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Prototyp strahlt effizient Wärme ab – Abkühlung von fünf Grad erreicht – Großes Stromsparpotenzial
Stanford (USA) - Klimaanlagen kühlen längst nicht mehr nur Büros und Wohnungen in sonnenreichen Städten. Weltweit sind die Stromfresser sogar in klimatisch gemäßigten Regionen auf dem Vormarsch. Eine sparsamere Alternative haben nun Wissenschaftler in Kalifornien entwickelt: Mit nanostrukturierten Spiegelflächen wollen sie Innenräume passiv ohne Klimaanlage kühlen. Ihr Ziel: den Stromverbrauch, der sich etwa in den USA jährlich auf knapp 200 Milliarden Kilowattstunden summiert, drastisch zu senken. In der Fachzeitschrift „Nature“ präsentieren die Forscher nun einen ersten Prototyp, mit dem die Umgebungsluft passiv um fünf Grad abgekühlt werden konnte.
„Eine sich stetig erwärmende Welt braucht Kühltechniken, die keinen Strom verbrauchen“, sagt Aaswath Raman vom Ginzton Laboratory in Stanford. Um dieses Ziel zu erreichen, optimierte er mit seinen Kollegen einen mehrschichtigen, Wärmestrahlung aussendenden Werkstoff. So strahlt der neue Prototyp nicht nur Wärme effizient ab, sondern reflektiert dank einer ausgeklügelten Schichtstruktur gleichzeitig 97 Prozent des tagsüber einfallenden Sonnenlichts.
Grundlage des passiv kühlenden Spiegels bildet ein Silizium-Wafer mit 20 Zentimetern Durchmesser. Auf diesen Träger deponierten Raman und Kollegen zuerst hauchdünne Schichten aus Titan und hoch reflektierendem Silber. Dieser Spiegel konnte Sonnenlicht bereits sehr gut reflektieren und damit ein Aufheizen während eines Sonnentages vermeiden. Doch der Clou liegt in sieben weiteren Schichten aus den dielektrischen Materialien Siliziumdioxid und Hafniumdioxid. Dank dieses Aufbaus konnte der Spiegel zusätzlich Wärme aus der Umgebung aufnehmen und abstrahlen. Während eines Pilotversuchs auf dem Dach des Institutsgebäudes in Stanford ließ sich die Luft unter dem Spiegel um 4,9 Grad abkühlen.
