Die Ingenieurin, die Kältetechnik revolutioniert

Wer Jingyuan Xu im Labor beobachtet, sieht eine hochkonzentrierte Wissenschaftlerin. Zwischen Metalllegierungen und Sensoren testet sie Materialien, die sich beim Dehnen erhitzen und beim Entspannen wieder abkühlen. In diesem Effekt sieht sie die Zukunft der Kühlung. „Mir geht es darum, eine nachhaltige Technik voranzubringen und zur Klimawende beizutragen“, sagt Xu. Außerdem möchte sie Wissenschaftlerinnen bestärken, sich in diesem Forschungsfeld aktiv einzubringen.

Seit 2023 leitet die 34-Jährige die Forschungsgruppe für Zero-emission Thermal Technologies am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Jetzt wurde sie für ihre Forschung mit dem L’Oréal-UNESCO-Förderpreis „For Women in Science“ ausgezeichnet. 

Ihr Ansatz ist die sogenannte elastokalorische Kühlung, ein Verfahren ohne klimaschädliche Kältemittel. Es nutzt Materialien, die sich wie Formgedächtnislegierungen verhalten und unter Zug ihre Temperatur ändern. „Beim Dehnen werden sie heiß, beim Entspannen wieder kalt“, sagt Xu. Diese spannungsbedingte Temperaturdifferenz lässt sich zum Kühlen oder Heizen einsetzen.

Gerade der Bedarf an effizienter Kühlung ist groß: Rund zwei Milliarden Klimageräte und eine Milliarde Ventilatoren verbrauchen heute etwa 20 Prozent des weltweiten Gebäudestroms. Noch dominiert die alte Kompressionstechnik mit gasförmigen Kältemitteln, von denen einige äußerst klimaschädlich sind. Xus Verfahren setzt dagegen auf feste Materialien, die nicht entweichen können.

Deutschland als Ort für angewandte Forschung

Jingyuan Xus Weg in die Wissenschaft begann in China. „Ich wuchs in Wuhan auf, einer Stadt mit extrem heißen Sommern und sehr kalten Wintern“, erinnert sie sich. „Kühlung und Heizung waren für unser tägliches Leben sehr wichtig.“ Erst während ihres Studiums erfuhr sie, dass herkömmliche Systeme umweltschädliche Gase freisetzen. „Da wusste ich: Ich will zur Entwicklung der nächsten Generation nachhaltiger Kühlsysteme beitragen.“

Nach ihrer Promotion an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften forschte Xu an der University of Cambridge und am Imperial College London. „In China habe ich mein technisches Verständnis entwickelt“, sagt Xu. „In Großbritannien arbeitete ich dann in einem internationalen Umfeld. In Deutschland, insbesondere am KIT, fand ich hervorragende Bedingungen, um Forschung in praktische Technologien umzusetzen.“

Besonders geprägt hat sie Professorin Simone Hochgreb in Cambridge, erzählt sie, „eine sehr starke Frau“. „Sie ermutigte uns, bei der Herangehensweise an Probleme kreativ zu sein und unkonventionelle Ideen zu verfolgen.“ Diese Haltung will Xu nun an ihr eigenes Team weitergeben.

Noch ist die Kühltechnik nicht marktreif. „Die größte Herausforderung ist es, dafür zu sorgen, dass die Materialien auch im fertigen Gerät noch lange haltbar bleiben“, erklärt Xu. Derzeit konzentriert sich ihr Team auf Mikrokühlung für Elektronik, Sensoren oder Chips. Langfristig soll die Technologie auch in Klimaanlagen oder Kühlschränken zum Einsatz kommen. Auf der Hannover Messe präsentierte Xu kürzlich einen Prototypen. Es gab erstes Interesse aus der Industrie, doch Xu betont: „Diese Zusammenarbeit steht erst am Anfang, denn es handelt sich um eine neue Kühltechnologie, die Zeit für die Entwicklung braucht.“

Trotz mehr als 70 Fachartikeln, einem Buch, 15 Patenten, zahlreichen Vorträgen und nun dem L’Oréal-UNESCO-Förderpreis bleibt Xu bescheiden. „Persönlich bedeutet mir diese Auszeichnung sehr viel“, sagt sie. „Sie ist eine Anerkennung meiner Forschungsleistung und auch der Teamarbeit hinter unserer Forschung. Das ermutigt mich, meine Arbeit an nachhaltiger Kühlung und Heizung fortzusetzen.“ Gleichzeitig sei der Preis ein Auftrag, der ihr besonders wichtig ist: „Ich hoffe, dass ich mehr junge Wissenschaftlerinnen im Ingenieurwesen inspirieren kann.“

Jungen Forscherinnen rät sie, ihre Leidenschaft und ihre Neugier zu nutzen. Entscheidend sei es, sich Mentorinnen und Mentoren zu suchen, Ideen zu teilen und an sich selbst zu glauben. „Du bist immer stärker, als du denkst.“

Seit vier Jahren lebt Xu mit ihrer Familie in der Nähe des Schwarzwalds. „Ich genieße es, Zeit in der Natur zu verbringen. Wenn wir am Wochenende Zeit haben, gehen wir im Wald spazieren.“ Das Leben in Deutschland gefällt ihr, nur die Sprache ist noch eine Herausforderung. „Aber ich lerne fleißig, um in Zukunft gut Deutsch sprechen zu können.“