Maryland heute

Von Nancy Grund 07.06.2023

Klimatisierung, Kühlung und andere Kühltechnologien machen heute mehr als 20 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs aus, während die darin verwendeten Kältemittel ein tausendfach höheres Treibhauspotenzial haben als Kohlendioxid. In einer aktuellen Studie in der Fachzeitschrift „Science“ stellte ein Team unter der Leitung des Materialwissenschafts- und Ingenieurprofessors Ichiro Takeuchi und der Maschinenbauprofessoren Reinhard Radermacher und Yunho Hwang ein leistungsstarkes elastokalorisches Kühlsystem vor, das die nächste Generation von Kühlgeräten darstellen könnte.

Takeuchi nennt es „eine völlig andere, völlig umweltfreundliche Kühltechnologie, die chemische Kältemittel umgeht und im Wesentlichen auf dem Schieben und Ziehen von Metallstücken beruht, um Kühlung zu erzeugen.“ Kalorische Materialien – einschließlich magnetokalorischer, elektrokalorischer und elastokalorischer Materialien – können Phasenübergänge und -freisetzungen durchlaufen und bei Anwendung verschiedener Felder und mechanischer Kräfte Wärme absorbieren. Das Hauptmerkmal ist die Komprimierung und Freigabe ermüdungsbeständiger Nickel-Titan-Röhren (NiTi), die in einer vielseitigen Multimode-Wärmeaustauscharchitektur konfiguriert sind.

„Vor mehr als einem Jahrzehnt haben wir nur mit einem NiTi-Draht gespielt“, sagte Takeuchi. „Durch die Dehnung konnte man einen erheblichen Kühleffekt erzielen, den man mit der Hand spüren konnte. Da begannen wir darüber nachzudenken, das Konzept auf ein Kühlgerät anzuwenden.“ Die anschließende Arbeit des Labors wird seit mehr als einem Jahrzehnt vom US-Energieministerium finanziert.

Das Team sagt, dass es möglich ist, die Leistung seines Systems so weit zu verbessern, dass die Technologie innerhalb weniger Jahre kommerziell nutzbar wird. Ein aktueller Prototyp kann eine Kühlleistung von 200 Watt erzeugen, genug, um einen kompakten Weinkühlschrank mit Strom zu versorgen. Es ist geplant, ihn auf Fenstereinheiten, Kühlsysteme für das ganze Haus und schließlich auf kommerzielle HVAC-Systeme auszudehnen.