Gemeinsam entwickelten die MAGNOTHERM Solutions GmbH und die TU Darmstadt neue Simulations- und Optimierungsmethoden, um magnetische Kühlsysteme leistungsfähiger und effizienter zu machen.
(Bildquelle: Magnotherm)
Magnetische Kühlung gilt als vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Kühlsystemen, da sie ohne klimaschädliche Kältemittel auskommt und energieeffizient arbeiten kann. Grundlage ist ein spezielles Material, das sich bei Veränderungen eines Magnetfelds erwärmt oder abkühlt. Dieses sogenannte magnetokalorische Material bildet das Herzstück der Technologie.
Im Zentrum des Projekts von MAGNOTHERM und Wissenschaftler:innen der Fachbereiche Elektrotechnik und Informationstechnik (etit) und Maschinenbau an der TU Darmstadt stand die Frage, wie die Anordnung der Permanentmagnete verbessert werden kann, die das Kühlsystem antreiben. Die Forschenden entwickelten dafür ein neues computergestütztes Optimierungskonzept, das magnetische und thermische Prozesse erstmals direkt miteinander verknüpft. Dadurch konnte die Leistungsfähigkeit der Kühlsysteme gezielt gesteigert werden.
Neben der Kühlleistung spielte auch die Wirtschaftlichkeit eine wichtige Rolle. Das entwickelte Verfahren berücksichtigt deshalb gleichzeitig verschiedene Anforderungen wie Energieeffizienz, Materialkosten und Herstellbarkeit. So konnten unterschiedliche technische Zielkonflikte systematisch optimiert werden.
Direkter Transfer von der Forschung in die Anwendung
Ein besonderer Erfolg des Projekts ist der direkte Transfer der Forschungsergebnisse in die industrielle Anwendung. Die entwickelten Methoden flossen in „ECLIPSE“ ein, eine von MAGNOTHERM entwickelte Kühlplattform für gewerbliche Anwendungen. Gemeinsam mit der REWE Group und KMW Limburg wurde die Technologie bereits in einen sogenannten Toploader, eine von oben befüllbare Supermarktkühltruhe, integriert. Das System erreichte dabei eine um 15 Prozent höhere Effizienz als konventionelle Kühlsysteme.
„OptiMag steht für genau die Art von Zusammenarbeit, die wir wertschätzen: Wissenschaft und Industrie, die gemeinsam an einem konkreten Ziel arbeiten“, betont Maximilian Fries, Mitgründer von MAGNOTHERM.
Auch die nächsten Schritte Richtung Serienproduktion sind bereits vorbereitet. MAGNOTHERM präsentiert die Technologie weiterhin auf internationalen Fachmessen, darunter die Euroshop und die Chillventa 2026.
Open Source und Nachwuchsforschung
Darüber hinaus stellt das Forschungsteam das im Projekt entwickelte Optimierungsframework als Open-Source-Software zur Verfügung, um die weitere Forschung im Bereich magnetischer Kühlung zu unterstützen. An der TU Darmstadt stärkte das Projekt zudem die Forschung in multiphysikalischer Simulation und Optimierung und ermöglichte mehrere Dissertationen sowie studentische Forschungsprojekte.
„OptiMag verbindet innovative Forschung mit direktem industriellem Transfer und forschungsnaher Ausbildung“, erklärt etit-Professor Sebastian Schöps. „Das Projekt zeigt, wie Computational Engineering dazu beitragen kann, nachhaltige Technologien gezielt voranzubringen.“
Das Projekt zeigt beispielhaft, wie innovative Forschung aus Hessen erfolgreich in industrielle Anwendungen überführt werden kann – und damit konkrete Beiträge zu nachhaltiger Technologieentwicklung leistet.
Sebastian Schöps, Oliver Weeger, Melina Merkel, Yusuf Elbadry, Boian Balouchev
Weitere Informationen:https://www.etit.tu-darmstadt.de/fachbereich/index.de.jsp
