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Materialwissenschaft: Passiv kühlende Schichten

Systeme technisch zu kühlen, kostet viel Energie. Abhilfe könnte eine neue Beschichtung schaffen, die Forscher der Stanford University (USA) entwickelt haben: Mehrere Lagen aus Silizium- und Hafniumdioxid, die zusammen knapp zwei Mikrometer (millionstel Meter) dick sind, geben in der Summe mehr Wärme ab, als sie durch Absorption von Licht und Umgebungswärme aufnehmen.

Das Material reflektiert fast das gesamte einfallende Sonnenlicht und erhitzt sich deshalb kaum. Zudem setzt es einen Teil seiner Wärmeenergie in Form von Infrarotstrahlung frei. Normalerweise würde diese Strahlung die Umgebungsluft erwärmen und diese wiederum die Beschichtung, so dass sich die Temperaturen lediglich angleichen würden. Das Material emittiert die Wärmeenergie allerdings als besonders langwellige Infrarotstrahlung, die nicht mit der Umgebungsluft wechselwirkt, sondern stattdessen ungehindert die Atmosphäre passiert und in den Weltraum entweicht. Auf diese Weise nimmt es eine Temperatur an, die tatsächlich um bis zu fünf Grad unterhalb jener der Umgebung liegt.

Noch ist das Verfahren nicht so weit ausgereift, dass man damit ganze Gebäude kühlen könnte: Der Prototyp besitzt bislang nur die Größe eines Tellers. Zudem müsste die Beschichtung die Wärme aus dem Inneren des Hauses effizient aufnehmen und nach außen abstrahlen. Gelänge dies allerdings großflächig, ließe sich damit der weltweite Energieverbrauch beträchtlich reduzieren, gehen doch beispielsweise fast 15 Prozent des Stromverbrauchs in den USA auf die Nutzung von Klimaanlagen zurück.

Februar 2015

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Februar 2015

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