Inspiration Tintenfisch: Farbwechsel-Fenster sollen 50 Prozent Energie sparen
32 Prozent des weltweiten Energiebedarfs verbrauchen Gebäude – und der Bedarf steigt bis 2050 voraussichtlich um 79 bis 84 Prozent, sagen Klimaforscher:innen des IPCC. Wenn man die Fassaden wie die Haut biologischer Organismen gestaltet, damit sie sich den Wärmestrahlen flexibel anpassen können, sitzt hier ein enormes Sparpotenzial. Das dachten sich Materialwissenschaftler der Universität Toronto und starteten ein Projekt.
Sie entwickelten Fenster, die mehrschichtige Flüssigkeiten nutzen, um Sonnenlicht zu resorbieren. Das Ergebnis: Der Prototyp reduzierte den Energiebedarf um 43 Prozent. Sie errechneten, dass ein Gebäude mit einer Verkleidung des neuen Systems seinen Bedarf um die Hälfte senken könnte.
Tintenfische und Fenster wechseln die Farbe
Die Lebewesen, die zur Inspiration dienten, waren Tintenfische und Chamäleons. Sie passen ihre Hautfarbe je nach Umgebung an. Das Besondere dabei: Der Tarnmechanismus geschieht nicht auf elektrischem Weg wie bei den meisten technischen Systemen.
Den Forscher:innen gelang es, die zugrunde liegenden Impulse über eine Pumpe zu simulieren. Darüber geraten die Pigmente an Ort und Stelle und steuern den Lichteinfall. Die Autor:innen der Studie betonen, dass keine andere Methode eine solche Vielseitigkeit und großflächige Kontrolle bietet. Sie nennen weitere Vorteile.
75 Prozent weniger Energie als elektrochrome Technologie
Die Lichtdurchlässigkeit lässt sich mit der neuen Methode zum einen insgesamt steuern, zum anderen können bestimmte Spektren gefiltert werden. So regulierten die Forscher:innen das wärmetransportierende NIR-Licht und die Streuung des sichtbaren Lichts.
Damit schafften sie es, im Vergleich zu herkömmlichen elektrochromen Systemen, 75 Prozent weniger Wärme-, 25 Prozent weniger Beleuchtungs- und 43 Prozent weniger gesamte Betriebsenergie zu verbrauchen.
KI und „flüssige“ Fassade könnten Verbrauch halbieren
Die Autor:innen sagen, dass sich weitere Potenziale entfalten, wenn man die aktive Fluidikfassade mit der Steuerung reaktiver Systeme wie Klimaanlagen, Heizungen und Lampen koppelt und das mit präventiven Maßnahmen kombiniert.
Der Einsatz reduziere die Größe von mechanischen Systemen wie Rollladen erheblich. Die Autor:innen glauben, es könne sich am Ende darauf auswirken, wie man in Zukunft städtische Infrastruktur gestalte.
