Statt Klimaanlage: Spiegel sollen Gebäude kühlen
Kühlen ohne Klimaanlage ist das Ziel von Aaswath Raman: Der Forscher von der Stanford-Universität hat ein Konzept entwickelt, Gebäude künftig ohne energieaufwendige Klimaanlagen zu kühlen. Er will die Wärme ins Weltall reflektieren.
Raman will die Dächer von Häusern mit Spiegeln auslegen. Die Spiegel haben eine spezielle Nanostruktur, die sowohl das Sonnenlicht reflektiert als auch Wärme abstrahlt. Das System soll ein Haus tagsüber bei greller Sonneneinstrahlung etwa fünf Grad unter die Außentemperatur kühlen.
Spiegel besteht aus mehreren Lagen
Der Spiegel besteht aus mehreren Schichten, die auf einem Substrat aus Silizium aufgebracht sind. Darauf liegen zwei dünne Schichten aus Silber und Titan und sieben Lagen aus Siliziumdioxid und Hafniumoxid, die sich abwechseln und unterschiedlich dick sind. Der ganze Spiegel ist gerade mal 1,8 Mikrometer dick.
Das System wirkt auf zweierlei Art und Weise. Zum einen reflektiert es das Sonnenlicht, das sonst das Gebäude erwärmen würde. So sollen immerhin 97 Prozent des Sonnenlichts vom Gebäude abgehalten werden. Zum anderen strahlt es Wärme aus dem Gebäude in Form von Infrarotstrahlung ins Weltall ab.
Forscher vermeiden Erwärmung der Atmosphäre
Dabei haben die Forscher auch daran gedacht, dass die Infrarotstrahlung die Atmosphäre nicht weiter aufheizen und so zum Klimawandel betragen sollte: Sie hat eine Frequenz, die die umgebende Luft nicht erwärmt.
Das Konzept hat mehrere Vorteile: So kann der Strom eingespart werden, der benötigt wird, um die Klimaanlagen zu betreiben. Außerdem wird es in den Städten, die derzeit von der Abwärme der Klimaanlagen aufgeheizt werden, wieder kühler.
Passive Kühlung spart Strom
Für die Kühlung werde global sehr viel Energie aufgewendet, schreiben die Forscher im Fachmagazin Nature(öffnet im neuen Fenster) . In den USA machten Klimaanlagen etwa 15 Prozent der Primärenergie aus, die Gebäude aufnehmen. "Eine passive Kühlungsstrategie ohne Stromaufnahme könnte somit einen wichtigen Einfluss auf den globalen Energieverbrauch haben."
Raman gehört zur Arbeitsgruppe von Shanhui Fan. Fan hat vor einigen Jahren das Konzept einer elektrischen Straße entwickelt: In die Fahrbahn sollen Spulen eingelassen werden, die ein Magnetfeld erzeugen. Über dieses wird elektrischer Strom an vorbeifahrende Elektroautos übertragen. Die Autos würden also beim Fahren ihre Akkus laden.
Prototyp auf dem Institutsdach
Die Forscher haben den Prototyp eines solchen Spiegels auf einem Institutsgebäude in Stanford aufgebaut und damit gezeigt, dass das System funktioniert. Allerdings hat dieser Spiegel nur den Durchmesser einer Pizza. Um ein Gebäude kühlen zu können, müsste er aber deutlich größer sein. Die Forscher glauben jedoch, dass sich Spiegel in geeigneten Größen und in großem Maßstab auf vorhandenen Anlagen produzieren ließen.
Ein anderes technisches Problem muss allerdings noch gelöst werden: Es fehlt noch ein Verfahren, die warme Luft aus dem Gebäude zu dem Spiegel zu leiten, um die Wärme dann ins Weltall abzustrahlen.