Nature Energy: KIT entwickelt erstes wärmegetriebenes Kühlsystem
Veröffentlicht am: 31.08.2026 um 21:18 Uhr | Redaktion boerse-global.de
In der thermischen Verfahrenstechnik markiert die Entwicklung neuer Kühlmethoden, die ohne herkömmliche Kältemittel und hohen Stromverbrauch auskommen, einen wesentlichen Forschungsschwerpunkt.
Wie aus einer Ende August 2026 in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlichten Studie hervorgeht, haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Tsukuba in Japan das weltweit erste wärmegetriebene elastokalorische Kühlsystem demonstriert. Diese technologische Neuerung ermöglicht es, Abwärme direkt für Kühlprozesse zu nutzen, was eine signifikante Steigerung der Energieeffizienz in verschiedenen Industriezweigen verspricht.
Funktionsprinzip und technologische Basis des Festkörpersystems
Das vorgestellte System basiert auf dem Prinzip der Elastokalorik. Dabei wird der Effekt genutzt, dass bestimmte Materialien bei mechanischer Be- oder Entlastung ihre Temperatur ändern.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Kompressionskältemaschinen, die auf gasförmigen Kältemitteln basieren, handelt es sich hierbei um ein Festkörper-basiertes System. Die Kooperationspartner vom KIT und der Universität Tsukuba setzen für ihren Prototyp spezielle Nickel-Titan-Folien ein.
Diese Folien dienen dazu, thermische Energie direkt in Kälteleistung umzuwandeln. Das Besondere an dem nun demonstrierten Aufbau ist die Wärmequelleneignung: Das System benötigt keinen primären elektrischen Antrieb für den Kühlzyklus selbst, sondern wird durch Wärmeenergie angetrieben. Dieser Ansatz zielt darauf ab, den globalen Strombedarf für Kühlprozesse drastisch zu senken, indem ohnehin vorhandene Abwärme als Energielieferant fungiert.
Analyse der Leistungsdaten und Temperaturdifferenzen
Die im Rahmen der Veröffentlichung vom 28. August 2026 präsentierten Messwerte verdeutlichen das Potenzial der Technologie unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Das Forscherteam untersuchte das System sowohl mit einer integrierten elektrischen Komponente als auch unter Nutzung einer rein externen Wärmequelle.
Das KIT hat mit Partnern in Japan ein Kühlsystem vorgestellt, das ohne Kältemittel und Strom auskommt – angetrieben allein durch Wärme. Welche Temperaturdifferenzen der Prototyp erreicht und wo sich die Technik zuerst einsetzen lässt, zeigt dieser Leitfaden. Jetzt kostenlosen Leitfaden anfordern
Bei einer Aktuatortemperatur von 86 Grad Celsius erzielte der Prototyp im elektrisch unterstützten Betrieb eine Temperaturdifferenz von 4,0 Kelvin innerhalb des Bauteils. Auf der Ebene des Materials konnte eine Temperaturänderung von 12,9 Kelvin nachgewiesen werden. Die dabei erreichte Kühlleistung wird mit 2,79 Milliwatt angegeben.
In einem weiteren Szenario demonstrierten die Wissenschaftler, dass das System auch mit einer höheren externen Wärmezufuhr von 130 Grad Celsius effizient arbeitet. In diesem Versuchsaufbau wurde eine Temperaturspanne von 2,2 Kelvin bei einer Kühlleistung von 2,09 Milliwatt realisiert.
Diese Ergebnisse belegen die Funktionalität des wärmegetriebenen Konzepts über ein breites Temperaturspektrum hinweg und unterstreichen die Flexibilität bei der Nutzung unterschiedlicher industrieller Wärmequellen.
Anwendungspotenziale in der Elektronik- und Solarwirtschaft
Die Integration eines stromfreien, festkörperbasierten Kühlsystems eröffnet neue Möglichkeiten in der technischen Gebäudeausrüstung und der Industrieelektronik. Fachleute sehen insbesondere in der Chip-Kühlung ein wichtiges Einsatzgebiet, da die dort entstehende Abwärme unmittelbar zur Kühlung der Komponenten zurückgeführt werden könnte.
Wer Kühlprozesse energieeffizienter gestalten will, stößt schnell an Grenzen: Herkömmliche Systeme brauchen Strom und Kältemittel. Die neue Elastokalorik-Technologie nutzt stattdessen Abwärme. Wie Sie solche Systeme bewerten und ob sie für Ihre Anwendung infrage kommen, erklärt der Leitfaden. Leitfaden zur Abwärme-Kühlung sichern
Darüber hinaus ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten in der Fahrzeug-Elektronik, wo kompakte und wartungsarme Kühlsysteme gefragt sind. Ein weiteres Feld stellen Solar-Klimaanlagen dar. Hier könnte die thermische Energie der Sonneneinstrahlung direkt genutzt werden, um Innenräume zu kühlen, ohne den Umweg über die photovoltaische Stromerzeugung und herkömmliche Klimageräte gehen zu müssen.
Die Forscher des KIT und der Universität Tsukuba weisen darauf hin, dass die direkte Umwandlung von Wärme in Kälte die Komplexität der Systeme verringern und gleichzeitig die Nachhaltigkeit thermischer Prozesse erhöhen kann.
