Cool-Roof-Technologie könnte Milliarden Tonnen Kohlendioxid einsparen

Im Jahr 2010 wurde a Studie des Berkeley Lab Anhand von Daten der NASA wurde geschätzt, dass der Einsatz von „Cool-Roof“-Techniken auf den Dächern und Gehwegen aller Städte in der nördlichen Hemisphäre einen einmaligen Effekt zur Entfernung von mehr als 44 Milliarden Tonnen Kohlendioxid haben könnte – 24 Milliarden Tonnen von Dächern und 20 Milliarden Tonnen Tonnen von Gehwegen. Das ist mehr als die Summe aller weltweiten CO2-Emissionen pro Jahr.

„Wenn alle förderfähigen städtischen Flachdächer in den Tropen und gemäßigten Regionen nach und nach auf Weiß umgestellt würden (und geneigte Dächer auf kühle Farben), würden sie den Heizeffekt der Emission von etwa 24 Gigatonnen CO2 ausgleichen, allerdings nur einmalig.“ sagte Art Rosenfeld, ein Physiker am Berkeley Lab. „Wenn wir jedoch davon ausgehen, dass Dächer eine Nutzungsdauer von 20 Jahren haben, können wir uns eine äquivalente jährliche Rate von 1,2 Gt pro Jahr vorstellen. Das kompensiert die Emissionen von rund 300 Millionen Autos (ungefähr der Menge an Autos auf der Welt) für 20 Jahre!“

OK. Sitzt du? Während die Welt hektisch den Übergang zu Elektrofahrzeugen vorantreibt, um die Kohlenstoffemissionen des Transportsektors zu senken, und Wissenschaftler an Geoengineering-Strategien forschen, die Billionen von Dollar kosten könnten, gibt es eine verfügbare und recht kostengünstige Technik, die dies ausgleichen könnte die CO2-Emissionen von 300 Millionen Autos und Lastwagen. Warum hören wir erst jetzt davon? (Eigentlich, CleanTechnica habe bereits 2012 darüber berichtet.)

Der Washington Post hat am 20. Juni einen Artikel über die Kühldachtechnologie veröffentlicht, in dem es hieß, dass es in Städten im Durchschnitt jetzt 2 bis 5 Grad wärmer sei als in ländlichen oder natürlichen Gebieten. An heißen Sommertagen kann dieser Unterschied bis zu 20 Grad betragen. Ein schwarzes Dach im Sommer in New York City kann heiß genug werden, um buchstäblich ein Ei zu braten – 190 °F.

Städte leiden unter dem sogenannten „Wärmeinseleffekt“. Sie werden tagsüber so heiß, dass sie über Nacht nicht vollständig abkühlen können, was bedeutet, dass sie jeden neuen Tag mit überschüssiger Wärme vom Vortag beginnen. Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention gab es in den Vereinigten Staaten zwischen 2004 und 2018 mehr als 10.000 hitzebedingte Todesfälle.

Passive Kühlung und das Solardach

Bildnachweis: Heat Island Institute, Berkeley Lab

All diese bezaubernden Dörfer entlang der Mittelmeerküste sind nicht weiß gestrichen, sodass Touristen hübsche Fotos von ihnen machen können. Weiß reflektiert mehr Sonnenlicht als dunklere Farben. Das nennt man Sonnenreflexion und gilt für das Spektrum des sichtbaren Lichts. Aber Sonnenlicht besteht auch aus Infrarotstrahlung, der Energie, die wir von einem heißen Ofen spüren, aber nicht sehen können. Ein weißes Dach reflektiert sichtbares Licht, jedoch keine Infrarotstrahlung. Hier wird die Forschung zu kühlen Dächern wichtig.

Ein „cooles“ Dach sollte beides haben Sonnenreflexion und hoch thermische Emissionsagt Berkeley-Labor. „Wir stellen fest, dass die thermische Emission unabhängig vom solaren Reflexionsgrad ist, da sich das Spektrum der Wärmestrahlung (4–80 Mikrometer) nicht mit dem der Sonnenstrahlung (0,3–2,5 Mikrometer) überschneidet. Daher unterscheiden wir zwischen beiden, wenn wir ein Kühldach definieren.“

Berkeley Lab erklärt, dass der Ersatz eines Warmdachs durch ein Kühldach die Kosten senkt Leitung Wärmeeintrag in das Gebäude, Konvektion von Wärme in die Außenluft und thermische Strahlung von Wärme in die Atmosphäre. Davon profitieren unsere Gebäude, unsere Städte und unser Planet.

• Kühlere Außenluft. Kühldächer senken die Lufttemperatur in Städten, indem sie die von den Dächern an die Luft übertragene Wärmemenge reduzieren und so die Temperatur verringern städtische Wärmeinsel Wirkung.
• Weniger Kraftwerksemissionen. Reflektierende Dächer reduzieren den Kühlenergiebedarf in klimatisierten Gebäuden und verringern den Ausstoß von Treibhausgasen und anderen Luftschadstoffen in Kraftwerken, die fossile Brennstoffe verbrennen.
• Bessere Luftqualität. Kühle Dächer senken die Lufttemperatur in Städten und verlangsamen so die Bildung von bodennahem Ozon. Ozon, der Hauptbestandteil von SMOGkann Atemwegserkrankungen verschlimmern und als Treibhausgas wirken.
• Verlangsamter Klimawandel. Kühle Dächer verringern die an der Erdoberfläche absorbierte Wärme und können somit die Oberflächentemperaturen senken. Dieser Rückgang der Oberflächentemperaturen verringert den Wärmefluss in die Atmosphäre und gleicht die durch Treibhausgase verursachte Erwärmung aus.
• Energie- und Kosteneinsparungen. In heißen Sommermonaten reduzieren kühle Dächer den Kühlbedarf in klimatisierten Gebäuden, was Energie und Geld spart.
• Reduzierte Belastung des Stromnetzes. Der verringerte Bedarf an Kühlenergie wird auch den Spitzenenergiebedarf während Hitzewellen und sehr heißen Sommernachmittagen dämpfen und so das Risiko von Stromausfällen verringern.
• Verbesserter Innenraumkomfort. Kühldächer senken die Innenlufttemperatur in Gebäuden ohne Klimaanlage und fördern so die Produktivität und die Gesundheit der Bewohner.

Kühldachtechnologien sind in heißeren Regionen effektiver als in kühleren. Studien zeigen jedoch, dass niedrigere Energiekosten im Sommer in allen außer den nördlichsten Teilen der Vereinigten Staaten höhere Energiekosten im Winter ausgleichen.

Es gibt auch Bedenken, dass ein weißes Dach den Nachbarn, die es sich ansehen müssen, möglicherweise nicht gefällt. Unternehmen wie 3M arbeiten an kühlen Dachmaterialien, die dunklere Farben verwenden und auf eine erhöhte Wärmeabgabe setzen, um Dächer kühl zu halten. Tim Hebrink, leitender Wissenschaftler bei 3M, erzählt das Washington Post Sein Unternehmen verwendet jetzt Granulat, das selbst in dunklen Farben bis zu 25 % der Sonnenenergie reflektieren kann – doppelt so viel Leistung wie herkömmliche Schindeln. Fortschrittlichere Materialien wie Polymerfolien reflektieren in vielen Farben mehr als 90 % der einfallenden Strahlung und das bei geringen oder gar keinen Mehrkosten. Hebrink sagt, dass sie innerhalb von zwei Jahren verfügbar sein werden.

Mehr Vielfalt und sinkende Preise verändern den Markt, sagt Kurt Shickman, Direktor für Initiativen für extreme Hitze beim Resilience Center der Adrienne Arsht-Rockefeller Foundation. Jahrelang waren fortschrittliche Dachmaterialien mit passiver Kühlung etwa 30 % teurer als herkömmliche. Heute werden sie zu einem bescheidenen Aufschlag oder sogar zur Preisparität verkauft. Genau wie die Kosten anderer sauberer Technologien sinken die Preise, wenn eine breite Akzeptanz erfolgt.

Das atmosphärische Fenster

Bildnachweis: NOAA

Der Effekt, den Kühldachstrategien auf die Erde haben können, resultiert aus dem, was Wissenschaftler das „atmosphärische Fenster“ nennen, eine schmale Lücke in der Atmosphäre, die es ermöglicht, dass ein bestimmtes Band elektromagnetischer Strahlung zurück in den Weltraum reflektiert wird. Mit passiven Kühltechnologien kann ein Kühldach bis zu 15 °C kühler sein als ein vergleichbares schwarzes Dach. Die Abschwächung der Wärmeabsorptionseigenschaften von Asphalt konzentriert sich mehr auf die Sonnenreflexion, kann aber auf globaler Ebene von entscheidender Bedeutung sein. Da ist ein viel von schwarzem Asphalt auf der Welt.

Coole Dachstrategien kommen dem gesamten Planeten zugute, aber die Menschen werden sie nicht nutzen, wenn sie keinen Kostenvorteil bieten, genauso wie die Menschen keine Solarmodule installieren, nur weil sie gut für die Umwelt sind. Es gibt Tools, die dabei helfen, die Einsparungen zu berechnen, die ein Kühldach für einen Hausbesitzer ermöglicht, basierend auf Standort, Dämmungsgrad des Daches, Art der Struktur und Energiepreisen auf der Fläche. Dow bietet einen Cool Roof-Rechner an und es gibt einen technischeren Rechner unter Oak Ridge National Laboratory.

Coole Dachinitiativen

Die Stadt Los Angeles war eine der ersten in den USA, die 2013 kühle Dächer für neue Gebäude vorschrieb. Heute gibt es in Houston, Austin, Toronto, Miami Beach, Atlanta, Denver, Chicago und New York entsprechende Bauvorschriften oder -verordnungen erfordern coole Dachtechnologien. Viele Städte in Europa und Indien verlangen außerdem von ihren Dächern hohe Standards für die Sonnenreflexion und Wärmeemission.

Die Frage ist: Warum findet kein globaler Übergang zu Kühldachstrategien statt? Wir haben kürzlich gesehen, wie politische Entscheidungen der Biden-Regierung die EV-Revolution beschleunigt haben. Ähnliche politische Initiativen könnten eine ähnliche Revolution bei der Einführung von Kühldächern auslösen.

Das ist die niedrig hängende Frucht im Kampf zur Begrenzung der globalen Erwärmung. Vergessen Sie das Sprühen von Aerosolen in die Stratosphäre oder den Versuch, Kohlendioxid direkt aus der Luft einzufangen. Dies wäre weitaus kostengünstiger als jeder dieser Vorschläge und außerdem effektiver. Als die Washington Post sagt in seinem Artikel zur Cool Roof-Technologie: „Letztendlich ist ein Cool Roof für alle da.“