Auf der Erde wird es bekanntlich immer wärmer, also steigt auch der Bedarf an Möglichkeiten, die Räume effektiv zu kühlen. Dies gilt inzwischen auch für Breitengrade, in denen eine Klimaanlage keine Regel, sondern eher eine Ausnahme war. Zeitgleich werden die Energie, in Form von fossilen Brennstoffen, aber auch der elektrische Strom immer teurer. Die Menschen sollen weniger davon verbrauchen, damit sich der Klimagasausstoß verringern kann. Was also tun, damit es in der Wohnung immer angenehm kühl bleibt?
Die Fenster isolieren
Wohnung und Arbeitsplatz sollten immer eine angenehme Temperatur haben, damit man dort ohne Probleme leben und arbeiten kann. Die Lösung für die Zukunft kann in dem Fall die Isolierung der Fenster sein, und zwar zusammen mit künstlicher Intelligenz. Eine Forschergruppe der Universitäten von Indiana in den USA und Seoul in Südkorea wollen dieses zentrale Problem lösen. Sie arbeiten an sogenannten transparenten Strahlungskühlern, die den Energiebedarf für Gebäude und Autos reduzieren können. Das Schwierige an dieser Forschung ist jedoch, eine hohe, sichtbare Transparenz sowie eine ebenso hohe Strahlungskühlleistung zu erreichen. Ist es auf der einen Seite ausreichend kühl, dann ist es aber auf der anderen Seite in den Räumen dunkel. Mit künstlicher Intelligenz kann dieses Problem aber gelöst werden.
Hilfe vom Computer
Die Wissenschaftler in den USA und in Südkorea haben zur Lösung des Problems den Kollegen Computer genutzt. Eine neue Software, die mittels maschinellem Lernen bestimmte Reihenfolgen und Kombinationen für die notwendigen Folienschichten berechnet hat, ist es gelungen. Mit einem herkömmlichen System hätte dieser Vorgang viel zu lange gedauert, daher wurden spezielle Algorithmen aus dem Quantencomputing benutzt. Heraus kam dabei ein sogenannter TRC (transparent radiative cooler). Dabei handelt es sich um eine dünne Schicht aus unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Titandioxid und Siliziumdioxid, die auf die Fensterscheibe aufgebracht werden.
Als die Materialien für die Fensterfolie feststanden, hat der Computer auch berechnet, wie dünn die Folie sein muss, damit sie kühlt, aber gleichzeitig noch Licht in den Raum lässt. Die Schwierigkeit dabei war: Die Folie musste gut kühlen und zugleich das unsichtbare infrarote und ultraviolette Licht der Sonne reflektieren. Zudem musste die Folie in der Lage sein, die Wärme abzustrahlen. Im Vergleich zu einem ganz normalen Fenster reduziert sich die nötige Kühlenergie mit der neuen Folie in den heißen Sommermonaten um 30 Prozent. Im nächsten Schritt wollen die Forscher herausfinden, ob die Folie auch für die Massenproduktion geeignet ist. Die Wissenschaftler sind diesbezüglich aber zuversichtlich. Die neue TRC, deren Zusammensetzung nach den Berechnungen des Computers erfolgte, ist für praktische Anwendungen geeignet und kann mit kommerziellen Gläsern durchaus konkurrieren.
Fazit zu Künstlicher Intelligenz
Geht es nach den Forscherteams aus Südkorea und den USA, dann ist die neue Folie für die Fenster ein umweltfreundlicher Beitrag, um der Klimaerwärmung effektiv entgegenzutreten. Die Folie wird einfach auf die Fensterscheiben oder die Scheiben des Autos aufgebracht und schon bleibt die Sonneneinstrahlung draußen. Die Folie absorbiert praktisch das Sonnenlicht und im Auto sowie im Gebäude bleibt es immer angenehm kühl, ohne dass es in den Räumen zu dunkel wird. Wann die Folie auf den Markt kommt, steht leider noch nicht fest. Die Wissenschaftler sind aber sicher, dass sie gute Dienste leisten wird.
Wie funktioniert die transparente Strahlungskühlung?
Die transparente Strahlungskühlung nutzt spezielle Folien, die auf Fensterscheiben aufgebracht werden, um Wärme abzustrahlen und gleichzeitig Licht durchzulassen.
Was ist der Vorteil der neuen Folie im Vergleich zu herkömmlichen Fenstern?
Die neue Folie reduziert den Kühlenergiebedarf um bis zu 30 Prozent in heißen Sommermonaten, während sie gleichzeitig für ausreichend Tageslicht sorgt.
Wie wird künstliche Intelligenz in der Forschung eingesetzt?
Künstliche Intelligenz wird verwendet, um durch maschinelles Lernen optimale Kombinationen und Schichtdicken der Materialien für die Folie zu berechnen.
Welche Materialien werden für die Folie verwendet?
Die Folie besteht aus verschiedenen Materialien wie Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Titandioxid und Siliziumdioxid.
Wann wird die Folie voraussichtlich auf den Markt kommen?
Ein genaues Datum für die Markteinführung der Folie steht noch nicht fest, die Forscher sind jedoch zuversichtlich bezüglich ihrer praktischen Anwendbarkeit.
Wie trägt die Folie zur Bekämpfung der Klimaerwärmung bei?
Die Folie hilft, den Energieverbrauch für Kühlung zu senken, was den Ausstoß von Klimagasen reduziert und somit einen umweltfreundlichen Beitrag leistet.
Was sind die Herausforderungen bei der Entwicklung der Folie?
Die größte Herausforderung besteht darin, eine hohe Transparenz zu erreichen, während die Folie gleichzeitig effektiv kühlt und Wärme abführt.
Wie wird die Folie installiert?
Die Folie wird einfach auf die bestehenden Fensterscheiben oder Autoscheiben aufgebracht und benötigt keine umfangreiche Installation.
Welche Rolle spielt Quantencomputing in der Entwicklung?
Quantencomputing ermöglicht es, komplexe Berechnungen schneller durchzuführen, was für die Entwicklung der Folie entscheidend war.
Wie wird die Leistung der Folie getestet?
Die Forscher planen, die Folie auf ihre Eignung für die Massenproduktion und ihre Leistung unter realen Bedingungen zu testen.
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