Das aber änderte sich im vergangenen Jahrzehnt grundlegend, weil Forscher aus China, Japan und den Niederlanden unabhängig voneinander neue magnetokalorische Werkstoffe entdeckten. Wie beim Gadolinium tritt der von Warburg entdeckte Effekt auch bei ihnen schon bei Raumtemperatur auf. Doch ihre Rohstoffe sind besser verfügbar und lassen sich preiswert in großen Mengen weiter verarbeiten.
Um damit einen Kühlschrank zu betreiben, entwickelten die Camfridge-Forscher einen Rotor, der in Form und Größe einem Einwegfeuerzeug ähnelt. Im seinem Inneren befinden sich Lamellen aus magnetokalorischem Material. Eingebettet in einen Dauermagneten an der Rückseite des Schranks, dreht sich der Rotor etwa einmal pro Sekunde wie ein Propeller.
Kälte und Wärme
Die eine Rotorhälfte taucht bei jeder Drehung in das Feld des Magneten ein und erwärmt sich. Beim Austritt aus dem Kraftfeld sinkt die Temperatur wieder ab. Hausgerätehersteller entwickeln nun Systeme, die die dabei entstehende Wärme ableiten und die Kälte ins Kühlfach transportieren.
Um den Rotor herzustellen, mussten Forscher Verfahren entwickeln, mit denen sich die Spezialwerkstoffe zu hochfesten dünnen Scheiben verarbeiten ließen. Führend ist der Hanauer Magnethersteller Vacuumschmelze. Er backt das magnetokalorische Material bei 1050 Grad und macht daraus bis zu 0,2 Millimeter dünne Plättchen. Die liefert das Unternehmen seit 2007 an rund 20 Kunden weltweit. Auch viele Kühlschrank-Prototypen basieren auf dem Bauteil. „Jetzt stoßen wir an Kapazitätsgrenzen“, sagt der Hanauer Forschungsleiter Matthias Katter. Deshalb bereitet sein Unternehmen nun die industrielle Produktion vor.
Wie teuer?
Wie schnell das gelingt – davon wird auch abhängen, wie teuer die neuen Geräte werden. Spezialisten wie Peter Egolf, Professor für Thermodynamik an der Schweizer Ingenieurhochschule in Yverdon-les-Bains, fürchten, dass die Rohstoffe für die Magneten die neuen Kühlschränke sonst zu teuer machen: „Das werden Rolls-Royce für Ökos“, sagt Egolf. Camfridge-Chef Pastore hält dagegen, sein Startup habe schon ein billigeres Ersatzmaterial gefunden – verrät aber noch nicht, welches.
Auf sinkende Kosten hoffen auch Klimaanlagenhersteller wie Delta Electronics und Embraco. Sie forschen an magnetisch betriebenen Geräten, die nur noch halb so viel Strom brauchen wie heutige Modelle. Der Effekt für die Energieversorgung wäre gewaltig: In den USA etwa verursachen Klimaanlagen fünf Prozent des Gesamtstromverbrauchs von vier Billionen Kilowattstunden; das entspricht einem Drittel des gesamten deutschen Stromverbrauchs.
