Wärmepumpen-Revolution aus Freiburg: Start-up setzt auf Strom statt Kompressor

Herkömmliche Wärmepumpen in Wohnhäusern setzen auf bewährte, aber mechanisch komplexe Technik: Ein Kompressor verdichtet ein Kältemittel, um Umweltwärme nutzbar zu machen. Das Freiburger Start-up Qurie will dieses Prinzip grundlegend ändern. Anstatt auf bewegliche Bauteile zu setzen, soll der Verdichtungsprozess durch feste Materialien und elektrische Felder ersetzt werden.

Physik statt Mechanik: So funktioniert das Prinzip

Qurie ging Anfang 2026 aus dem Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM) hervor. Die Kernkomponente der Technologie sind elektrokalorische Keramiken und Polymere. Legt man an diese Materialien eine elektrische Spannung an, ordnen sich die internen Ladungsschwerpunkte neu, was eine sofortige Erwärmung des Stoffes bewirkt. Nach dem Abführen der Wärme wird das elektrische Feld abgeschaltet; das Material kühlt ab und kann erneut thermische Energie aufnehmen.

Um die Wärme schnell zu transportieren, setzt Qurie auf vakuumversiegelte Kammern, sogenannte Heatpipes. In diesen Röhren verdampft ein Medium wie Wasser oder Ethanol an den warmen Segmenten und kondensiert an den kühleren Stellen wieder. Rückschlagventile sorgen dabei für die gerichtete Zirkulation. Der entscheidende Vorteil: Es wird kein Kompressor zur Verdichtung benötigt.

30 Prozent weniger Strom: Realität oder Theorie?

Die theoretischen Aussichten sind vielversprechend. Mitgründer Christian Vogel gibt gegenüber dem PV Magazine an, dass die Technik mehr als 70 Prozent des thermodynamisch möglichen Wirkungsgrads erreichen könnte – herkömmliche Kompressor-Systeme liegen meist bei etwa 50 Prozent. Rein rechnerisch entspräche dies einer Stromersparnis von knapp 29 Prozent bei gleicher Wärmeleistung.

Allerdings betont das Fraunhofer IPM, dass diese Zahlen auf Simulationen basieren. Erste Projektphasen (Projekt ElKaWe) zeigten bei verfügbaren Materialien eine Effizienz, die in etwa auf dem Niveau aktueller Kompressorsysteme liegt. Ein valider Vergleich mit einem realen, seriennahen Gerät steht noch aus.

Der Weg zur Marktreife

Aktuelle Laborergebnisse zeigen erste Erfolge: Ein Prototyp aus vier Segmenten lieferte in Versuchen eine Kühlleistung von zwei Watt bei einem Temperaturunterschied von zwei Grad. Ein geplanter, größerer Prototyp mit 20 Segmenten soll rund 100 Watt leisten und einen Temperaturhub von 20 Grad bewältigen.

Für den industriellen Einsatz im Wohnhaus ist diese Leistung jedoch noch nicht ausreichend. Qurie plant deshalb als erste kommerzielle Anwendungen die Kühlung von Schaltschränken sowie Laser- und Photoniksystemen. Im April erhielt das Unternehmen 2,2 Millionen Euro an Investitionskapital, um diese industrielle Prototypenentwicklung voranzutreiben.

Eine Solaranlage als Beispiel für moderne Energiewende-Technik.

Ausblick: Herausforderung Skalierung

Langfristig peilt das Start-up Leistungsbereiche zwischen 100 Watt und zehn Kilowatt an. Die Skalierung auf Wohngebäude bleibt jedoch eine Hürde: Während bei konventionellen Wärmepumpen Skaleneffekte bei größeren Anlagen die Kosten senken, skaliert der Bedarf an elektrokalorischem Material linear mit der Leistung. Ob und wann die Technologie preislich mit den etablierten Systemen konkurrieren kann, bleibt offen.

Der Markt für Wärmepumpen in Deutschland entwickelt sich derweil weiter. Aufgrund strengerer EU-Vorgaben für fluorierte Kältemittel rückt Propan als natürliches Kältemittel immer stärker in den Fokus. Viele deutsche Hersteller haben ihre Systeme bereits erfolgreich auf dieses klimafreundliche Mittel umgestellt.