entfernt, kühlt sich das Material wieder ab und befindet sich auf einer niedrigeren Temperatur als zu Beginn des Zyklus. Das MK-Material wird nun mit der zu kühlenden Stelle verbunden und kann Wärme aufnehmen. Magnetokalorische Kühlsysteme erzielen im Vergleich zu kompressorbasierten Systemen bis zu 30 Prozent höhere Wirkungsgrade.

 

© Foto Fraunhofer IPM

Durch Anlegen eines magnetischen Feldes (H-Feld) wird das magnetokalorische Material (MK) erwärmt. (Schritt 1) In Schritt 2 wird das MK-Material mit einer Wärmesenke verbunden, sodass die entstandene Wärme (Q) abgeführt werden kann. Wird nun das magnetische Feld entfernt (Schritt 3), kühlt sich das MK-Material wieder ab und befindet sich auf einer niedrigeren Temperatur als zu Beginn des Zyklus. Das MK-Material wird nun mit der zu kühlenden Stelle verbunden und kann Wärme (Q) aufnehmen (Schritt 4).