Robert Klatt
Ein neues Kühlsystem auf Basis des elektrokalorischen Effekts macht Klimaanlagen deutlich effizienter und umweltfreundlicher.
Belvaux (Luxemburg). Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) wird aktuell etwa ein Fünftel der globalen Stromproduktion für Klimaanlagen und andere Kühlsysteme verwendet. In den kommenden Jahrzehnten könnte der Anteil noch deutlich zunehmen, weil bis zum Jahr 2040 von einer Verdopplung der Klimaanlagen ausgegangen wird.
Die bisherigen Systeme basieren auf Dampfkompression und können kaum noch optimiert werden, weil die thermodynamischen Grenzen bereits nahezu erreicht sind. Problematisch ist zudem, dass die Technik Lärm und klimaschädliche Emissionen verursacht.
Forscher des Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) um Emmanuel Defay arbeiten deshalb seit Langem an umweltfreundlicheren und energieeffizienteren Kühlsystemen. Laut einer Publikation im Fachmagazin Science haben die Wissenschaftler nun einen Durchbruch erreicht, der zukünftige Kühlsysteme revolutioniert könnte.
In einem Artikel des Fachmagazins Nature erklären die Forscher, dass das System den sogenannten elektrokalorischen Effekt nutzt. Es handelt sich dabei um ein Phänomen, bei dem ein elektrisches Feld in einem Material zu einer reversiblen Temperaturänderung führt.
Im System des LIST wirkt der elektrokalorische Effekt auf das elektrische Feld von Keramikkondensatoren. Es kommt dadurch zu Veränderungen der Temperatur, die die erwünschte Kühlung auslösen.
„Unsere vorgeschlagene Lösung beinhaltet eine Anordnung von mehrlagigen Kondensatoren, die in einem elektrisch verbundenen, mit Flüssigkeit gefüllten Rohr gestapelt sind. Die Flüssigkeit fließt zwischen den Kondensatoren hin und her und erzeugt einen Temperaturgradienten.“
In Zukunft könnte die Technik herkömmlichen Kompressor und die umweltschädlichen Flüssigkeiten in aktuellen Klimaanlagen und Kühlschränken ersetzen, um diese deutlich energieeffizienter und umweltfreundlicher zu machen. Aktuell arbeiten die Forscher mit unterschiedlichen Unternehmen an der praktischen Anwendung der Technik.
„Obwohl wir bereits greifbare Fortschritte machen, arbeiten wir kontinuierlich daran, die Reife und Praktikabilität unserer Technologie zu verbessern. Das ultimative Ziel ist es, eine tragfähige und nachhaltige Alternative zu aktuellen Kühllösungen anzubieten.“
Science, doi: 10.1126/science.adi5477
Nature, doi: 10.1038/d41586-023-03595-1
