Robert Klatt
Ein stromloses Kühlsystem kann per Isolation, Verdunstung und Strahlung die Temperatur um neun Grad Celsius reduzieren.
Cambridge (U.S.A.). Klimaanlagen und Kühlschränke haben bereits jetzt einen großen Anteil am globalen Stromverbrauch. In den nächsten Jahrzehnten wird der Einsatz von Kühlsystemen laut einer Studie der Ca Foscari Universität Venedig angesichts des Klimawandels weiter zunehmen. Helfen soll hier eine innovative Kühllösung des Massachusetts Institute of Technology (MIT), die keinen Strom benötigt.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Cell Reports Physical Science besteht das Kühlsystem aus drei Schichten. Die Außenschicht ist ein Aerogel mit einer schwammartigen Struktur. Das Volumen des leichten und teiltransparenten Materials besteht fast komplett aus Luft. Es entstehen dadurch zahlreiche kleine Kammern mit sehr guten Isolationseigenschaften.
In der Mitte befindet sich ein Hydrogel, das ebenfalls eine schwammartige Struktur besitzt. Die kleinen Hohlräume sind bei diesem Material aber mit Wasser gefüllt, das bei der Verdunstung der Umgebungsluft Wärme entzieht. Außerdem gibt das Hydrogel Infrarotlicht ab. Die innerste Schicht besteht aus einem reflektierenden Material, das das Sonnenlicht zurückwirft und dadurch die Wärmeentwicklung verhindert.
Wie Zhengmao Lu erklärt, liegt die Innovation des Kühlsystems in der Kombination der drei Materialien.
„Die Neuheit hier ist, dass die Strahlungskühlung, die Verdunstungskühlung und die Wärmedämmung in einer Architektur vereint sind. Bisher bestand die Herausforderung darin, dass verdunstende Materialien die Sonnenabsorption oft nicht gut verkraften. Wenn diese anderen Materialien unter der Sonne sind, werden sie normalerweise erhitzt, so dass sie nicht in der Lage sind, eine hohe Kühlleistung bei der Umgebungstemperatur zu erreichen.“
In Experimenten konnte das stromlose Kühlsystem eine Temperaturabsenkung von bis zu 9,3 Grad Celsius erreichen.
Damit der maximale Kühlungseffekt dauerhaft erreicht werden kann, muss das System regelmäßig mit Wasser aufgefüllt werden. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit ist das etwa alle vier Tage nötig, bei hoher Luftfeuchte nur einmal pro Monat.
Laut den Entwicklern kann das System mit konventionellen Klimaanlagen kombiniert werden, um deren Stromverbrauch zu reduzieren. Bisher ist die stromlose Kühlung aber noch nicht marktreif. Die Wissenschaftler um Lu wollen im nächsten Schritt die Kosten des noch deutlich zu teuren Aerogels reduzieren.
Cell Reports Physical Science, doi: 10.1016/j.xcrp.2022.101068
