Schon jetzt verbraucht Kühlung viel Energie, in Zukunft wird es noch mehr. Neue Forschungsergebnisse zeigen, welche Kühltechniken dafür am meisten infrage kommen.

Im Jahr 2060 wird die Menschheit mehr Energie zum Kühlen als zum Heizen benötigen. Das haben Zukunftsforscher herausgefunden. Umso wichtiger wird es, geeignete Kühlsysteme zu entwickeln, die der Umwelt und dem Stromverbrauch nicht schaden. Denn: bereits seit mehreren hundert Jahren wird die künstliche Kälte mithilfe der konventionellen Gaskompression erzeugt. Diese veraltete Kühltechnik lässt sich schätzungsweise momentan in weltweit einer Milliarde Kühlschränken finden – Tendenz steigend. Doch diese Technik hat nicht nur den höchsten Stromverbrauch im Haushalt, sondern schadet aufgrund der eingesetzten Kühlmittel auch noch der Umwelt. Forscher der Technischen Universität Darmstadt und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) haben nun alle infrage kommenden Kühltechniken und -materialien in Hinblick auf ihre Zukunftstauglichkeit untersucht.

Magnetische Kühlung

Am besten abgeschnitten hat der sogenannte „magnetokalorische Effekt“. Verschiedene untersuchte Metalle und Legierungen können schlagartig ihre Temperatur verändern, sobald sie einem magnetischen Feld ausgesetzt werden. Es müsste zwar noch die Frage geklärt werden, ob die geeigneten Materialien für den massenhaften Einsatz in Haushalten geeignet sind, aufgrund der Funktionsweise könnte diese Technik allerdings das Herzstück künftiger Kühltechnologien werden. Die Kernvoraussetzungen dafür, dass die Technologie später flächendeckend eingesetzt werden kann, sind erstens die Fähigkeit der Kühlmaterialien, bei Raumtemperatur eine so hohe Temperaturänderung zu erzielen, dass sie zur gleichen Zeit viel Wärme abführen. Zweitens dürfen die verwendeten Rohstoffe weder begrenzt vorkommen noch schwer ersetzbar sein und drittens sollten die Materialien weder der Gesundheit noch der Umwelt schaden. Der bereits getestete Stoff Gadolinium kann in einem starken Magnetfeld beispielsweise seine Temperatur um drei Grad Celsius verändern und kommt somit zwar für eine neue Technologie infrage, allerdings gibt es ein Problem: die Nachhaltigkeit. So gehört das Metall zu den Seltenerdmetallen und ist auf lange Sicht nur unsicher zu beschaffen. Stattdessen fanden die Forscher andere Verbindungen, die das Problem der Nachhaltigkeit lösen können. Dazu gehören intermetallische Verbindungen aus den verschiedenen Elementen Eisen, Silizium, Mangan oder Lanthan. Auch sie können ihre Temperatur in einem Magnetfeld rasch verändern. Aktuell arbeiten die Wissenschaftler intensiv am Ausbau ihrer Materialpalette für eine magnetische Kühlung.