Kühlen ohne Klimaanlage: Neue Materialien gegen die Sommerhitze

Mehr Klimaanlagen sind nicht die einzige Antwort auf künftige Hitzewellen. Spezielle Farben, Folien und Beschichtungen könnten Gebäude energiearm und wirksam kühlen.

von Rachel Fieldhouse

Eine enge Gasse mit zahlreichen Klimaanlagen, die an den Außenwänden der Gebäude angebracht sind. Die Geräte sind in mehreren Reihen übereinander montiert. Im Vordergrund sind Mülltonnen und ein Fahrrad zu sehen. Die Szene vermittelt ein Gefühl von urbaner Dichte und technischer Infrastruktur. — © Taro Hama @ e-kamakura / Getty Images / Moment (Ausschnitt)
Sieht es in europäischen Städten auch irgendwann so aus wie hier in Singapur?

Während weite Teile Europas und Asiens im Sommer 2026 unter Rekordhitze leiden, dreht sich die Diskussion vor allem um eine naheliegende Möglichkeit, Menschen vor der Hitze zu schützen: mehr Klimaanlagen. In Ländern wie den USA, Japan oder Australien sind sie weitverbreitet, in europäischen Haushalten und in Ländern mit niedrigen Einkommen dagegen deutlich seltener anzutreffen. Doch Klimaanlagen sind teuer im Betrieb, verbrauchen enorme Mengen an Energie und geben zusätzlich Wärme an die Umgebung ab. Deshalb sei es keine nachhaltige Lösung, jedes Haus damit auszustatten, sagen Forschende. Stattdessen verweisen sie darauf, dass es bei Materialien, die Gebäude passiv kühlen, in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte gegeben habe und diese eine gute Alternative sein könnten.

Fast zehn Prozent des weltweiten Stromverbrauchs entfallen auf die Kühlung von Gebäuden, wie eine Übersicht in »Nature Reviews Clean Technology« zeigt. Dieser Anteil dürfte in den kommenden Jahrzehnten stark steigen, da Hitzewellen häufiger, intensiver und langanhaltender werden. Bis 2050 könnte der globale Strombedarf für die Gebäudekühlung um 210 Prozent gegenüber dem Niveau von 2024 zunehmen, während sich die Treibhausgasemissionen durch Klimaanlagen voraussichtlich verdreifachen.

Matthaios Santamouris, Professor für energieeffiziente Architektur an der University of New South Wales in Sydney und Mitautor der Studie, betont zwar, dass Klimaanlagen für besonders gefährdete Menschen lebensrettend sein können, etwa für Personen über 65 Jahre. Gleichzeitig verweist er aber auf die Nachteile der Technologie: Während extremer Hitzeperioden steige der Stromverbrauch durch den verstärkten Einsatz von Klimaanlagen sprunghaft an. Das belaste die Stromnetze und könne zu Ausfällen führen – was wiederum eine Gefahr sei für hitzeempfindliche Menschen.

Zudem tragen Klimaanlagen selbst zur Erwärmung von Städten bei, erklärt die Stadtklimatologin Negin Nazarian, ebenfalls an der University of New South Wales. Split-Systeme, die einzelne Räume kühlen, entziehen dem Gebäude Wärme und geben diese unmittelbar an die Umgebung ab. Die Wärme werde gewissermaßen »direkt vor der Haustür entsorgt«, sagt Nazarian. Dadurch entstehe ein Teufelskreis: Steigende Außentemperaturen führen zu einer stärkeren Nutzung von Klimaanlagen, die ihrerseits die Umgebung weiter aufheizen.

Auch die Betriebskosten erschweren vielen Menschen den Zugang zu Klimaanlagen. Besonders problematisch ist das für einkommensschwache Bevölkerungsgruppen, die den gesundheitlichen Risiken extremer Hitze übermäßig stark ausgesetzt sind, weil sie in kleinen, schlecht isolierten Wohnungen wohnen oder unter freiem Himmel arbeiten müssen. Schätzungen zufolge werden beispielsweise bis 2040 trotz vorhandener Stromversorgung bis zu 100 Millionen Familien in Indien, Mexiko, Indonesien und Brasilien keine Klimaanlage finanzieren können.

Eine alternative Lösung: Passive Strahlungskühlung

Santamouris sieht daher großes Potenzial in der passiven Kühlung von Gebäuden. Dabei werden Materialien und Bauelemente so gestaltet, dass sie die Temperatur regulieren, mit keinem oder nur minimalem Energieeinsatz. Bereits heute kommen in Bürogebäuden, Universitäten und anderen gewerblich genutzten Bauten automatisierte Jalousien und Lamellen zum Einsatz, die dem Sonnenstand folgen. Sie begrenzen den Wärmeeintrag ins Gebäude und reduzieren dadurch den Bedarf an Klimaanlagen.

Zu den spannendsten Entwicklungen zählt laut Nicole Miranda, Expertin für nachhaltige Kühlung an der University of Oxford, die sogenannte passive Strahlungskühlung. Diese basiert auf einem natürlichen Phänomen. Der größte Teil der von der Erde abgegebenen Wärme wird von der Atmosphäre absorbiert. Eine Ausnahme bildet jedoch das sogenannte atmosphärische Fenster: Wärmestrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 8 und 13 Mikrometern kann direkt ins Weltall entweichen. Technologien zur passiven Strahlungskühlung nutzen dies aus. Farben, Gläser, Gele und andere Baustoffe werden so entwickelt, dass sie die Strahlung in diesem Bereich besonders effektiv reflektieren.

Forschende haben zudem Materialien entwickelt, die aus mehreren Schichten bestehen oder Luftblasen beziehungsweise mikroskopische Hohlräume enthalten und dadurch Wärme besser zurückwerfen. So enthalten bestimmte Farben mikroskopisch kleine Kügelchen aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid, die das Licht streuen und die Wärmeabgabe an die Atmosphäre erhöhen. Eine solche Beschichtung konnte die Temperatur der behandelten Oberfläche im Experiment um rund fünf Grad Celsius senken, und sie reflektierte 97 Prozent der einfallenden Sonnenenergie.

»Im Grunde wirken diese Materialien wie passive Klimaanlagen«Matthaios Santamouris, Professor für energieeffiziente Architektur

Darüber hinaus arbeiten Wissenschaftler an Materialien, die Strahlungskühlung mit Verdunstung kombinieren. Die meisten dieser Ansätze befinden sich allerdings noch im Prototyp- oder Teststadium. Manche bestehen aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften, andere aus einer Mischung verschiedener Partikel. Ein Beispiel ist eine im Jahr 2021 entwickelte Kunststofffolie, die ein wasserbindendes Hydrogel enthält. Dieses nimmt nachts Wasserdampf aus der Luft auf und kühlt am Tag durch Verdunstung. Eine wasserabweisende Deckschicht unterstützt die Wärmeabgabe und verbessert die Kühlleistung des Hydrogels. Bei direkter Sonneneinstrahlung konnte die Folie die Oberflächentemperatur um rund sieben Grad Celsius senken.

Im Grunde wirkten diese Materialien wie passive Klimaanlagen, sagt Santamouris. Sie ließen sich auf Dächern installieren, um sowohl die Innentemperatur als auch den Bedarf an aktiver Kühlung zu senken.

Für Nazarian reicht die technologische Entwicklung allein jedoch nicht aus. Es brauche politische Vorgaben und bauliche Standards, die den Einsatz passiver Kühlmethoden in Neubauten fördern oder sogar verpflichtend machen. Gleichzeitig sollten solche Maßnahmen mit Strategien zur Kühlung des städtischen Außenraums kombiniert werden. »Wir müssen dieses Problem aus verschiedenen Perspektiven angehen«, sagt sie.