Wärmepumpen sollen ohne Kältemittel auskommen

Die Institute arbeiten im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts ElKaWe an elektrokalorischen Wärmepumpen, die hocheffizient arbeiten sollen. Dabei kommen Materialien zum Einsatz, die auf die Veränderung es elektrischen Feldes mit Erhitzung oder Abkühlung reagieren.

Kältemittel: Klimaschädlich oder explosiv

Wärmepumpen nutzen Temperaturunterschiede in der Umwelt, um mit Hilfe von elektrischem Strom Wärme oder Kühlung zu erzeugen. Aktuell muss dafür ein Kältemittel eingesetzt werden, das immer wieder verdampft und zusammengepresst wird.

Früher wurde dafür FCKW verwendet, das aber die Ozonschicht stark beschädigt. Nun kommen Fluorkohlen-Wasserstoffe (FKW) zum Einsatz, die allerdings ebenfalls stark klimaschädlich sind und künftig von der EU stärker reglementiert werden. Als Alternativen kommen Kältemittel wie Isobutan oder Propan in Frage – beide Stoffe sind allerdings explosiv. Daher sollen künftige Generationen von Wärmepumpen mit unbedenklichen Kältemitteln wie beispielsweise Wasser auskommen.

Elektrokalorik als Zukunft der Wärmepumpe

Die Lösung sollen festkörperbasierte Wärmepumpen bringen, die elektrokalorische Materialien verwenden. Sie werden nicht nur leiser sein als bisherige Modelle, sondern möglicherweise auch effizienter. Der Projektleiter ist optimistisch. »Wir sehen die Chance, kompressorbasierte Wärmepumpen langfristig vollständig abzulösen«, sagt Prof. Karsten Buse, Institutsleiter am Fraunhofer IPM, der das Projekt leitet. »Nach den Erkenntnissen, die wir bisher auf dem Gebiet gewinnen konnten, kann die Elektrokalorik disruptives Potenzial für die Wärme- und Kältetechnik haben.«

Das Ziel der Wissenschaftler ist, innerhalb von vier Jahren ein Demonstrationsmodell zu bauen, das eine Leistung von 100 Watt haben soll und einen Temperaturhub von 30 K leistet.