Kühlsysteme 22.11.2023, 12:00 Uhr

Innovation in der Kühltechnologie: Der Weg zu effizienteren Klimaanlagen

Ein innovatives Kühlsystem, das den elektrokalorischen Effekt nutzt, zeigt vielversprechende Fortschritte bei der Effizienzsteigerung und Umweltfreundlichkeit von Klimaanlagen.

Klimaanlage

Neuer Kühlmechanismus für Klimaanlagen - Forschende stellen innovative Technologie vor.

Derzeit wird laut Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) etwa ein Fünftel der weltweiten Stromproduktion für Klimaanlagen und andere Kühlvorrichtungen verwendet. Diese Zahl könnte in den kommenden Jahrzehnten erheblich steigen, da bis zum Jahr 2040 eine Verdopplung der Klimaanlagen prognostiziert wird.

Elektrokalorischen Effekt nutzen

Trotz vieler Fortschritte in den letzten hundert Jahren stoßen herkömmliche Kühlsysteme, die auf Dampfkompression basieren, an ihre Grenzen. Diese Systeme sind nicht nur schädlich für die Umwelt durch Treibhausgasemissionen, sondern verursachen auch viel Lärm. Es ist wichtig, die Entwicklung von umweltfreundlichen und energieeffizienten Systemen zu priorisieren, um dem Klimawandel entgegenzuwirken und natürliche Ressourcen verantwortungsbewusst zu nutzen.

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Forscher des Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) haben eine Technologie entwickelt, die die Möglichkeit bietet, Kühlsysteme zu verändern. Ihr neuester Fortschritt, der diese Woche in Science veröffentlicht wurde, beschreibt den Mechanismus, bei dem der elektrokalorische Effekt genutzt wird. Das ist ein Phänomen, bei dem ein Material sich bei Einwirkung eines elektrischen Feldes temperaturmäßig verändert und dies reversibel ist. Hierbei wird der elektrokalorische Effekt erreicht, indem ein elektrisches Feld auf keramische Kondensatoren angewendet wird. Dadurch entstehen Temperaturveränderungen, die einen kühlenden Effekt erzeugen.

Potenzial zur Ersetzung herkömmlicher Kühlsysteme in Kühlschränken und Klimaanlagen

„Unsere vorgeschlagene Lösung umfasst eine Anordnung von Mehrschichtkondensatoren, die innerhalb eines elektrisch verbundenen, mit Flüssigkeit gefüllten Rohres gestapelt sind“, erklärt Dr. Emmanuel Defay, der die Nanotechnologieeinheit innerhalb der Abteilung für Materialforschung und -technologie (MRT) am LIST leitet. „Die Flüssigkeit fließt zwischen den Kondensatoren hin und her, wodurch ein Temperaturgradient entsteht“, sagt er weiter.

In Zukunft könnte diese neue Technik, genannt Regenerator, herkömmlichen Kompressor und die schädlichen Flüssigkeiten in Kühlschränken sowie in Klimaanlagen ersetzen. Das würde zu einer energieeffizienteren und umweltfreundlicheren Kühlung führen. Die Energieeffizienz ist dabei ein weiterer großer Vorteil dieser Technologie. Außerdem könnte man diese Technik nicht nur in Kühlsystemen, sondern auch in Klimaanlagen und ähnlichen Anwendungen verwenden.

„Unsere Forschung wurde bereits vor drei Jahren in einem Artikel in Science detailliert beschrieben. Seitdem haben wir bedeutende Fortschritte erzielt, insbesondere im Bereich Energieeffizienz und Scale-up-Lösungen“, sagt Defay.

Nachhaltige Alternative zu aktuellen Kühllösungen anbieten

Dabei stellt Defay fest, dass Forschende bereits konkrete Fortschritte machen und kontinuierlich daran arbeiten, die Reife und Praktikabilität ihrer Technologie zu verbessern. Ihr ultimatives Ziel sei es, eine lebensfähige und nachhaltige Alternative zu aktuellen Kühllösungen anzubieten.

Direktor der Abteilung MRT betont zudem, dass die Bewältigung energiebezogener Herausforderungen in den letzten fünf Jahren zu einer Forschungspriorität geworden ist. Es sei entscheidend, die Anwendbarkeit ihrer hochmodernen Materialien in Technologien zu zeigen, die Energie effektiv nutzen, grünen Wasserstoff erzeugen und speichern, die Energieeffizienz verbessern und den Gesamtenergiebedarf reduzieren.
Die Umwandlung der am LIST durchgeführten Spitzenforschung in praktische und bahnbrechende Technologien sei der Schlüssel zu einer erneuerten industriellen Führung in Europa, unter strikter Einhaltung höchster Umweltstandards. Diese Technologie repräsentiere einen von mehreren Beiträgen des LIST, die den Ruf Luxemburgs als Zentrum für forschungsgetriebene Innovationen mit erheblichem Mehrwert für das Land und Europa stärken.

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Redakteurin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  Sie schreibt über Karriere und Technik.

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