Bundesweit einmaliges Forschungszentrum Deutschland verfügt wieder über ein Kältezentrum

Lehre und Forschung in der Kälte- und Klimatechnik „boomen“ an der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft. Das 2006 gegründete Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik (IKKU) konnte im letzten Jahr durch die Besetzung weiterer Professuren erweitert werden und so sein Forschungsspektrum weiter ausdehnen.

Auf ca. 800 Quadratmetern Institutsfläche werden Forschungsvorhaben zu den Themenschwerpunkten Eisbrei, Minichannel-Verflüssiger, Energieeffizienz von Kälte- und Klimaanlagen, solare Klimatisierung, Blockheizkraftwerke und Wasserreinigung durchgeführt.

Seit 2003 forscht der Leiter des Instituts, Prof. Dr. Michael Kauffeld, am Wärmeübergang von Kältemitteln in Minichannel-Profilen. Drei wissenschaftliche Mitarbeiter arbeiten seit November 2009 am Einsatz von Eisbrei in einer Fischenthäutungsmaschine. Seit Anfang 2010 forscht das IKKU auch an der Speicherung von latenter Wärme bei deutlich höheren Temperaturen als der Erstarrungstemperatur von Wasser. Eisbrei ist ein hervorragendes Speichermedium für Temperaturen zwischen 0 und ca. -20°C. In einem gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut, den Unternehmen Ritter Solar und GEA Jet Pumps auf vier Jahre angelegten Forschungsvorhaben zur „solaren Klimatisierung“ wird an der Hochschule Karlsruhe ein Latentwärmespeicher für den Temperaturbereich von 150 bis 170°C entwickelt und eine Demonstrationsanlage soll 2012 an der Hochschule installiert werden. Dazu werden voraussichtlich 400 m² Vakuumröhrenkollektoren auf dem höchsten Dach eines Hochschulgebäudes installiert. Seit Anfang 2010 forscht das IKKU auch an der Speicherung von latenter Wärme bei deutlich höheren Temperaturen als der Erstarrungstemperatur von Wasser.

Prof. Dr. Marco Braun bearbeitet Fragestellungen in der dynamischen Simulation von Kälteanlagen. Von ihm wurde mit der Daimler AG und mehreren Universitäten eine Software für die dynamische Simulation von PKW-Klimaanlagen entwickelt. Diese ist seit 2006 Standard für den Modellaustausch in der deutschen Automobilindustrie. Derzeit beschäftigt er sich auch mit der Anwendung von Blockheizkraftwerken zur Wohnraumbeheizung. Hier verfügt das IKKU über zwei Stirling-Motor-Blockheizkraftwerke.

Prof. Dr. Michael Arnemann arbeitet seit 1999 auf dem Gebiet der Fahrzeugklimatisierung mit einem Schwerpunkt in der Verdichterentwicklung. Die Eigenschaften von Öl-Kältemittelgemischen bzw. deren Wirkung in Kälte- und Wärmepumpen sind sein „spezielles Steckenpferd“. Ein weiteres Tätigkeitsfeld ist die Wärmeübertragung. Für die Industrie konnte er eine Auslegungssoftware für Wärmeüberträger entwickeln, die auch Fertigungskosten berücksichtigt. Sein besonderes Interesse gilt auch der energetischen Analyse von Kälte-, Klima- und Wärmepumpen, um deren Effizienz zu verbessern. In diesem Zusammenhang berät er auch das Bundesministerium für Umwelt (BMU) und ist seit über zwei Jahren zusammen mit Prof. Dr. Marco Braun in der fakultätsübergreifenden Energiegruppe der Hochschule Karlsruhe aktiv. Michael Arnemann ist seit 2008 Vorsitzender des Deutschen Kälte- und Klimatechnischen Vereins e. V.

Prof. Dr. Maurice Kettner beschäftigte sich mit der Untersuchung und Optimierung von mager betriebenen Ottomotoren. Ab 1. März 2010 startet Maurice Kettner mit seinem Kollegen Prof. Helmut Scherf ein Forschungsvorhaben zur Reduzierung der Betriebskosten von Blockheizkraftwerken.

Schwerpunkt der Arbeit von Prof. Dr. Jan Hoinkis ist die Wasserreinigung bzw. das Wasserrecycling. Von ihm werden insbesondere innovative Membranfiltrationstechniken entwickelt. Es gibt bereits eine breite Palette von unterschiedlichen Membranmaterialien, mit denen nicht nur feinste Partikel, sondern auch gelöste organische Stoffe und Salze (über die sog. Umkehrosmose) gefiltert werden können. Das Verfahren der Umkehrosmose wird heute vielfach zur Gewinnung von Trinkwasser in der Meerwasserentsalzung eingesetzt. Gefördert durch die EU konnte am IKKU ein membranbasiertes Abwasserrecyclingverfahren für eine Wäscherei entwickelt werden, das mittlerweile erfolgreich im großen Maßstab betrieben wird und mehr als 80 % des eingesetzten Frischwassers einspart. In einem weiteren EU-Projekt wird die Entfernung von Schadstoffen aus Trinkwasser (Arsen) mittels dezentraler Umkehrosmoseanlagen in asiatischen Ländern erarbeitet. Zudem wird ein neues Projekt vorbereitet, das sich innerhalb eines Netzwerks von europäischen Partnern mit der Entwicklung von Membranen mit neuen, nanoskalierten Funktionsschichten zur Wasserreinigung befasst.

Den Schwerpunkt Kälte-, Klima- und Umwelttechnik wählen derzeit jährlich ca. 20 bis 25 Studierende des Bachelorstudiengangs Maschinenbau und noch einmal so viele des Bachelorstudiengangs Mechatronik der Hochschule Karlsruhe. Der 2009 neu eingeführte Studienschwerpunkt in der Mechatronik soll dort gezielt Ingenieure ausbilden, die sich mit der Regelung von Kälte- und Klimaanlagen auskennen – einem im Zuge der Automatisierung und Energieeinsparung stark gefragten Zweig der Kälte- und Klimatechnik. Ein entsprechendes Angebot als Masterstudiengang ist an der Hochschule in Vorbereitung. In Kooperation mit Industrieunternehmen und Universitäten konnten am IKKU schon zahlreiche Promotionen erfolgreich betreut werden.

„Die Entwicklung des Instituts insbesondere in der jüngeren Vergangenheit machen dieses zu einem bundesweit einzigartigen Forschungszentrum  in der Kälte-, Klima- und Umwelttechnik“, betont Prof. Dr. Michael Kauffeld. „Wir können unseren Studierenden auf diesem Fachgebiet auch eine fundierte Hochschulausbildung anbieten, die sie für die Industrie zu gefragten Fachkräften macht.“