Wie Hightech-Spiegel Wärme ins All schicken können

Lea Fasten

In der kleinen hinteren Suite eines leichten Industriegebäudes in der Nähe des Flughafens von San Francisco blickt Eli Goldstein auf eine Reihe von silbernen Tafeln, die auf Metallgestellen geneigt sind. Die Paneele sehen aus wie einfache Spiegel, aber als Goldstein um sie herumgeht, zeigt er auf die schwarze Wasserpumpe am linken Rand, die Kupferrohre, die unter der Oberfläche verlaufen, und die Metallbox am Sockel.

Was sein Unternehmen SkyCool Systems entwickelt hat, ist eine Kühltechnologie, die als Kondensator fungieren kann – eine Standardkomponente jeder kommerziellen Klima- oder Kühlanlage, die die Temperatur des einströmenden Kältemittels senkt und es von einem Dampf in eine Flüssigkeit umwandelt. Aber anstatt sich auf elektrische Ventilatoren zu verlassen, wie es bei Kondensatoren normalerweise der Fall ist, verlässt sich dieser auf fortschrittliche Materialien, die Wärme abziehen und an die obere Atmosphäre oder sogar in den Weltraum abgeben können.

Diese Geschichte war Teil unserer Ausgabe vom Januar 2018

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Goldstein und sein Mitbegründer Aaswath Raman glauben, dass die Paneele des Stanford-Spinouts die Kosten und den Energiebedarf von Klimatisierung und Kühlung erheblich senken könnten. Das würde eine der größten Belastungen des Stromnetzes und eine der bedeutendsten Quellen von Treibhausgasemissionen verringern.

Der Arbeitsplatz von SkyCool in Burlingame, Kalifornien. Lea Fasten

Alle Gegenstände geben Wärme in Form von Wärmestrahlung ab. Aber die Luft um sie herum, hauptsächlich in Form von Wassermolekülen, absorbiert und strahlt einen Teil der Wärme zurück. Ein Teil der Emissionen im mittleren Infrarotbereich kann jedoch an diesen Verbindungen vorbeigleiten, wodurch Oberflächen, die Strahlung bei diesen Wellenlängen emittieren, kühler werden als die umgebende Luft. Die Stanford-Forscher entwickelten einen dünnen Film, der darauf abgestimmt war, Infrarotwärme in genau diesem Band abzustrahlen. Der größere Fortschritt bestand jedoch darin, diese Strahlungseigenschaften mit reflektierenden Eigenschaften zu koppeln, wodurch die Materialien nahezu die gesamte Wärme des Sonnenlichts zurückwerfen konnten. Ohne diese zweite Fähigkeit würde die Sonne tagsüber den Kühleffekt mehr als ausgleichen.

Das Team hat kürzlich gezeigt, dass die Module den Kühlstrombedarf eines Bürogebäudes im Sommer um 21 Prozent senken können.

Klimaanlagen und Kühlsysteme erzeugen als normales Nebenprodukt ein heißes Kältemittel, das jedoch gekühlt und kondensiert werden muss, bevor es durch die Maschinen zurückgeführt wird. In den Paneelen von SkyCool beginnt dieser Prozess damit, dass das Kältemittel durch ein Rohr und in einen Wärmetauscher fließt, der sich hier an der Vorderseite der Paneele befindet.

Eine kleine Pumpe zirkuliert ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel durch das Paneelsystem und auf die andere Seite des Wärmetauschers.

Die Wärme des Kältemittels wird über Metallplatten im Wärmetauscher auf das Wassergemisch übertragen. Die erhitzte Flüssigkeit fließt durch Rohre aus dem Wärmetauscher. Lea Fasten

Taylor Steindel, leitender Maschinenbauingenieur von SkyCool, demonstriert, wie die Pumpe und die Rohre am System befestigt werden.

Lea Fasten

SkyCool-Mitbegründer Aaswath Raman. Lea Fasten

Die Paneele von SkyCool, die mit einem dünnen, mehrschichtigen optischen Film bedeckt sind, entziehen dem Wasser Wärme, wenn es durch Rohre fließt, und strahlen sie ab. Sie reflektieren auch das Sonnenlicht, um kühl zu bleiben. Hier bauen Steindel und Goldstein die Paneele draußen auf, während Raman zuschaut. Lea Fasten

Das gekühlte Wasser fließt durch das hier rechts am Panel sichtbare Rohr zurück in den Wärmetauscher. Es fließt weiter durch die Rohre, absorbiert und verteilt Wärme in einem Kreislauf. Davon getrennt fließt das nun gekühlte Kältemittel dann wieder in die Klima- oder Kälteanlage zurück, aus der es kam, nachdem es die notwendige Wärmeabgabe erreicht hat. Lea Fasten

Eine Wärmebild-iPhone-App und ein Kameraaufsatz zeigen die Kühle der Paneele und Rohre (in Lila) im Verhältnis zum Asphalt (in Orange). Lea Fasten

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