Es ist wieder soweit: Ein paar Tage Frühling und wir spüren bereits, dass es wieder ein sehr heißer Sommer wird und unsere Häuser sich in Öfen verwandeln. Wir wissen, dass wir zur Bekämpfung der Hitze auf Klimaanlagen zurückgreifen werden, energieintensive kleine Monster, die zum CO2-Ausstoß beitragen. Aber was wäre, wenn es eine Möglichkeit gäbe, Räume kühl zu halten, ohne die Umwelt zu beeinträchtigen?
Es ist jedes Jahr eine Herausforderung Lassen Sie uns mögliche Lösungen posten. Und genau das hat auch ein Team der University of Notre Dame in den USA gesammelt. Ihre Lösung ist ebenso einfach wie genial: ein „intelligentes“ Glas, das Wärme blockiert und gleichzeitig Licht durchlässt. Lassen Sie uns gemeinsam sehen, wie diese Erfindung funktioniert.
Der unsichtbare Feind: Wärmewellenlängen
Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Professor Tengfei Luo veröffentlichte eine Studie in der Zeitschrift Cell Reports Physical Science (Ich verlinke es hier) nach Titel "Weitwinkel-Spektralfilter für energiesparende Fenster, entwickelt durch Quanten-Annealing-verstärktes aktives Lernen„. Wie der Titel vermuten lässt, beschreibt der Artikel die Entwicklung einer Art Beschichtung, die darauf abzielt, den Energieverbrauch von Gebäuden zu senken und den Einsatz von Klimaanlagen zu reduzieren.
Die innovative Beschichtung ist in der Lage, Infrarot- und Ultraviolettlicht zu blockieren und dennoch sichtbares Licht durchzulassen, unabhängig vom Sonnenstand.
Es ist wichtig zu wissen, dass Infrarot und Ultraviolett die Wellenlängen sind, die für unerwünschte Wärme in Innenräumen verantwortlich sind.
Ein Silikonpolymer für mehr Effizienz
Herkömmliche Fensterabdeckungen sind meist auf optimale Leistung ausgelegt wenn die Sonnenstrahlung sie in einem Winkel von 90 Grad durchdringt. Leider ändert sich der Einfall des natürlichen Lichts je nach Stunden und Jahreszeiten ständig. Das bedeutet vereinfacht gesagt, dass diese Lösungen ihre Grenzen haben.
Um dieses Problem zu lösen, entwickelten Professor Tengfei Luo und seine Kollegen eine Fensterabdeckung bestehend aus ultradünnen Schichten aus Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Titanoxid auf einer Glasbasis. Als ob das nicht genug wäre, fügten sie der Mischung ein mikrometerdickes Silikonpolymer hinzu, um die Wärmestrahlung besser ins Vakuum, also außerhalb des Gebäudes, zurückzuführen.
Quantencomputing im Dienste der Energieeinsparung
Mithilfe von Quantencomputern konnten die Forscher die optimale Konfiguration bestimmen, um die Lichtdurchdringung zu maximieren und gleichzeitig die Einwirkung wärmeerzeugender Wellenlängen abzuschwächen.
Dank Simulationen entdeckte das Team, dass ihre transparente Beschichtung könnte die Innentemperatur um 5,4 bis 7,2 °C senken, unabhängig vom Einfallswinkel des Sonnenlichts.
Interessanterweise könnte diese neue Technologie nicht nur den Bausektor revolutionieren, sondern auch auf die Automobilwelt ausgeweitet werden. Konkret könnte die Beschichtung in Autoscheiben integriert werden.
Ein Wendepunkt für eine nachhaltigere Zukunft mit weniger Klimaanlagen. Oder ohne.
Die Erfindung der University of Notre Dame stellt einen bedeutenden Fortschritt im Kampf gegen die globale Erwärmung und den CO2-Ausstoß dar. Dank dieses „magischen“ Glases könnten wir den Einsatz energieintensiver Klimaanlagen und hoher Rechnungen bald einschränken oder sogar vermeiden, ohne auf den Komfort unseres Zuhauses zu verzichten.
Aber die Vorteile hören hier nicht auf. Diese Technologie könnte auch in anderen Sektoren Anwendung finden, beispielsweise im Automobilsektor, und dabei helfen, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen zu senken.
Natürlich ist der Weg bis zur großflächigen Verbreitung dieser intelligenten Fenster noch lang. Um das Produkt für alle zugänglich zu machen, sind weitere Forschungen und Investitionen erforderlich. Mittlerweile gibt es Belege dafür, dass manchmal die genialsten Lösungen in unsichtbaren Details wie den Wellenlängen des Lichts verborgen sind.
