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pte20201022002 Forschung/Entwicklung, Umwelt/Energie

Radiative Kühlung: Material ersetzt Klimaanlagen

Südkoreanische Forscher überziehen poröses anodisches Aluminium einfach mit Siliziumdioxid


Im Labor: Experimente mit dem neuen Material (Foto: postech.ac.kr)
Im Labor: Experimente mit dem neuen Material (Foto: postech.ac.kr)

Pohang/Seoul (pte002/22.10.2020/06:05) - Wissenschaftler der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) http://postech.ac.kr und der Korea University http://www.korea.edu haben ein neues Material entwickelt, das umweltschädliche Klimaanlagen überflüssig machen soll. Hierfür überziehen sie poröses anodisches Aluminium mit einer dünnen Schicht aus Siliziumdioxid, um sich das natürliche Phänomen der radiativen Kühlung nutzbar zu machen. Dadurch gibt ein Objekt eine niedrigere Temperatur ab als seine Umgebung - das funktioniert auch bei direkter Sonneneinstrahlung.

"Energieverbrauch im Zentrum"

"In Anbetracht der Tatsache, dass der Energieverbrauch durch Umweltverschmutzung und die Beschränkungen von fossilen Brennstoffen immer mehr ins Zentrum rückt, kommt Versuchen, die Temperatur zu senken, ohne dafür Energie zu verschwenden, eine wichtige Bedeutung zu", so Junsuk Rho, Professor am Department of Mechanical Engineering and Chemical Engineering an der POSTECH. Eine Möglichkeit in diesem Zusammenhang sei die sogenannte radiative Kühlung, die auch als "Strahlungskühlung" bezeichnet wird. "Sie erlaubt es Objekten, weniger Energie von der Sonne aufzunehmen, indem mehr radiative Hitze abgegeben wird", erläutert der Forscher.

Genau genommen funktioniert das Prinzip folgendermaßen: Alle Objekte geben thermische Strahlung ab. Wenn dies in Richtung Himmel geschieht, wird ein Teil davon von der Atmosphäre absorbiert und reflektiert. Ein weiterer Teil, der in einem bestimmten Frequenzbereich liegt, entkommt in die Hochatmosphäre und den Weltraum, wo es deutlich kälter ist. "Dies kann dazu führen, dass sich das abstrahlende Objekt unter die Temperatur seiner Umgebungsluft abkühlt", so Rho.

Abkühlung von bis zu 6,1 Grad Celsius

Im Vergleich zu konventionellen Kühltechnologien steckt der Ansatz der radiativen Kühlung heute aber noch in seinen Kinderschuhen. Vor allem für größere Flächen gibt es bislang keine praktikable Einsatzmöglichkeit, wie auch der Forscher aus Korea betont. Dieser hat mit seinem Team eine recht simple Lösung entwickelt: "Wenn wir einfach poröses anodisches Aluminium mit einer dünnen Schicht aus Siliziumdioxid überziehen, können wir einen deutlichen Kühlungseffekt erzielen."

Bei Experimenten haben Rho und seine Kollegen gezeigt, dass eine mithilfe der beschriebenen Methode optimierte Struktur tatsächlich in der Lage ist, eine Reflektivität von 86 Prozent des Spektralbereichs der Sonne und ein Strahlungsvermögen von 96 Prozent zu erreichen. Mit einer dünnen Schicht des Materials lässt sich demnach sogar während des Tages bei stärkster Sonneneinstrahlung eine Abkühlung von bis zu 6,1 Grad Celsius erzielen. "Dieses Material lässt sich leicht herstellen und wird, wenn es auf Heizungs- und Kühlsysteme angewandt wird, einige Umweltprobleme lösen", ist Rho abschließend überzeugt.

(Ende)
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