Wie kühlt man Gebäude ohne Strom? Strahlwärme in den Weltraum

Ein neues superdünnes Material kann Gebäude kühlen, ohne Elektrizität zu benötigen, indem es Wärme direkt in den Weltraum strahlt, sagen Forscher.

Zusätzlich zu Kühlbereichen, die keinen Zugang zu elektrischer Energie haben, könnte das Material dazu beitragen, die Nachfrage nach Elektrizität zu reduzieren, da die Klimatisierung fast 15 Prozent des Stromverbrauchs von Gebäuden in den Vereinigten Staaten ausmacht.

Das Herz des neuen Kühlers ist ein nur 1,8 Mikrometer dickes mehrschichtiges Material, das dünner ist als die dünnste Aluminiumfolie. Im Vergleich dazu ist das durchschnittliche menschliche Haar etwa 100 Mikrometer breit. [Top 10 verrücktesten Umweltideen]

Dieses Material besteht aus sieben Schichten Siliziumdioxid und Hafniumdioxid auf einer dünnen Silberschicht. Die Dicke jeder Schicht lässt das Material sichtbare und unsichtbare Formen des Lichts so biegen, dass es kühlende Eigenschaften hat.

Unsichtbares Licht in Form von Infrarotstrahlung ist eine Schlüsselart, durch die alle Objekte Wärme abgeben. "Wenn Sie eine Infrarotkamera verwenden, können Sie sehen, dass wir alle im Infrarotlicht leuchten", sagte Co-Autor Shanhui Fan, Elektroingenieur an der Stanford University in Kalifornien.

Eine Art, wie dieses Material dazu beiträgt, die Dinge kühl zu halten, besteht darin, dass es als hochwirksamer Spiegel dient. Durch die Reflektion von 97 Prozent Sonnenlicht wird verhindert, dass sich das Gehäuse aufheizt.

Wenn dieses Material Wärme absorbiert, sorgt seine Zusammensetzung und Struktur dafür, dass es nur sehr spezifische Wellenlängen der Infrarotstrahlung aussendet, die die Luft nicht absorbiert, so die Forscher. Stattdessen kann diese Infrarotstrahlung die Atmosphäre verlassen und in den Weltraum hinausgehen.

"Die Kälte des Universums ist eine riesige Ressource, von der wir profitieren können", sagte Fan der Live Science.

Die Wissenschaftler testeten an einem klaren Wintertag in Stanford, Kalifornien, einen Prototyp ihres Kühlers und stellten fest, dass er selbst unter Sonnenlicht fünf Grad Celsius kühler als die Umgebungsluft sein könnte.

"Dies ist eine sehr neue und außerordentlich einfache Idee", sagte Eli Yablonovitch, Photonik-Kristallexperte an der Universität von Kalifornien, Berkeley, der nicht an dieser Forschung teilnahm.

Die Forscher schlugen vor, dass die Kosten und die Leistung ihres Materials im Vergleich zu anderen Klimaanlagen auf dem Dach, wie sie von Solarzellen erzeugt werden, günstig sind. Das neue Gerät könnte auch mit diesen anderen Technologien zusammenarbeiten, sagten die Forscher.

Jedoch warnten die Wissenschaftler, dass ihr Prototyp nur ungefähr 8 Zoll (20 Zentimeter) über die Größe von ungefähr der Größe einer persönlichen Pizza misst. "Wir skalieren jetzt die Produktion, um größere Proben zu erstellen", sagte Fan. "Um Gebäude zu kühlen, müssen Sie wirklich große Flächen abdecken."

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse heute (26. November) in der Zeitschrift Nature ausführlich beschrieben.

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