Verdunstungskühlung mit speziell beschichteter Keramik fügt keine Feuchtigkeit hinzuzu
Allein in den USA sterben jedes Jahr mehr Menschen auf Grund von extremer Hitze als infolge von Überschwemmungen, Tornados und Hurrikans zusammen. Und die menschengemachte Erderwärmung geht schneller vonstatten, als befüchtet. „Bringen neue Technologien eine Lösung?“ fragt Lauren Leffer in Spektrum. Denn da die globalen Durchschnittstemperaturen stetig steigen, wird sich die weltweite Nachfrage nach Klimaanlagen bis 2050 voraussichtlich verdreifachen. Herkömmliche Klimaanlagen sind zwar billig in der Herstellung, nutzen aber immer noch ineffiziente mechanische Dampfkompressionsverfahren, die vor fast einem Jahrhundert entwickelt wurden, um die Luft zu kühlen und zu entfeuchten. Das aber macht sie zu den größten Energieverbrauchern. Von Harvard kommt eine Lösung.
Klimaanlagen – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify
Eine alternative Kühlmethode namens Verdunstungskühlung (EC) verbraucht bis zu 75 % weniger Energie als Dampfkompressionssysteme. EC funktioniert jedoch nur in relativ trockenen Klimazonen gut, da es der gekühlten Luft Feuchtigkeit hinzufügt, wodurch es in feuchten Gebieten weniger effektiv ist.
Herkömmliche Klimaanlagen werden das weltweite Problem nicht lösen. Sie halten uns eher in einer Schleife negativer Rückkopplung gefangen: Denn je heißer es ist, desto mehr drehen die Menschen die Klimaanlage auf – und desto mehr Energie wird verbraucht. Das heißt, es werden auch mehr Treibhausgase ausgestoßen.
Wenn die Treibhausgasemissionen nicht entscheidend verringert werden, verbrauchen Klimaanlagen nach Berechnungen der IEA bis 2050 weltweit mehr als vdreimal so viel Energie brauchen – über 4.000 Terawattstunden – so viel, wie in den USA pro Jahr an Energie verbraucht wird.
Die WYSS-Lösung
cSNAP, eine von einem multidisziplinären Team von Wissenschaftlern und Designern des Wyss-Instituts, der Harvard Graduate School of Design (GSD) und des Harvard Center for Green Buildings and Cities (HCGBC) entwickelte Verdunstungskühlungstechnologie ist ein langlebiges, kostengünstiges und energiesparendes EC-System, das in heißen und feucht-heißen Klimazonen effizient arbeiten kann und eines Tages die Dampfkompressionskühler durch eine viel umweltfreundlichere Option ersetzen könnte.
cSNAP: Umweltfreundliche Klimatisierung
Die spezielle Beschichtung von cSNAP isoliert die einströmende heiße von der ausströmenden feuchten Luft, so dass die heiße Luft durch zirkulierendes Wasser gekühlt werden kann, ohne dem Gebäudeinneren Feuchtigkeit zuzuführen. Inspiriert von der wasserabweisenden Wirkung von Entenfedern, besteht unsere Verdunstungskühlungstechnologie aus 3D-gedruckter Keramik, die mit einem neuartigen, nanoskaligen hydrophoben Material beschichtet ist. Die Beschichtung isoliert effektiv Wasserdampf von der Luft, die in ein Gebäude eindringt, und verhindert so, dass sie feucht wird, während sie gleichzeitig die Wärmeübertragung fördert, um die Kühlung zu maximieren.
cSNAP könnte in bestehende EC-Kühler integriert und als umweltfreundliche Klimageräte in einer Vielzahl von Klimazonen verkauft werden. Es könnte sogar in die Fassade von Gebäuden eingebaut werden, wodurch diese effektiv gekühlt werden könnten, während nur Energie für das Pumpen von Wasser durch das System verbraucht würde.
Die Reise zum Produkt
Diese Technologie wird derzeit am Wyss-Institut auf ihre Risiken hin untersucht. Sie wurde im Harvard HouseZero unter realen Bedingungen getestet und hat gezeigt, dass sie die Raumluft auch bei extremer Hitze effektiv kühlt. Das Team kombiniert sein Verdunstungskühlsystem mit zusätzlichen Innovationen zur Vorbehandlung und Entfeuchtung der zugeführten Luft, um die Kühlleistung weiter zu maximieren und den Einsatz in einer Vielzahl von Märkten und Klimazonen auf der ganzen Welt zu ermöglichen. Das Team plant die Gründung eines Start-ups, um seine Technologie zu vermarkten, und sucht einen Leiter der Geschäftsentwicklung, der sich dem Projekt anschließt.
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