Die Forschung an elektrokalorischen Systemen zur Heizung und Kühlung läuft weltweit auf Hochtouren. Dennoch ist diese Technik noch nicht praxisreif – zumindest nicht in großem Stil. Denn die bisherigen Systeme sind noch im Stadium von Prototypen und an nahezu allen Aspekten solcher Wärmepumpen und Kühlanlagen wird noch experimentiert.
© Fraunhofer Gesellschaft/ Projekt ElKaWe
Rasante Fortschritte
Dennoch gelten elektrokalorische Systeme als zukunftsfähige und vielversprechende Technologie – und es gibt rasante Fortschritte in nahezu allen Bereichen dieses Forschungsfelds. Wissenschaftler sind daher zuversichtlich, dass es bis zur praktischen Anwendbarkeit der elektrokalorischen Wärmepumpen und Kühlsystemen nicht mehr lange dauern wird. Schon innerhalb der nächsten Jahre könnten elektrokalorische Systeme mit einer Temperaturspanne von mehr als 30 Grad und Leistungen von mehr als 100 Watt erreicht werden.
„Die Technologie, die wir entwickeln, ist gut skalierbar“, konstatiert beispielsweise Emmanuel Defay vom Institut für Wissenschaft und Technologie in Luxemburg. Das im November 2023 von seinem Team in „Science“ vorgestellte elektrokalorische System bestehe aus gängigen, bereits in anderen Zusammenhängen eingesetzten Komponenten und sei daher auch auf den industriellen Maßstab erweiterbar.
Einsatzbar auch zur Computer- und Batteriekühlung
Auch andere Wissenschaftler sehen große Fortschritte bei der elektrokalorischen Technologie: „Zwar ist noch weitere Forschung nötig, um die Kühlleistung der elektrokalorischen Systeme zu erhöhen“, schreibt Jaka Tusek von der Universität Ljubljana im November 2023 in einem „Science“-Kommentar. „Diese Technologie ist aber eine vielversprechende Alternative zu den gängigen, relativ ineffizienten und umweltschädlichen Kompressor-Systemen.“
Hinzu kommt: Anders als die schon wegen ihrer Kompressoren zwangsläufig sperrigen und lauten Wärme- und Kältepumpen der Gegenwart sind elektrokalorische Systeme kompakter und lassen sich gut miniaturisieren. Dadurch eignen sie sich nicht nur für das Heizen und Kühlen von ganzen Gebäuden oder Großgeräten, sondern auch von kleineren Systemen. „Wie bereits demonstriert wurde, können elektrokalorische Systeme auch zur Kühlung von Computerchips eingesetzt werden, zur Kühlung von Batterien oder anderen Teilen von Elektroautos“, erklären Stefan Mönch vom Fraunhofer-Institut für angewandte Festkörperphysik (IAF) und sein Team.
