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Forschungsgruppe entwickelt nachhaltiges Kühlkonzept für Hochleistungselektronik

Der EDV-Server eines kleinen Betriebs, ein Konferenzraum im Sommer oder die Produktionsanlage, die nicht heiß laufen darf – in der Wirtschaft muss, salopp gesagt, an allen Ecken und Enden gekühlt werden. Ein ganz neues und innovatives Kühlsystem entwickelt seit Kurzem die Forschungsgruppe für nachhaltiges Thermomanagement unseres Fachbereichs: Konzipiert wird eine Verdampfungskühlung mit einer synthetischen Flüssigkeit, „EvapoCool“. Dieses System soll insbesondere im Bereich der Hochleistungselektronik zum Einsatz kommen, also überall da, wo elektronische Hardware auf Hochtouren läuft.

Luftkühlung: Einfach umsetzbar, aber nicht ohne Nachteile

„Die enormen Wärmeströme, die in der Hochleistungselektronik entstehen, werden zurzeit meist mit luftbasierten Kühlkonzepten abgeführt“, so Prof. Dr. Boris Schilder, Professor für Thermodynamik und Strömungslehre an der Frankfurt UAS sowie Leiter der Forschungsgruppe. „Solche Systeme sind zwar recht einfach umsetzbar, haben aber mehrere Nachteile: Luftkühlung ist laut, hat einen hohen Energieverbrauch, benötigt viel Platz und erbringt gleichzeitig nur eine begrenzte Kühlleistung. EvapoCool hebelt all diese Nachteile aus.“

Energiesparen dank Verdampfungskühlung

Wie, das erklärt Justin Fey, der das Projekt seit Herbst vergangenen Jahres im Rahmen seiner Promotion betreut: „Verdampfungskühlungen sind grundsätzlich deutlich effektiver als Luftkühlungen. Das derzeit übliche Modell der Verdampfungskühlung ist das ‚Heatpipe‘-Konzept, bei dem ein Kühlmedium aufwendig durch metallische Rohre geleitet wird. Bei unserem Konzept hingegen wird ein synthetisches Wärmeträgerfluid mit niedriger Siedetemperatur bei Umgebungsdruck verdampft.“ Der Doktorand führt weiter aus: „Das System ist passiv, das bedeutet, es ist nicht wie die meisten anderen Systeme auf eine externe Energiezufuhr angewiesen. EvapoCool nutzt eine Kapillarstruktur, die wie ein Schwamm die Flüssigkeit immer wieder ansaugt und damit eine Pumpe ersetzt. Auf diese Weise läuft die Kühlung geräuscharm sowie energiesparend. Durch die Verwendung von Schläuchen statt metallischen Rohren ist das System außerdem flexibel und benötigt vergleichsweise wenig Raum.“

Praxispartner aus NRW und Baden-Württemberg

Für ihr Projekt hat die Forschungsgruppe zwei Praxispartner gewinnen können, die Unternehmen Seifert Electronic GmbH mit Sitz im nordrhein-westfälischen Ennepetal und die OVE Plasmatec GmbH aus dem baden-württembergischen Weil im Schönbuch. Während Seifert Electronic Kühlkomponenten für das Projekt liefert, sorgt OVE Plasmatec für die innere Plasmabeschichtung der Kühlschläuche. Mögliche Verwendungsgebiete für das Kühlsystem lotet die Forschungsgruppe derzeit noch aus.

„Beitrag zum Umweltschutz“

„Wir hoffen, dass EvapoCool in Zukunft als nachhaltiges Kühlkonzept in verschiedenen Industriebereichen zum Einsatz kommen kann“, sagt Schilder. „Insbesondere der Aspekt des Energiesparens wird für Unternehmen immer wichtiger, nicht nur aus Kostengründen, sondern auch als Beitrag zum Umweltschutz. EvapoCool könnte auf diesem Weg einen wichtigen Beitrag leisten.“

Zentrale WebredaktionID: 4224
letzte Änderung: 01.05.2018