Die Entwicklung von intelligenten Farben und kühlenden Beschichtungen, die in der Lage sind, die Oberflächentemperatur ohne Stromverbrauch zu senken, weckt große Erwartungen in einem Kontext von immer intensiveren Hitzewellen und wachsendem Druck auf die Stromnetze.
Unternehmen wie SkyCool Systems und internationale Forschungsteams fördern die Anwendung von strahlenden Kühlungstechnologien, einer passiven Lösung, die laut Daten von MIT Technology Review die Nachfrage nach Klimaanlagen erheblich reduzieren soll.
Das Prinzip der strahlenden Kühlung
Die strahlende Kühlung basiert auf der natürlichen Fähigkeit von Objekten, die tagsüber angesammelte Wärme abzugeben. Qiaoqiang Gan, Professor für Materialwissenschaften an der König-Abdullah-Universität in Saudi-Arabien, erklärte, dass sich die Metalldächer von Autos nachts abkühlen, weil sie Wärme an den Himmel abgeben und sogar Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur erreichen können.
Dieser Prozess, der seit Jahrhunderten in Kulturen aus Iran, Nordafrika und Indien bekannt ist, wurde genutzt, um Eis herzustellen oder reflektierende Dächer zu entwerfen, die die Wärme in Wohnhäusern reduzierten. „Die strahlende Kühlung ist universell; sie existiert in unserem täglichen Leben“, betonte Gan.
Das Prinzip besteht darin, den größten Teil der Sonnenstrahlung zu reflektieren und die verbleibende Wärme in Form von Infrarotstrahlung durch das sogenannte atmosphärische Fenster entweichen zu lassen, ein Wellenlängenbereich, der von der Atmosphäre nicht absorbiert wird und die Wärme direkt in den Weltraum abgeben lässt.
Von photonischen Filmen zu zugänglichen Beschichtungen
Die ersten Experimente im Jahr 2014 verwendeten fortschrittliche photonische Filme, um die Wärmeabgabe zu maximieren. Heute priorisiert der Sektor einfachere und robustere Materialien: Keramikdächer, reflektierende Polymere und Filme auf Basis von Nanomaterialien.
Startups wie SkyCool Systems, Planck Energies, Spacecool und i2Cool konkurrieren bei der Vermarktung von Beschichtungen, die mindestens 94 % der Sonnenstrahlung reflektieren und in feuchten tropischen Klimazonen sogar über 97 % erreichen.
SkyCool Systems erklärte, dass ihr Film, der auf Paneelen und Dächern aufgetragen wird, die Erwärmung unter der Sonne verhindert und Infrarotwärme in den Himmel abstrahlt, wodurch das Kühlen das ganze Jahr über, Tag und Nacht, aufrechterhalten wird.
Anwendungen in Gebäuden und Textilien
Die Implementierung dieser Beschichtungen geht über konventionelle reflektierende Dächer hinaus. Sie wurden in Supermärkten in Kalifornien und in Pavillons wie dem der Expo 2025 in Japan installiert.
Das Konzept erstreckt sich auch auf reflektierende Textilien, um Menschen zu schützen, die extremer Hitze ausgesetzt sind. Gan bemerkte, dass bereits mit T-Shirts und Sportbekleidung experimentiert wird, um eine passive persönliche Kühlung zu erreichen.
Energie- und Klimaauswirkungen
Daten zeigen, dass der Einsatz dieser intelligenten Farben Innenräume bis zu 5 °C unter der Umgebungstemperatur ohne Klimaanlage halten kann.
- Als Ergänzung zu bestehenden Systemen verbessern sie die Energieeffizienz um 10 % bis 40 %.
- Als Ersatz für Klimaanlagen reduzieren sie den Energieverbrauch um bis zu 80 % oder 90 %.
- Thermografische Bilder zeigen, dass behandelte Bereiche Temperaturen bis zu 35 °C niedriger erreichen als nicht beschichtete Bereiche.
Einschränkungen und Umweltherausforderungen
Die Leistung hängt von externen Faktoren wie Wolken, Staub oder Verschmutzung ab, die die Sonnenreflexion und den Wärmetransfer beeinflussen. Zudem verlieren viele Beschichtungen nach Jahren der Exposition ihre reflektierenden Eigenschaften.
Eine zusätzliche Herausforderung ist die Verwendung von Fluorpolymeren wie Teflon: widerstandsfähig und kostengünstig, aber als „ewige Chemikalien“ bekannt, da sie schwer abbaubar sind. Die Herausforderung besteht darin, die technischen Eigenschaften ohne diese Materialien zu erhalten.
Experten sind sich einig, dass die strahlende Kühlung keine alleinige Lösung für den Klimawandel sein wird und die Klimaanlage nicht vollständig ersetzen kann. Dennoch macht ihre Skalierbarkeit und niedrige Kosten sie zu einem wichtigen Werkzeug, um Gebäude und Kleidung an steigende Temperaturen und die globale Energiekrise anzupassen.
