Strahlungskühlung: Solarsystem erzeugt Strom, wärmt und kühlt, alles gleichzeitig
Ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)(öffnet im neuen Fenster) und der Stanford University, USA, hat eine neue Art der heimischen Energieversorgung entwickelt. Damit soll mit einem Solarsystem auf ein und derselben Fläche die Erzeugung von Wärme, Strom und Kühlung realisierbar werden.
Der Prototyp kombiniert Photovoltaik mit einer passiven Strahlungskühlung. Auf dem Hausdach oder an der Fassade kann damit Wasser erwärmt, Wärme aus Innenräumen abgegeben und Strom ins Hausnetz eingespeist werden.
Das gelingt mit einer transparenten, beschichteten Siliziumoxidplatte. Sonnenlicht kann ungehindert passieren und trifft hinter der Schicht auf einen Kollektor, der Wärme und Strom erzeugt.
Das Gegenteil des Treibhauseffekts
Gleichzeitig gibt die besondere Schicht Infrarotstrahlung in den Weltraum ab. Das gelingt, weil die Frequenz der Strahlung dem sogenannten atmosphärischen Fenster(öffnet im neuen Fenster) entspricht. In einer bestimmten Wellenlänge kann Wärmestrahlung fast ungehindert durch die Atmosphäre abstrahlen.
Diesen Effekt nutzt das Forschungsteam und kann allein durch die rein passive Abstrahlung eine Abkühlung von 6,5 °C gegenüber der Umgebungstemperatur erreichen. Hinter der Beschichtung erhitzt sich der Kollektor auf eine Temperatur von 111 °C, die für die Wärmeerzeugung genutzt werden kann. Die elektrische Leistung des Prototyps liegt bei 61 Watt pro Quadratmeter.
Die Studie zum Aufbau des Solarsystems, das die Energie des sichtbaren Lichts und der Wärme der Infrarotstrahlung entkoppeln kann, wurde in Cell reports Physical Science(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht.
Praktische Anwendung überall denkbar
Die Forschungsgruppe hofft, mit dem System eine bisher kaum beachtete erneuerbare Energiequelle nutzen zu können: die im Grunde unbegrenzte Aufnahmefähigkeit des umgebenden Weltalls für Wärme. Wird diese überschüssige Energie direkt ins Weltall abgestrahlt, muss zudem kein Strom für Klimaanlagen aufgewendet werden, die in Summe sogar einen Wärmeüberschuss produzieren.
Neben Wohnhäusern, deren limitierte Dachfläche gleich drei Aufgaben in einem Gerät erfüllen könnten, wären zum Beispiel auch Rechenzentren, die gleichzeitig Strom- und Kühlungsbedarf aufweisen, perfekte Kandidaten, um die Neuentwicklung einzusetzen.
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