Die Entwicklung einer neuartigen Klimatechnologie namens Elastokalorik rückt immer näher in den Fokus der Öffentlichkeit. Forschende um Stefan Seelecke und Paul Motzki an der Universität des Saarlandes, in Zusammenarbeit mit dem Saarbrücker Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (Zema), haben eine Methode entwickelt, die ohne den Einsatz klimaschädlicher Kältemittel, Öl oder Gas funktioniert. Diese Technologie nutzt dünne Drähte und Bleche aus Nickel-Titan, um durch Verformung Wärme zu transportieren.
Ein wegweisender Prototyp wird auf der Hannover Messe vorgestellt, die vom 31. März bis 4. April in Halle 2 am Saarland-Stand B10 stattfinden wird. Die EU-Kommission bezeichnet Elastokalorik bereits als eine der zukunftsträchtigsten Alternativen zu bestehenden Heiz- und Kühlmethoden. Das Verfahren hat zudem 2024 einen Platz in den „TOP Ten Emerging Technologies“ des Weltwirtschaftsforums erhalten.
Technische Innovation und Effizienz
Elastokalorik zeichnet sich durch ihre hohe Energieeffizienz aus und könnte eine erhebliche Reduktion des Endenergieverbrauchs in Deutschland ermöglichen, wo Raumkühlung derzeit etwa 12% des globalen Energiebedarfs ausmacht. Prognosen gehen sogar von einer Verdopplung bis 2050 aus. Der Bund investiert über 17 Millionen Euro in das Projekt DEPART!Saar, um die Technologie weiter zu beschleunigen.
Aktuell wird in Zusammenarbeit mit bedeutenden Partnern wie Volkswagen AG und dem Freiburger Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM an Klimaanlagen für Elektroautos geforscht. Zudem ist ein neues Projekt zur Entwicklung einer Elastokalorik-Klimaanlage für Wohnhäuser initiiert worden, das mit vier Millionen Euro durch die EIC Pathfinder Challenge gefördert wird.
Der geplante Prototyp dieser Klimaanlage soll innerhalb von drei Jahren entstehen und involviert Universitäten aus Ljubljana und Neapel sowie das irische Unternehmen exergyn. Die Technologie kann nicht nur als Kühlanlage, sondern auch als Wärmepumpe fungieren und bietet einen Wirkungsgrad, der drei- bis fünfmal höher ist als bei herkömmlichen Anlagen.
Formgedächtnislegierung im Einsatz
Ein zentraler Bestandteil der Elastokalorik-Technologie ist die Nickel-Titan-Formgedächtnislegierung, die unter bestimmten Bedingungen ihre Form zurückführen kann. Diese Legierung hat eine beeindruckende Expansionsrate von über 20% und eine Lebensdauer von bis zu 10 Millionen Zyklen. Zusätzlich bietet sie eine Korrosionsbeständigkeit, die über der besten medizinischen Edelstahllegierung liegt.
Die Eigenschaften dieser Legierung, darunter hohe Dämpfung und Verschleißfestigkeit, sind in vielen Anwendungen unentbehrlich. Beispiele finden sich in der Audioindustrie, Medizintechnik und sogar in innovativen Konsumgütern. Nickel-Titan wird daher vielseitig eingesetzt, darunter auch für spezielle Produkte wie Modelle in der Elektronikbranche und medizinische Geräte.
Zukunftsperspektiven
Die elastokalorische Technologie hat das Potenzial, viele Bereiche zu revolutionieren, von der Gebäudeklimatisierung über industrielles Kühlen bis hin zur E-Mobilität und zu Haushaltsgeräten. Unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Stefan Seelecke wurde am iMSL der erste kontinuierlich laufende Kühl- und Heizdemonstrator entwickelt. Dieses Projekt deckt sämtliche Forschungsbereiche bis zur Systemintegration ab und stellt einen wichtigen Schritt in der praktischen Umsetzung dieser Technologie dar.
Mit der Gründung der internationalen Fachgesellschaft „International Elastocaloric Society“ und der Firma mateligent GmbH zur Umsetzung intelligenter Materialsysteme in der Industrie wird die Bedeutung der Elastokalorik-Technologie weiter unterstrichen.
