Gebündelte Kompetenzen für die magnetische Kühlung

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und das Unternehmen Magnotherm arbeiten künftig noch enger bei der Entwicklung von Technologien zusammen, die auf dem Prinzip der magnetischen Kühlung basieren. Der Wissenschaftliche Direktor des HZDR, Prof. Sebastian M. Schmidt, und die Geschäftsführer von Magnotherm, Dr. Maximilian Fries und Timur Sirman, haben einen entsprechenden Kooperations­vertrag unterzeichnet. Beide Parteien verfolgen bereits seit einiger Zeit gemeinsam das Ziel, magnetische Kühlung für die Industrie umzusetzen. Durch die neue Partnerschaft soll bis 2030 eine Großanlage zur Verflüssigung von Wasserstoff auf den Markt gebracht werden.

„Für die Transformation zu einer CO2-neutralen Gesellschaft ist Wasserstoff ein zentraler Baustein und mit der magnetischen Kühlung besitzen wir eine viel­ver­sprechende Technologie, die das Potenzial besitzt, den Energieträger sowohl effizient als auch ressourcen­schonend zu speichern“, sagte Schmidt während der Vertrags­unter­zeichnung in Dresden-Rossendorf. „Ich bin hochfreut, dass wir unsere Kräfte nun mit einem starken Partner aus der Industrie bündeln, mit dem wir die wissen­schaft­lichen Grundlagen gemeinsam vertiefen und die Technologie schlussendlich auch zur Anwendung bringen werden.“

Den wissenschaftlichen Hintergrund für eine magnetisch gekühlte Wasserstoff-Verflüs­sigungs­anlage bildet der magneto­kalorische Effekt. Dieser entsteht, wenn man Materialien mit bestimmten Eigenschaften – ein Beispiel ist die Legierung Lanthan-Eisen-Silizium – in ein magnetisches Feld bringt. Je nach Ausrichtung der magnetischen Momente können die metallischen Werkstoffe eine schlagartige Senkung oder aber auch Erhöhung der Temperatur zur Folge haben. Durch dieses Prinzip ist es im Anschluss an eine Vorkühlung mit flüssigem Stickstoff möglich, Wasserstoff auf -253 Grad Celsius herunter­zu­kühlen. Ist diese Tiefst­temperatur erreicht, setzt die Verflüssigung des Gases ein.

„Für die Verflüssigung von Wasserstoff bringt unsere Methode zahlreiche Vorteile mit sich“, erklärt Tino Gottschall vom Hochfeld-Magnetlabor Dresden. Der HZDR-Wissenschaftler und Mitbegründer von Magnotherm erforscht die magneto­kalorischen Materialien schon seit vielen Jahren und hat eine ganze Material­bibliothek mit angelegt, in der die Verwend­bar­keit verschiedenster Werkstoffe für die magnetische Kühlung gespeichert ist. „Entscheidend ist, dass die Technologie ganz ohne Kompressoren auskommt und neben der Nachhaltigkeit auch noch die Effizienz steigert. So streben wir im Vergleich zu konven­tio­nellen Anlagen eine Halbierung der Kosten für die Verflüssigung auf unter 1,50 Euro pro Kilogramm Wasserstoff an.“

Um diesen Wert zu erreichen und die Technologie auf einen höheren Entwicklungs­stand zu bringen, wollen Magnotherm und HZDR ihre Stärken synergetisch einsetzen. So bietet das Forschungs­zentrum dem Unternehmen Zugang zu modernen HZDR-Infra­strukturen sowie Know-how bei der Entwicklung von Anlagen und Prototypen an. Im Gegenzug stellt Magnotherm Expertise bei der Simulation und Herstellung von magneto­kalorischen Legierungen sowie Laborflächen und ein umfassendes Industrie- und Investoren­netzwerk bereit. Während Magnotherm die wirtschaftliche Verwertung anstrebt, beabsichtigt das HZDR, die Ergebnisse der Zusammenarbeit für wissen­schaftliche Zwecke zu nutzen.

Über den Kooperations­vertrag hinaus leistet das von der Europäischen Union geförderte Projekt HyLICAL einen wichtigen Beitrag für die Zusammenarbeit. In dem Projekt stehen HZDR und Magnotherm mit Partnern aus acht europäischen Ländern in Kontakt. Das Ziel von HyLICAL ist es, den ersten Prototypen einer magneto­kalorischen Anlage zu bauen, der die Möglichkeit der Wasserstoff-Verflüssigung im industriellen Maßstab demonstrieren soll. Im Zuge dessen wollen die Forscher auch die Umsetzung von Anlagen prüfen, die im kleineren Maßstab dezentral arbeiten können. Ein solcher Betriebsmodus soll die Technologie besonders interessant für den Ausbau erneuerbarer Energiequellen machen.

HZDR / RK

Weitere Infos

• Hochfeld-Magnetlabor Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
• Magnotherm Solutions GmbH, Darmstadt