Weniger Klimaanlagen 02.12.2014, 10:21 Uhr

Hightech-Spiegel schickt Hitze von Gebäuden ins kalte All

Gebäude tagsüber kühl halten ohne zusätzlichen Energieeinsatz – ein neues Hightech-Material soll dies möglich machen. Die innovative Beschichtung reflektiert nicht nur die sichtbaren Sonnenstrahlen wie ein Spiegel, sondern schickt außerdem die unsichtbare Infrarot-Strahlung direkt ins kühle Weltall.

Doktorand Linxiao Zhu, Professor Shanhui Fan und sein Kollege Aaswath Raman sind Mitglieder des Teams, das die nergiesparende Hightech-Beschichtung entwickelt hat. 

Doktorand Linxiao Zhu, Professor Shanhui Fan und sein Kollege Aaswath Raman sind Mitglieder des Teams, das die nergiesparende Hightech-Beschichtung entwickelt hat. 

Foto: Norbert von der Groeben/Stanford University

Ingenieure der University of Stanford haben ein Material erfunden, das Häusern dabei hilft, auch tagsüber ihre Coolness zu bewahren. Die neue ultradünne Beschichtung schlägt dabei zwei Fliegen mit einer Klappe: Sie reflektiert das sichtbare Sonnenlicht, das auf das Gebäude trifft und leitet gleichzeitig die unsichtbare und ebenfalls warme Infrarot-Strahlung aus dem Gebäude heraus in die Weiten des kühlen Weltalls.

Weltall wird zum kosmischen Kühlschrank

Elektroingenieur Professor Shanhui Fan und sein Kollege Aaswath Raman haben die Beschichtung entwickelt und ihre neue Energiespar-Möglichkeit jetzt im Magazin Nature veröffentlicht. Die Beschichtung selbst ist nur 1,8 Mikrometer dick, das ist dünner als jede Aluminiumfolie. Sie besteht aus sieben Schichten Siliziumdioxid und Hafniumdioxid mit einer obersten Schicht aus Silber. Ihre innere Struktur ist so aufgebaut, dass sie Infrarot-Strahlung mit einer Frequenz ins Weltall ableitet, die die Luft in der Umgebung des Gebäudes nicht aufheizt.

Das könne man sich wie ein Fenster vorstellen, dass sich zum All öffnet, sagt Professor Fan. Photonische Herangehensweise nennen es die Forscher. Das Material ist durch seine komplexe Struktur Kühlkörper und Spiegel zugleich. Es reflektiert 97 Prozent der Sonnenstrahlung, die auf das Gebäude treffen würde und leitet gleichzeitig die thermische Infrarot-Strahlung aus dem Gebäude ab. Das Weltall dient dabei gewissermaßen als kosmischer Kühlschrank, in den die Wärme geschickt wird.

Noch wissen die Forscher nicht, wie sie Hitze des Gebäudes nach außen leiten

Zwar betonen die Wissenschaftler, dass die verwendeten Materialen so preiswert seien, dass sie auch für die Massenproduktion geeignet sind. Aber noch ist es nicht soweit, denn es gibt mindestens noch zwei technische Probleme zu lösen. Zunächst muss ein Weg gefunden werden, wie die Hitze aus dem Inneren des Gebäudes effektiv zur Beschichtung, die sich natürlich außen befindet, geleitet werden kann.

Weltall als Kühlschrank: Die Hightech-Beschichtung reflektiert nicht nur die sichtbaren Sonnenstrahlen wie ein Spiegel, sondern schickt außerdem die unsichtbare Infrarot-Strahlung direkt ins kühle All. 

Weltall als Kühlschrank: Die Hightech-Beschichtung reflektiert nicht nur die sichtbaren Sonnenstrahlen wie ein Spiegel, sondern schickt außerdem die unsichtbare Infrarot-Strahlung direkt ins kühle All. 

Foto: Fan Lab/Stanford University

Außerdem bereitet die Produktion bisher noch Schwierigkeiten. Der Prototyp des neuen Materials hat die Größe einer Pizza, aber zur effektiven Kühlung von Häusern müssten viel größere Paneele hergestellt werden. Falls das gelingt, so hoffen die Forscher, könnten sich die Energiekosten für Klimaanlagen aber deutlich reduzieren lassen. Immerhin gehen in den USA bis zu 15 Prozent der Energie, die in Gebäuden benötigt wird, in die Klimatisierung.

Cool Roofs reflektieren bis zu 90 Prozent der Sonneneinstrahlung

Diese Art präventiver Kühlung, bei der die Aufheizung des Gebäudekörpers verhindert werden soll, anstatt ihn aufwändig zu kühlen, wird auch anderswo erforscht. Zum Beispiel können spezielle Hausdächer mit einer stark reflektierenden Oberfläche zur Kühlung beitragen. Im sonnenreichen Arizona hat ein Wissenschaftler-Team die Cool Roofs, also die kühlen Dächer, entwickelt. Die Dachbeschichtung wirft bis zu 90 Prozent der Sonneneinstrahlung zurück. Ein Problem konnten die Forscher allerdings auch hier noch nicht lösen: Die Dächer kühlen nicht nur im Sommer, sondern auch im Winter. Das würde in vielen Regionen höheren Heizbedarf nach sich ziehen.

Von Gudrun von Schoenbeck

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