VAC, IPM, Philipp Kirsch und GSI Kühlsysteme auf Basis magnetischer Kühlung

Kühlelemente aus dem Werkstoff CALORIVAC
Kühlelemente aus dem Werkstoff Calorivac

Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM) sowie den Unternehmen Philipp Kirsch GmbH und GSI Technology UG entwickelt Vacuumschmelze eine kältemittelfreie und effiziente Kühltechnik. Das sogenannte Projekt »MagMed« wird mit 2,4 Mio. Euro vom BMWi gefördert.

Magnetische Kühlung ist eine neue Technologie, bei der Festkörpermaterialien das umweltschädliche FCWK als Kältemittel ersetzt, welches aktuell noch in kompressorbasierten Kühlvorrichtungen eingesetzt wird. Die neue Technologie beruht auf dem magnetokalorischen Effekt, bei dem das Kältemittel seine Temperatur verändert, wenn es einem Magnetfeld ausgesetzt ist. Neben einem umweltschonenden Verfahren können bei diesem Prozess bis zu 50 Prozent der benötigten Energie eingespart und die Geräuscherzeugung im Vergleich zu den derzeit verfügbaren Kompressoren deutlich reduziert werden.

Die Vacuumschmelze entwickelte dazu den filigranen Werkstoff Calorivac. Mit einer einzelnen Legierung des Materials wird ein Temperaturunterschied von ungefähr 5 K erreicht. Durch die äquidistante Kaskadierung mehrerer Legierungen werden Temperaturspannen von mindestens 50 K abgedeckt. Der Werkstoff wurde in vielen Magnetkühlprototypen weltweit getestet.

Geeignete Applikationen sind beispielsweise industrielle Kühlgeräte, Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen oder Gebäuden sowie in Kühlschranksystemen von Supermärkten. Da für die Kälteherstellung allein in Deutschland 15 Prozent des erzeugten Stromes verwendet werden, entstehen durch die eingesparte Energie gegenüber herkömmlichen Kompressortechnologien erhebliche Kostenvorteile.

Um indes höhere Wirkungsgrade für das medizinisch verwendete Kühlgerät zu erzielen, führten die an MagMed beteiligten Firmen ein neues Konzept für die Übertragung der Wärme von der Kühllast über das magnetokalorische Material in die Umgebung ein. In den nächsten drei Jahren wird der Werkstoff daher speziell für dieses Wärmeübertragungskonzept optimiert. Dazu gehört die Anpassung der Materialeigenschaften und deren Formgebung sowie die Entwicklung von Messtechniken, um die Materialien zu charakterisieren.