Radiative Kühlung auf tief sub-frierende Temperaturen durch einen 24-stündigen Tag-Nacht-Zyklus

Die Technologie der radiativen Kühlung nutzt das atmosphärische Transparenzfenster (8-13 μm), um Wärme passiv von der Erde in den Weltraum (3 K) abzuführen. Diese Technologie hat sowohl in der Grundlagenforschung als auch in praktischen Anwendungen, die von passiver Gebäudekühlung über erneuerbare Energieerzeugung bis hin zu passiver Kühlung in trockenen Regionen reichen, großes Interesse geweckt. Allerdings war die bis jetzt experimentell nachgewiesene Temperaturreduktion relativ bescheiden. Hier zeigen wir theoretisch, dass eine ultra-große Temperaturreduktion von bis zu 60 °C gegenüber der Umgebungstemperatur durch die Verwendung eines selektiven thermischen Emitters und die Eliminierung parasitärer Wärmebelastung erreichbar ist, und demonstrieren experimentell eine Temperaturreduktion, die frühere Arbeiten bei weitem übertrifft. In einem bevölkerungsreichen Gebiet auf Meereshöhe haben wir eine durchschnittliche Temperaturreduktion von 37 °C gegenüber der Umgebungslufttemperatur durch einen 24-stündigen Tag-Nacht-Zyklus erreicht, mit einer maximalen Reduktion von 42 °C, die auftritt, wenn der experimentelle Aufbau, der den Emitter umschließt, der maximalen Solarstrahlung ausgesetzt ist.