Deutscher Zukunftspreis

Kleine Kugeln gegen den Klimawandel

Kaum ein Thema wird hitziger diskutiert als der Klimawandel. Wissenschaftler, Politiker und Lobbyisten streiten darüber, wie sehr sich die Erde erwärmt und was man dagegen tun kann. BASF- und Fraunhofer-Forscher haben ein Isoliermaterial entwickelt, das Hitze abpuffert und Kühlaggregate überflüssig macht.

Foto: Deutscher Zukunftspeis

Dabei ist nicht immer nur Wärme ein Problem – sondern auch Kälte: dann, wenn sie von Klimaanlagen erzeugt werden soll, denn Klimaanlagen sind Energiefresser.

Forscher des Chemiekonzern BASF und des Fraunhofer-Instituts für solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg haben sich deshalb zusammengetan, um Klimaanlagen überflüssig zu machen. Ekkehard Jahns von BASF sowie Volker Wittwer und Peter Schossig vom ISE haben einen neuartigen Baustoff erfunden, der die Gebäudetemperatur konstant auf einem vorher festgelegten Niveau hält. Das Ergebnis jahrelanger Forschung sind kleine Wachskügelchen, die in die ganz normale Bausubstanz eingebracht werden. Diese sogenannten Latentwärmespeicher sorgen für ein angenehmes Raumklima.

Das Prinzip ist ähnlich wie das eines Eiswürfels, der in einem Cocktail schmilzt. Solange der Eiswürfel noch da ist, bleibt die Temperatur konstant bei null Grad. Erst wenn alles geschmolzen ist, wird das Wasser wärmer. „Genauso funktionieren unsere Latentwärmespeicher, die wir für die Gebäudekühlung einsetzen. Wir verwenden hierzu Paraffine, also wachsartige Materialien“, erläutert Ekkehard Jahns. Diese schmelzen im Bereich einer vorher festgelegten Raumtemperatur zwischen 21 und 26 Grad. „Dabei absorbieren sie große Wärmemengen aus der Umgebung und bremsen den weiteren Temperaturanstieg“, sagt Jahns. Nachts, wenn die Umgebungstemperatur wieder fällt, verfestigt sich das Wachs, die Kapseln geben die am Tag aufgenommene Wärme wieder ab. Am Tag darauf beginnt der nächste Zyklus des Abpufferns von Umgebungswärme.

Der Kühleffekt solcher (völlig wartungsfreien) Produkte liege in der Größenordnung herkömmlicher Gebäudekühlung, meint die Jury des Zukunftspreises. Kühlgeräte könnten deshalb die meiste Zeit abgestellt werden. So ließen sich Zugluft und Lärm der Geräte vermeiden – ohne klimatische Einbußen. Im besten Fall kann man auf Kühlgeräte ganz verzichten.

Diese Idee ist nicht neu, nur war es bislang unmöglich, solche Materialien in herkömmliche Baustoffe zu integrieren. Doch die Forscher von BASF und dem ISE haben mikroskopische kleine Kugeln entwickelt, in denen das Paraffin eingeschlossen wird. „Diese Mikrokapseln kann man in Baumaterialien untermischen, und man kann sie großindustriell produzieren“, erklärt Jahns. Weil der Übergang vom festen zum flüssigen Aggregatzustand innerhalb der Kapsel stattfindet, tritt kein Material aus. Zudem sind die Kügelchen extrem leistungsfähig und dabei komplett schadstofffrei: „Wir nutzen einen wasserbasierten Prozess und verwenden keine Lösungsmittel, wie das in alten Verkapselungsverfahren üblich war“, erläutert Jahns.

Die Idee kam den Erfindern an einem lauen Sommerabend im Biergarten. „Das war der kreative Teil. Der Rest ist Handwerk“, sagt Peter Schossig. Der Schutz vor Witterungseinflüssen müsse möglichst energieeffizient geschehen, sagt er. Doch immer noch würden in Deutschland etwa 40 Prozent der gesamten Energie im Gebäudebereich verbraucht.

Ein Zustand, der nicht nur den Klimawandel befeuert, sondern auch Kosten verursacht. „Mit den Latentwärmespeichern geben wir Architekten und Planern Werkzeuge an die Hand, die den gleichen Komfort mit reduziertem Energieeinsatz ermöglichen“, resümiert Peter Schossig.