Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Stanford University haben ein hybrides Energiesystem entwickelt, das Strom erzeugt, Wärme liefert und gleichzeitig kühlt. Es kombiniert Solarzellen mit Solarthermie und Klimaanlagen. Die Technologie könnte künftig den enormen Kühl- und Strombedarf von KI-Rechenzentren bedienen.
Durch den Klimawandel dürften die Verhältnisse auch in unseren Breitengraden künftig etwas ungemütlicher werden. Heißere Sommer und mildere Winter sind dann eine mögliche Konsequenz. Doch wie passen wir uns an diese veränderten Verhältnisse optimal an? Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Stanford University haben dafür eine Idee entwickelt.
Herausgekommen ist ein hybrides Energiesystem, das die Vorteile von Photovoltaik, Solarthermie und passiver Strahlungskühlung in einem Modul abbilden soll. In Freilandversuchen erreichte der Prototyp gleichzeitig eine Kühlung von bis zu 6,5 Grad Celsius unter Umgebungstemperatur, eine elektrische Leistungsdichte von 60,6 Watt pro Quadratmeter und Temperaturen von bis zu 110,8 Grad Celsius für das Heizen.
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Hybrides Energiesystem isoliert Wärme und Kälte voneinander
Kernstück des Systems ist eine transparente Schicht aus Siliziumdioxidplatten, die mit einem Silikonpolymer beschichtet ist. Laut den Forschern lässt diese das Licht fast vollständig durch und bündelt es anschließend mithilfe einer Fresnel-Linse. Diese trennt die heißen und kalten Bereiche physikalisch voneinander, sodass sie unabhängig voneinander genutzt werden können.
Der leitende Forscher Dr. Gan Huang bringt es auf den Punkt:
Die Sonne ist nicht die einzige Energiequelle am Himmel. Auch die Kälte des Weltraums ist eine erneuerbare Ressource. Wenn wir lernen, die heiße Sonne und die Kälte des Weltalls gemeinsam zu nutzen, können wir eine neue Generation von Energiesystemen erschließen.
Bei der Forschung handelt es sich um eine Weiterentwicklung der passiv-kühlenden und lichtdurchlässigen Baumaterialien des KIT, die um aktive Solarenergie-Komponenten erweitert wurden.
Die All-in-One-Lösung für KI-Rechenzentren?
Der Vorteil der vorgestellten Lösung soll die Flächeneffizienz sein. Bisher stehen einzelne Anlagen in Konkurrenz, wenn es um den begrenzten Platz auf Dächern und Fassaden geht. Das neue System vereint beide Welten in einer kompakten Bauweise. Außerdem ist das Potenzial für die Nutzung in KI-Rechenzentren enorm, da gerade hier ein hoher Strom- und Kühlbedarf besteht.
Trotzdem steht die Technologie auch vor Herausforderungen. Die größten Schwierigkeiten liegen laut den Angaben darin, die gegensätzlichen heißen und kühlen Bereiche zu isolieren. Zudem ist das System noch in der Prototyp-Phase und benötigt weitere Optimierungen. Vielleicht bauen wir dadurch aber bald ökologisch sinnvoller und angepasster für die Welt von morgen.
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