Heizen & Kühlen ohne schädliche Kühlmittel

Ziel des Projekts war die Entwicklung hocheffizienter Wärmepumpen – ohne Kältemittel und ohne Kompressor – basierend auf dem magnetokalorischen Effekt. Neben dem Verzicht auf klimaschädliche Kältemittel können mit diesem Prinzip die Energieeffizienz von Wärmepumpen um 20 bis 30 Prozent gesteigert und die Geräuschemission deutlich reduziert werden. Sprunginnovationen bei magnetokalorischen (MK) Materialien in den vergangenen Jahren und ein neues Konzept zur thermischen Anbindung ermöglichen es, Wärmepumpen mit einer Leistungszahl* > 5 und 300 W Wärmepumpleistung zu entwickeln. Die neue Technologie eignet sich für viele Anwendungen z. B. in Haushalt, Industrie, Gewerbe und Verkehr.

Im MagCon-Projekt wurde ein neuartiges Systemkonzept realisiert, das Zyklusfrequenzen und Kühlleistungsdichten erlaubt, die um eine Größenordnung größer sind als die bisher in der Literatur beschriebenen Werte. Basis des Konzepts ist der Wärmeübertrag vom kalorischen Material zu den Wärmetauschern durch Verdampfung und Kondensation einer Wärmeträgerflüssigkeit. Dazu werden formgebundene magnetokalorische Materialien benötigt, die einen hohen magnetokalorischen Effekt aufweisen.

Verschiedene Simulationsmodelle wurden im Rahmen von MagCon entwickelt, anhand derer das komplette kalorische Kühlsystem abgebildet werden kann. Des Weiteren wurden Modelle aufgestellt, um den kalorischen Effekt des kalorischen Materials und die magnetische Hysterese im Material abzubilden. Verschiedene Magnetsysteme wurden simuliert, um das geeignetste auszuwählen.

Projektpartner
Fraunhofer IPM (Koordination)
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM

Projektlaufzeit
01.02.2016 – 31.12.2019

Projektfinanzierung
Fraunhofer-Gesellschaft

*Die Leistungszahl gibt das Verhältnis von erzeugter Kälte- bzw. Wärmeleistung zur eingesetzten elektrischen Leistung an.