Magnetische Klimaanlagen: Eine High-Tech-Methode, um kühl zu bleiben

Da die Durchschnittstemperatur der Erde weiter ansteigt, könnten diejenigen von uns in bereits warmen Klimazonen zunehmend versucht sein, die Klimaanlage aufzudrehen. Herkömmliche Klimaanlagen sind jedoch enorme Energieverbraucher: Nach Angaben des US-Energieministeriums entfallen 16 Prozent des gesamten Stromverbrauchs der Haushalte in den Vereinigten Staaten auf Klimaanlagen in Wohngebäuden.

Eines Tages in nicht allzu ferner Zukunft könnten uns magnetische Klimaanlagen helfen, unsere Häuser innen kühler zu halten, ohne die Temperaturen draußen heißer zu machen. Eine herkömmliche Klimaanlage funktioniert, indem sie ein flüssiges Kältemittel in ein Gas umwandelt (wobei dabei Wärme aus der Außenluft absorbiert wird), das Gas dann komprimiert und gekühlt wird, um es wieder in eine Flüssigkeit umzuwandeln. Magnetische Klimaanlagen verfolgen einen völlig anderen Kühlansatz, indem sie Magnete anstelle von Kompressoren und Kältemitteln verwenden, um die Umgebungsluft zu kühlen.

1. Der magnetokalorische Effekt
2. Wie funktionieren magnetische Klimaanlagen?
3. Umweltfreundliche Technologie
4. Gibt es in Ihrer Zukunft eine magnetische Klimaanlage?

Magnetische Klimaanlagen basieren auf einem Phänomen, das als magnetokalorischer Effekt bekannt ist. Magnetische Materialien erwärmen sich, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden, und kühlen dann ab, wenn das Feld entfernt wird. Der magnetokalorische Effekt wurde erstmals 1881 von einem deutschen Physiker namens Emil Warburg in Eisenproben beobachtet, aber die Temperaturänderung war für eine praktische Anwendung zu gering. In den letzten Jahren haben jedoch separate Forschergruppen magnetokalorische Metalllegierungen entwickelt, die bei Raumtemperatur einen deutlich größeren magnetokalorischen Effekt erzeugen.

Magnetische Klimaanlagen kühlen die Luft, indem sie ein magnetokalorisches Material schnell und wiederholt einem Magnetfeld aussetzen. In einem Prototyp, der von der Astronautics Corporation of America in Zusammenarbeit mit dem Ames (Iowa) Laboratory des US DOE entwickelt wurde, dreht sich ein Rad, das das Seltenerdelement Gadolinium enthält, durch das Feld eines stationären Magneten . Während sich die Scheibe dreht, erwärmt sich die Gadoliniumlegierung und kühlt dann ab, wenn sie durch eine Lücke im Feld läuft, und kühlt das Wasser, das sie umgibt, während sie sich bewegt.

In einer magnetischen Klimaanlage fungiert die Legierung als „Kältemittel“, und einfaches altes Wasser sorgt für die Wärmeübertragung, sodass die ausgesprochen unfreundlichen Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HCFCs), die in herkömmlichen Klimaanlagen verwendet werden, entfallen . Während die frühesten magnetokalorischen Legierungen entweder giftig oder unerschwinglich teuer waren, sind die neuesten magnetokalorischen Materialien kostengünstig und umweltfreundlich.

Magnetische Klimaanlagen benötigen zwar Strom , aber der Motor, der die Scheibe dreht, die die magnetokalorische Legierung enthält, soll viel effizienter sein als der Kompressor, der für den Betrieb einer herkömmlichen Klimaanlage erforderlich ist. Laut einem Artikel in Scientific American aus dem Jahr 2011 hofft Astronautics, bis 2013 einen Prototyp zu haben, der nur zwei Drittel so viel Strom verbraucht wie eine herkömmliche Klimaanlage, um die gleiche Menge an Kühlung zu liefern.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Forschern (Astronautik und DOE) erforschen mehrere Privatunternehmen, Universitäten und Regierungsbehörden auf der ganzen Welt magnetische Kühltechnologie für industrielle und häusliche Anwendungen, einschließlich Klimatisierung , Kühlung und Klimatisierung.

Das National Laboratory for Sustainable Energy an der Technical University of Denmark betreibt ein eigenes „MagCool“-Projekt, während die Forschung an der Penn State und anderen US-Universitäten das Verständnis der magnetokalorischen Prinzipien vorangetrieben hat und uns hilft zu verstehen, warum ein Material effizienter kühlen kann als ein anderes. Im Jahr 2009 kündigten BASF und Delta Electronics eine Unternehmenspartnerschaft an, um neue magnetokalorische Kühlsysteme zu entwickeln und „die Möglichkeiten der magnetokalorischen Stromerzeugung zu erkunden“. Aber so sehr wir diese neue Technologie heute gerne in die Hände bekommen würden, die kommerzielle Verfügbarkeit von magnetischen Klimaanlagen ist noch mindestens ein paar Jahre entfernt, und die ersten Anwendungen werden höchstwahrscheinlich eher in der Industrie als in Wohngebieten stattfinden.