Das Wärmemanagement von Gebäuden ist extrem energieintensiv und dementsprechend problematisch in Sachen Klimaschutz. Vor allem in Regionen mit großen Klimaschwankungen stellt dies eine Herausforderung dar. So muss hier im Sommer gekühlt und im Winter geheizt werden.
Eine besondere Rolle spielt in diesem Zusammenhang auch das Dach, denn hier kommt ein Großteil der Wärme in Form von Sonnenstrahlen an. Gleichzeitig entweicht allerdings viel Wärme über seine große Fläche. Um dieses Problem zu umgehen, gibt es schon seit einiger Zeit verschiedene Dachbauweisen, die Gebäude im Sommer ohne externe Energiezufuhr herunterkühlen. Was bislang allerdings Schwierigkeiten bereitete: Im Winter ließ sich diese Funktionsweise nicht abstellen und kühlte weiter. Dadurch entstanden an kalten Tagen unnötig hohe Heizkosten und es wurde viel zu viel Energie verbraucht.
Die Lösung – ein neuartiges Material
Forscher des Berkeley Lab in den USA scheinen nun eine neue Lösung für diese Problematik gefunden zu haben: Ein Material, das ab einer bestimmten Temperatur seine Eigenschaften verändert. Die Neuentdeckung trägt den Namen temperature-adaptive radiative coating und wird TARC abgekürzt. Als Basis dient das Material Vanadiumdioxid. Hier entdeckten Forscher bereits vor einigen Jahren eine interessante Eigenschaft. Bis zu einer Temperatur von 67 Grad Celsius ist das Material durchlässig für Wärmestrahlung. Sobald diese Temperatur aber überschritten ist, werden die Wärmestrahlen reflektiert. Im Labor konnten die Forscher noch eine entscheidende Verbesserung dieser Eigenschaften erreichen. So ersetzten sie 1,5 Prozent des Vanadiums durch Wolfram, wodurch die Temperaturschwelle, bei der sich die Materialeigenschaft verändert, auf nur noch 22 Grad Celsius sank.
Überzogen mit einer Bariumfluorid- und Silberschicht erreichte das Material nun den von den Forschern gewünschten Effekt. Steigen die Temperaturen auf über dreißig Grad, wird neunzig Prozent der Wärmeeinstrahlung reflektiert. Sinkt die Außentemperatur allerdings auf unter fünfzehn Grad, werden nur noch zwanzig Prozent der Wärmeeinstrahlung reflektiert und der Rest gelangt durch das Material hindurch.
Verschiedene Tests haben ergeben: Eine solche Dachbeschichtung würde in zwölf von fünfzehn Klimazonen zu erheblichen Energieeinsparungen führen – so auch im deutschen Gebäudebau. Bei aktuell stark steigenden Energiepreisen könnte daher eine Bedachung mit einem solchen Material für viele Hausbesitzer durchaus attraktiv sein.
Weitere Einsatzmöglichkeiten
Auch kürzlich von den Forschern präsentierte smarte Fenster haben nun scheinbar die Eigenschaft, bei Bedarf wärmen und kühlen zu können. Außerdem kann die TARC-Beschichtung theoretisch auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt werden. So ist es beispielsweise denkbar, Smartphones an der Außenseite mit dem Material zu beschichten. Dies könnte helfen, die Lebensdauer der Akkus zu verlängern. Auch bei Autos und Satelliten ist eine sinnvolle Nutzung nicht ausgeschlossen.
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