Durch den Klimawandel und die zunehmenden Hitzewellen werden Kühlungstechnologien inzwischen auch bei uns immer notwendiger. Das Problem jedoch: Herkömmliche Klimaanlagen sind echte Stromfresser und heizen die Stadtluft zusätzlich auf. Eine Kühlung durch Erdwärme oder Fernkälte wäre umweltfreundlicher, ist aber aufwendig und nicht überall machbar.
Passive Strahlungskühlung statt stromfressender Klimaanlage
Aber es gibt eine Alternative: Forschende haben erste Systeme entwickelt, die Gebäude passiv kühlen, indem sie überschüssige Hitze als Infrarotstrahlung abgeben. „Die Materialien solcher Strahlungskühlsysteme setzen Infrarotstrahlung im Bereich des atmosphärischen Fensters zwischen acht und 13 Mikrometer Wellenlänge frei. In diesem Bereich ist die Erdatmosphäre durchlässiger für Wärmestrahlung“, erklären Ivan Alberto Cruz Garcia vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und seine Kollegen.
Die Wärme wird dadurch passiv bis ins Weltall abgestrahlt und die Oberfläche des Kühlsystems wird kälter. Diese Kälte kann nun genutzt werden, um beispielsweise durch dieses Kühlsystem strömende Luft abzukühlen und ins Gebäude zu leiten. Allerdings gibt es auch dabei einen Haken: Solche passiven Kühlsysteme brauchen Platz, denn je größer die Abstrahlungsfläche, desto effektiver sind sie. Doch auf Hausdächern ist dieser Platz oft begrenzt – vor allem wenn auch noch Photovoltaik- und Solarthermieanlagen installiert werden sollen.
Drei Systeme in einem
Eine Lösung für dieses Platzproblem haben nun Cruz Garcia und sein Team gefunden. Sie haben ein Kombi-System entwickelt, das gleichzeitig Kühlung, Strom und Wärme erzeugen kann – auf einer Fläche. „Wir haben die Strahlungskühlung durch die Komponente zur Nutzung der Solarenergie ergänzt. So wird aus einer einzelnen Oberfläche ein multifunktionales Energiesystem“, erklärt Seniorautor Gan Huang vom KIT. In diesem System liegt zuoberst der Strahlungskühler, darunter das Photovoltaikmodul und als unterstes ein Wärmekollektor für die Solarthermie.
