Prof. Dr. Volker Wittwer, Dr. Ekkehard Jahns und Dr.-Ing. Peter Schossig fanden einen Weg, um hohen Wohnkomfort ohne Bedarf an elektrischer Energie und damit Klima schonend zu gewährleisten. Volker Wittwer war Gründungsmitglied des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE – des größten europäischen Solarforschungsinstituts – und bis Mitte des Jahres dessen stellvertretender Leiter. Ekkehard Jahns ist Manager für die weltweite Produktentwicklung von Polymeren für Architectural Coatings bei der BASF SE. Er hat langjährige Erfahrung in der Mikroverkapselung in das Projekt eingebracht. Peter Schossig ist seit 1995 im Bereich der thermischen Energienutzung aktiv und leitet seit 2005 die Gruppe „Thermisch aktive Materialien und solare Kühlung“ am ISE.

Die Grundlage der von den drei Forschern entwickelten Innovation bilden Latentwärmespeicher oder Phasenwechsel-Materialien (Phase Change Materials, PCM). Der Nutzen dieser Werkstoffe basiert auf einem physikalischen Effekt: Beim Übergang vom festen in den flüssigen Zustand nimmt ein PCM große Mengen an Energie aus der Umgebung auf, ohne sich selbst zu erwärmen. Die aufgenommene Wärme wird in ihrem Inneren „versteckt“. Wenn dies bei einer bestimmten Temperatur etwa zwischen 21 und 26 Grad Celsius geschieht, lässt sich mithilfe von Latentwärmespeichern verhindern, dass sich Wohn- oder Büroräume im Sommer über diesen angenehmen Temperaturbereich hinaus aufheizen.

Um Latentwärmespeicher als Bestandteil von Baustoffen nutzbar zu machen, ersannen Volker Wittwer und Peter Schossig am Fraunhofer ISE einen Trick. Er besteht darin, einzelne Tröpfchen des Speichermaterials in winzige Hülsen zu verpacken – Experten sprechen von Mikroverkapselung. Ekkehard Jahns entwickelte bei der BASF die dafür nötige Technologie und stieß auf Paraffinwachs als geeigneten Latentwärmespeicher. Die Wachströpfchen werden in wenige Mikrometer kleinen Kügelchen aus Acrylglas eingeschlossen. Diese Mikrokapseln lassen sich leicht in Baustoffen wie Mörtel, Gips und Holz integrieren und sind sehr robust: Bohren oder Nageln kann ihnen nichts anhaben. Durch ihre insgesamt große Oberfläche bewirken die zahlreichen Speicherkapseln einen raschen Wärmeaustausch. Da sie die Wärme, die sie tagsüber aufnehmen, nachts wieder abgeben, dämpfen sie Temperaturschwankungen und schaffen ein ausgeglichenes Raumklima.

Die Forscher starteten Mitte der 1990er-Jahre mit der Entwicklung von Latentwärmespeichern für Gebäude. 2004 brachte die BASF eine erste damit ausgerüstete Gipsbauplatte auf den Markt. Seit 2008 produziert das Unternehmen die kühlen Mikrokapseln als Massenprodukt. Sie kamen bereits bei etlichen Bauprojekten zum Einsatz und stoßen bei Bauherren und Architekten weltweit auf reges Interesse. Baustoffe mit PCM-Kapseln bieten im Sommer Schutz gegen Überhitzung und können sogar herkömmliche - „Strom fressende“ – Kühlanlagen ganz oder teilweise ersetzen.