Mikrokapsel für besseres Raumklima

Es gibt kaum etwas Besseres, als einen Drink mit Eis zu kühlen. Dabei wird das Getränk nicht kalt, weil der Eiswürfel kalt ist - sondern weil er schmilzt. Das verbraucht viel Energie - die das Eis aus dem Getränk zieht. Und das macht es kalt. Ein Effekt, den man aber auch nutzen könnte, um einen ganzen Raum zu kühlen: mit Hilfe von kleinen, paraffingefüllten Kügelchen in der Wand - dachten sich Forscher des Fraunhofer Instituts für Solare Energietechnik in Freiburg, erzählt Volker Wittwer:

"Wenn jetzt die Temperatur steigt, dann fängt das Paraffin zu schmelzen an, und es bleibt konstant auf 23 Grad, das ist die Schmelztemperatur, und der Raum bleibt auf dieser Temperatur."

Wie das Eis entzieht das Paraffin der Umgebung beim Schmelzen Energie. So viel, dass es ein Zimmer in Südlage an einem heißen Tag um gut drei Grad Celsius kühlen kann - ohne dafür ein Kilowatt Strom zu verbrauchen. Am Ende dieses Tages sind dann allerdings die 5 bis 20 Mikrometer großen Paraffin-Kügelchen alle flüssig - mehr Wärme kann nicht gespeichert werden. Doch zum Glück wird es ja Nacht, und damit kühler. Volker Wittwer:

"Nachts, mit der Nachtluft wird es wieder heruntergekühlt, das Paraffin wird wieder fest, und die Wand ist sozusagen wieder für den nächsten Tag präpariert."

Die Fenster zu öffnen reicht, um den Prozess zu starten. Dabei wird es im Zimmer nicht kalt: Das erstarrende Paraffin setzt die aufgenommene Energie wieder frei - und heizt damit das Zimmer.

Seit einigen Jahren vermarktet das Unternehmen BASF diese Technik unter dem Namen Micronal. In der Regel muss die Anwendung genau geplant, muss die Menge der Paraffin-Kugeln zum Beispiel an die erwarteten Temperaturen und die Raumgröße angepasst werden. Im Baumarkt ist sie daher nicht zu bekommen.
Der Effekt funktioniert aber nur, wenn die Temperatur nachts unter etwa 20 Grad Celsius fällt, erklärt Stefan Gschwander vom Team des Fraunhofer ISE in Freiburg:

"Wenn man jetzt tagsüber einen heißen Tag hat, und die darauf folgende Nacht ist eben auch noch warm, und man eben über die kühle Nachtluft das Material nicht regenerieren kann, das heißt eben, das Phasenwechselmaterial nicht kristallisieren kann."

Dann versagt die passive Kühlung am nächsten Tag - wie etwa in jenem Sommer 2003, in dem das Thermometer in vielen Städten wochenlang nachts nicht unter 20 Grad Celsius fiel.

Damit die Kühlung trotzdem funktioniert, sind die Freiburger Forscher auf die Idee gekommen, die Technik von Fußbodenheizungen leicht abzuwandeln.

Stefan Gschwander öffnet eine Kiste, fischt etwas Weißes von etwa handgroßen Ausmaßen heraus.

"Das hier ist eine Gipskartonplatte eben mit diesen mikroverkapselten Paraffinen drin."

Der Physiker zeigt auf die eine Seite des Gipsstücks. Knapp einen Zentimeter unter der Oberfläche der Platte ziehen sich feine, blaue Röhrchen hin - so fein, dass eine Kugelschreibermine gerade eben hineinpassen würde.

"Dann kann man eben kaltes Wasser durchschicken und somit das Material runterkühlen und das Material kristallisieren. Und dann habe ich eben am nächsten Tag wieder den Kühleffekt."

Das Wasser muss dann allerdings seinerseits gekühlt werden - und das durchaus aktiv.

"Also es gibt dann verschiedene Möglichkeiten, das Wasser kann man dann über einen Nasskühlturm kann man das runterkühlen, man kann es über eine konventionelle Kältemaschine dann nachts kühlen, bei besseren Umgebungsbedingungen für die Kältemaschine, man kann Grundwasser nehmen zum Kühlen."

Trotzdem wäre selbst in heißen Nächten der Energiebedarf für die Kühlung geringer, als tagsüber die Räume mit einer Klimaanlage zu kühlen. Die aktive Kühlung haben die Wissenschafter fertig entwickelt; zurzeit testen sie im eigenen Haus, ob sich die Paraffinkapseln in den Wänden damit tatsächlich wie gewünscht wieder kühlen lassen. Der Chemieriese entwickelt unterdessen Wäsche oder Batterien mit passiver Kühlung.