Tag: Umweltschutz

LGR Reutlingen – 15 Juni 2026 | In Freiburg entsteht eine revolutionäre Wärmepumpe, die ohne die herkömmlichen Komponenten wie Kompressoren und Kältemittel auskommt. Das Start-up Qurie hat eine Festkörper-Wärmepumpe entwickelt, die auf elektrokalorischen Materialien basiert und den Energieverbrauch um bis zu 30 Prozent senken soll. Diese neuartige Technologie könnte nicht nur die Effizienz steigern, sondern auch einen bedeutenden Schritt in Richtung Umweltfreundlichkeit darstellen.

Bisherige Kompressionswärmepumpen belasten die Umwelt durch klimaschädliche Kältemittel oder erfordern hohe Betriebsdrücke, was ihre Anwendung in vielen Bereichen einschränkt. Die Wärmepumpe von Qurie hingegen nutzt einen elektrokalorischen Kreislauf mit Festkörpermaterialien wie Keramiken oder Polymeren. Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, ordnen sich die Dipole im Material an, was zu einer Erwärmung führt. Nach dem Abschalten der Spannung kühlt das Material wieder ab, wodurch ein kontinuierlicher thermischer Kreislauf entsteht.

Um die begrenzte Betriebsfrequenz solcher Systeme zu erhöhen, hat das Start-up eine spezielle Kammer mit Heatpipes entwickelt. In diesen Vakuum-versiegelten Hohlräumen kann ein Arbeitsmedium wie Wasser oder Ethanol schnell verdampfen und kondensieren. Dies ermöglicht eine Betriebsfrequenz von bis zu 20 Hertz, was einen bedeutenden Fortschritt in der Technologie darstellt.

Die modulare Struktur der Wärmepumpe besteht aus mehreren Segmenten, die durch spezielle Rückschlagventile voneinander getrennt sind. In Tests konnte eine vierstufige Kaskade bereits eine Kühlleistung von zwei Watt bei einem Temperaturhub von zwei Kelvin erreichen. Für die kontinuierliche Be- und Entladung sorgt eine eigens entwickelte Leistungselektronik, die eine effiziente Steuerung ermöglicht.

Der nächste Prototyp wird aus 20 Segmenten bestehen und soll eine Leistung von 100 Watt erreichen. Die ersten kommerziellen Anwendungen der Technologie sind in der Kühlung von Schaltschränken sowie von Laser- und Photoniksystemen zu erwarten. In diesen Nischenmärkten sind konventionelle Kältemittel aufgrund strenger Explosionsschutzanforderungen oft nicht einsetzbar, was die Nachfrage nach alternativen Lösungen erhöht.

Die Vermeidung herkömmlicher Kältemittel ist ein zentrales Anliegen für die Klimatechnik. Viele der derzeit verwendeten Substanzen sind bereits verboten oder werden schrittweise aus dem Markt genommen, da sie zur Ozonzerstörung beitragen oder ein hohes Treibhauspotenzial aufweisen. Qurie-Mitgründer Christian Vogel betont die Notwendigkeit, umweltfreundlichere Lösungen zu finden: „Viele der besten Kältemittel sind entweder bereits verboten oder werden schrittweise vom Markt genommen.“ Natürliche Kältemittel bieten zwar eine Alternative, bringen jedoch eigene Herausforderungen mit sich, wie Brennbarkeit oder hohe Betriebsdrücke, die kleine Systeme komplex und teuer machen.

Langfristig plant Qurie, die Technologie auch im Leistungsbereich unter zehn Kilowatt einzusetzen, um effiziente Wärmepumpen für Wohngebäude zu entwickeln. Unterstützung erhält das Unternehmen von einem Hightech-Gründerfonds sowie einem Forschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Trotz der Herausforderungen bei der Skalierung könnten Wärmepumpen ohne Kompressor und Kältemittel eine Schlüsselrolle im Wohnungsbau spielen und den Markt nachhaltig verändern.

In einer Zeit, in der die Energieeffizienz und der Umweltschutz immer mehr in den Fokus rücken, könnte die innovative Wärmepumpe aus Freiburg als Vorreiter für zukünftige Technologien in der Heiz- und Kühltechnik dienen. Die ersten Schritte in Richtung einer umweltfreundlicheren Klimatechnik sind nun gemacht, und die nächsten Entwicklungen werden mit Spannung erwartet.