Schön warm ist es hier, aber Heizkörper sind nirgendwo zu sehen. Das auffällige kleine Holzhaus auf dem Campus der TU Darmstadt, in dem Hannes Guddat sein Architekturbüro betreibt, heizt sich – außer an wenigen Wintertagen – selber. Durch die gläserne Südseite dringt ausreichend Sonnenstrahlung, trotzdem überhitzt es auch im Hochsommer nicht. Eine kleine Wärmepumpe, eine clevere Lüftung wirken im Hintergrund. Sowie Gipsplatten an Wänden und Decken. Ganz unscheinbar sehen die aus, haben es aber in sich.

Jeder Quadratmeter Gips birgt rund drei Kilo winziger weißer Kügelchen. Ihr hauchdünner Mantel aus Plexiglas umhüllt Paraffin, dessen Schmelzpunkt bei 23 Grad Celsius liegt, Guddats Wohlfühltemperatur. Als Latentwärmespeicher (auch Phase Change Material, kurz PCM, genannt) wirkt das Wachs beim Übergang zwischen festem und flüssigem Zustand als Wärmepuffer.

Es ist wie bei einem Eiswürfel, der ein Getränk konstant kühlt, bis er vollständig aufgelöst ist: Das Wachs verbraucht beim Schmelzen viel Wärme, ohne sich dabei selber zu erwärmen. Umgekehrt funktioniert das auch: Sinkt die Raumtemperatur am Abend unter 23 Grad, erstarrt das flüssige Wachs und gibt dabei gespeicherte Wärme wieder ab. So bleibt der Raum auch nach Sonnenuntergang angenehm warm.

Die 1,5 Zentimeter dünnen PCM-Gipsplatten wirken wie eine massive, zehnmal so dicke Betonwand. Dachböden in Altbauten kann man damit wärmetechnisch nachrüsten, Neubauten mit dünnen Wänden auf Passivhausstandard bringen. Finanziell lohnt sich das bisher vor allem bei Bürogebäuden, wenn eine stromfressende Klimaanlage überflüssig wird.

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Die Idee, den Wechsel des Aggregatzustands als Wärmepuffer zu nutzen, ist nicht neu. Einen geeigneten PCM als Baustoff in einer über Jahrzehnte stabilen, möglichst dünnen Hülle zu finden dauerte zehn Jahre. Das Erfinderteam vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme und von BASF hat es damit in die Endrunde des Deutschen Zukunftspreises geschafft, der diese Woche vergeben wird.

Auf der Baustelle können die PCM-Gipsplatten wie jedes beliebige Baumarktprodukt verarbeitet werden. Zuschneiden, Bohren oder Nageln stört die Mikrokügelchen nicht. Sie können sogar normalem Putz beigemischt werden. Ihre Wärmepufferwirkung hat die TU Braunschweig in einer Vergleichsmessung bestätigt: Zwei mit PCM verputzte Etagen eines Bürogebäudes in Berlin-Moabit blieben im Hochsommer tatsächlich um zwei Grad kühler als die darunter liegenden Etagen mit normalen Wänden. Statt Klimatisierung reichte eine einfache Lüftungsanlage, die das PCM in den Wänden mit Nachtluft kühlt.

 

"Nach 200 Tagen hat sich der Energieaufwand für die Herstellung des Materials durch diese Einsparung amortisiert", sagt Peter Schossig, einer der drei Erfinder. Trotzdem ist PCM noch fünf Jahre nach der Markteinführung ein Nischenprodukt. Ein Kilo Kügelchen kostet rund sieben Euro, PCM-Gipsplatten sind bis zu zehnmal so teuer wie eine normale Wandverkleidung. "Das ist ein komplexes, erklärungsbedürftiges Produkt, das man nicht im Baumarkt verkaufen kann", sagt Schossig. Erst wenn der gesamte Energiebedarf eines Gebäudes betrachtet wird, zeigt sich der finanzielle Nutzen.

Inzwischen sind mehr als 100 verschiedene PCM-geeignete Materialien bekannt, auch zur Kühlung von Akkus in Elektroautos oder als Schweißbremse in Textilien. In einem zweiten Versuchshaus, das direkt neben Guddats Architekturbüro entsteht, setzt sein Darmstädter Kollege Martin Zeumer einen Raumteiler ein, in dem eine Salzlösung steckt. Wenn sie bei 24 Grad vom kristallinen in den flüssigen Zustand übergeht, wird dabei nicht nur viel Wärme gespeichert, es sieht auch schön aus. Einen Nagel darf man allerdings nicht hineinschlagen.