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Deutscher Zukunftspreis 2009

Forscher von BASF, Bayer und Biotronik für Deutschen Zukunftspreis nominiert

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Mit kleinen Kugeln gegen den Klimawandel – Energieeffizienz mit Komfort durch intelligente Baustoffe

Energieeffizienz hat in den vergangenen Jahren in Zusammenhang mit dem Klimawandel und den politischen Vorgaben zur Reduktion des CO2-Ausstoßes stark an Bedeutung gewonnen. Studien belegen, dass in Deutschland über 60 Millionen Tonnen Kohlendioxid allein durch nachhaltiges Bauen und Sanieren eingespart werden können. Diesem Potenzial steht der stark steigende Einsatz von Klimaanlagen in Gebäuden gegenüber. Eine Alternative zu dieser energieintensiven Raumkühlung bietet das von BASF entwickelte Micronal PCM – ein mikroverkapselter Latentwärmespeicher.

Neuartige Baustoffe mit integrierten Latentwärmespeichern – auch PCM (Phase Change Material) genannt – können einen schnellen Temperaturanstieg bremsen oder sogar stoppen. Die Materialien speichern Nachtkälte und ermöglichen auf diese Weise komfortable Innenraumtemperaturen ohne Strom und Wartung.

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Entscheidend für die Wirkung von Latentwärmespeichern sind die physikalischen Phänomene beim Übergang vom festen in den flüssigen Zustand. Bei diesem Phasenübergang wird sehr viel Wärmeenergie aufgenommen, ohne dass sich dabei die Temperatur des Materials verändert. Die Energiemenge, die ein Stoff beim Übergang von einer Phase zur nächsten benötigt – etwa von Eis zu Wasser – wird daher als versteckte oder latente Wärme bezeichnet. Dank ihr entzieht beispielsweise der schmelzende Eiswürfel der ihn umgebenden Flüssigkeit große Wärmemengen.

Den positiven Effekt von Latentwärmespeichern für Gebäude erforschen Wissenschaftler bereits seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts. Bisher scheiterte die breite Nutzung von Latentwärmespeichern vor allem an der geeigneten Verpackung. Möglichst klein und dicht muss sie sein – die Lösung für das Problem der Verpackung von Latentwärmespeichern stammt von dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE). In der BASF fand das Institut den richtigen Partner für die Umsetzung der Idee. Das Chemieunternehmen identifizierte Paraffinwachs als geeigneten Latentwärmespeicher und entwickelte eine spezielle Mikroverkapselungstechnik. Mikroskopisch kleine Kapseln bieten eine sehr große Oberfläche, durch die sie einen raschen Wärmeaustausch mit der Umgebung gewährleisten. Die Wachse in Micronal PCM verflüssigen sich je nach Anwendung zwischen 21 °C und 26 °C. Dabei absorbieren sie große Wärmemengen aus der Umgebung und bremsen so einen Temperaturanstieg. Nachts, wenn die Umgebungstemperatur wieder fällt, verfestigt sich das Wachs und die Kapseln geben die aufgenommene Wärme wieder frei.

Während BASF das Verfahren im Labor optimierte und auf Großanlagen übertrug, untersuchte das ISE die thermische Leistung der Kapseln und berechnete in Simulationen die konkreten Anforderungen für die bestmögliche Wirkung des Materials in Gebäuden. Das vom ISE erdachte und von der BASF entwickelte Produkt ermöglicht jetzt eine umkomplizierte großtechnische Einbringung von Latentwärmespeichern in praktisch alle bekannten Baustoffe wie Mörtel, Gips oder Holz.

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