Klimaanlage: Vorteile, Probleme und Alternativen

Inmitten rekordverdächtiger Hitze könnte ein verbesserter Zugang zu Klimaanlagen Leben retten – aber Klimaanlagen schädigen die Umwelt. Gibt es andere Möglichkeiten?

Große Teile der Erde brannten diesen Monat unter Rekordtemperaturen. Phoenix, Arizona, brach seinen Rekord für die meisten Tage mit 110 °F (43,3 °C). Im kalifornischen Death Valley herrschte die höchste Temperatur aller Zeiten. Ein Flughafen an der iranischen Küste verzeichnete einen Hitzeindex von 152 °F, während Peking eine Rekordtemperatur von 95 °F an Tagen verzeichnete.

Bedrückende Hitzewellen sind infolge der Klimakrise häufiger und schwerwiegender geworden – ein Trend, der voraussichtlich anhalten wird und sich proportional dazu verschlimmern könnte, wie schnell wir von fossilen Brennstoffen umsteigen können.

Um der Hitze zu trotzen, greifen die Menschen zunehmend auf Klimaanlagen zurück. Laut einer Analyse der unabhängigen Forschungsgruppe Climate Central aus dem Jahr 2020 könnte die Zahl der Klimaanlagen weltweit bis 2050 um 244 % steigen, so die Internationale Energieagentur, und die Nachfrage in den USA könnte um 59 % steigen.

Ein verbesserter Zugang zu Klimaanlagen könnte Leben retten; Schließlich ist extreme Hitze in den USA die tödlichste Form extremen Wetters. Es könnte aber auch Nachteile mit sich bringen.

Im Folgenden werfen wir einen Blick auf die Herausforderungen heute und in den kommenden Jahren und betrachten einige Alternativen.

Die Anschaffung und der Betrieb der Technologie können teuer sein und machen sie für arme Gemeinden in den USA und weltweit oft unzugänglich. In den USA zeigen Untersuchungen, dass einkommensschwächere Haushalte mit größerer Wahrscheinlichkeit keinen Zugang zu den Technologien haben. Und eine Studie aus dem Jahr 2019 ergab, dass zwischen 1,8 und 4,1 Milliarden Menschen in Entwicklungsländern, die regelmäßig gefährlich hohen Temperaturen ausgesetzt sind, keinen Zugang zu Kühltechnologie haben.

„In weiten Teilen der Welt und in vielen Ländern sind wir besorgt, dass die Menschen, die am dringendsten eine Klimaanlage benötigen, diese nicht haben“, sagte Narasimha Rao, Professorin für Energiesysteme an der Yale University und Mitautorin des Artikels.

Auch die Nutzung von Wechselstrom belastet die Stromnetze. Das kann riskant sein: Wenn eine fünftägige Hitzewelle und ein Stromausfall gleichzeitig die Stadt Phoenix treffen, könnten mehr als 50 % der derzeit 1,4 Millionen Einwohner der Stadt in der Notaufnahme landen, wie eine aktuelle Studie ergab .

Viele arbeiten daran, Klimaanlagen erschwinglicher zu machen und die Zuverlässigkeit der Stromnetze zu verbessern. Doch es gibt noch ein weiteres Problem: Klimaanlagen erwärmen die Erde.

Die Geräte verbrauchen viel Energie. Der Zwischenstaatlichen Energieagentur zufolge dürften Kühltechnologien einschließlich Klimaanlagen bis zum Jahr 2050 den größten Beitrag zum wachsenden Energiebedarf leisten – ein Problem, da der größte Teil der globalen Energie derzeit aus fossilen Brennstoffen stammt. Die USA haben ihren Sommerrekord beim täglichen Gasverbrauch mindestens zweimal gebrochen, wie Daten von S&P Global Commodity Insights zeigen, und der Wechselstromverbrauch trägt maßgeblich dazu bei.

Die meisten AC-Modelle erfordern außerdem den Einsatz von Chemikalien, die den Planeten erhitzen, um die Luft zu kühlen.Die in Klimaanlagen am häufigsten verwendeten Kältemittel sind Fluorkohlenwasserstoffe (HFC). Sie sind starke Treibhausgase und können Wärme tausendmal effektiver speichern als Kohlendioxid.

Einige Klimaanlagen verwenden zwar die klimafreundlicheren Kältemittel Hydrofluorolefine (HFOs), diese können jedoch dennoch ökologische Schäden verursachen. Andere Alternativen sind Ammoniak und Propan, aber beide können bei Auslaufen schädlich für den Menschen sein.

Mittlerweile verwenden Unternehmen auch neuere Arten von Kältemitteln wie R-32, einen HFKW, der nur halb so stark zur Erwärmung des Planeten beiträgt wie ältere Kältemittel, die traditionell für Klimaanlagen verwendet werden.

Und Experten sagen, dass wir durch den Einsatz anderer Strategien zur Senkung der Temperaturen in Häusern die Umweltbelastung durch Klimaanlagen verringern können, sodass die Menschen kühl bleiben, ohne den Planeten zu erwärmen.

Eine der beliebtesten Klimatisierungstechnologien sind elektrische Wärmepumpen, die Häuser sowohl heizen als auch kühlen können. An heißen Tagen pumpen die Geräte heiße Luft aus dem Haus und saugen kühle Luft hinein.

Herkömmliche Klimaanlagen und Wärmepumpen kühlen Häuser, indem sie die Lufttemperatur direkt senken und der Luft Feuchtigkeit entziehen, was ein Zuhause komfortabler machen kann. Aber die Kombination der beiden Prozesse mache die Geräte „furchtbar ineffizient“, sagte Les Norford, Professor für Gebäudetechnik am Department of Architecture am MIT.

Norford und andere arbeiten an der Entwicklung neuer Technologien, die die beiden Funktionen trennen, um die Effizienz zu steigern. Einige Modelle verwenden lebende Membranen oder physikalische Trockenmittel – Materialien, die Feuchtigkeit aufsaugen – anstelle energiebetriebener Prozesse, um der Luft Feuchtigkeit zu entziehen.

Die Verbesserung der Energieeffizienz von Klimaanlagen ist von entscheidender Bedeutung. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur war die durchschnittliche Luft im Jahr 2018 weniger als halb so effizient wie die beste verfügbare Technologie. Und die am wenigsten effizienten Modelle – die oft in Haushalten mit niedrigem Einkommen zu finden sind – benötigen noch mehr Strom für den Betrieb, was sie sowohl klimaschädlicher als auch teurer macht.

Andere gängige Technologien können bei der Kühlung von Häusern eine wichtige Rolle spielen. Ventilatoren seien zum Beispiel viel billiger und verbrauchen weitaus weniger Energie als Klimaanlagen, sagte Rao, der Yale-Professor. Sie können auch überraschend effektiv sein, insbesondere in heißen, trockenen Umgebungen.

„In manchen Fällen können sie bis zu 2 °C Linderung verschaffen“, sagte er.

Rao untersucht auch das Potenzial für den Einsatz von Luftentfeuchtern als weit verbreitete Kühltechnologie, da sie auch den Komfort in heißen und schwülen Bereichen erheblich verbessern können.

„In Mumbai, wo ich herkomme, kann man durch die Austrocknung der Luft enorme Erleichterung verspüren“, sagte er. „In meinem Haus ist es ziemlich heiß und feucht, aber wenn ich in den Keller gehe, gibt es keine Klimaanlage, sondern nur Entfeuchtung, und dort ist es immer noch viel kühler.“

Bei heißer und trockener Hitze ist eine weitere sinnvolle Niedrigenergietechnologie der Luftkühler, auch Sumpfkühler genannt. Diese Geräte verwenden einen Ventilator, um Luft über ein kühles, nasses Material umzuwälzen und die frisch befeuchtete, kühle Luft dann in das Haus zu verteilen. Sumpfkühler sind wie Luftentfeuchter und Ventilatoren kosten- und energieeffizient und zudem weit verbreitet.

Gebäude können besser gestaltet werden, um die Temperaturen niedrig zu halten.

Eine entscheidende Strategie sei die Verwitterung, sagte Vivek Shandas, Geographieprofessor an der Portland State University, der die Auswirkungen des Klimawandels in städtischen Gebieten untersucht.

„Wir installieren häufig Klimaanlagen in Häusern – insbesondere in älteren Häusern, in denen einkommensschwache farbige Gemeinschaften leben –, ohne irgendwelche Witterungsschutzmaßnahmen wie Isolierung oder Abdichtung der Risse in den Fenstern und Türen vorzunehmen, durch die extreme Hitze von außen eindringen kann.“ er sagte. Dies kann dazu führen, dass die Bewohner gezwungen sind, die Klimaanlagen auf die höchste Stufe zu stellen, um die Innentemperatur niedrig zu halten.

Durch die Verwitterung, so Shandas, würde die für die Aufrechterhaltung einer komfortablen Umgebung erforderliche Menge an Klimaanlagen reduziert, was zu geringeren Energiekosten und Treibhausgasemissionen führen würde.

Einige Häuser werden auch aus stark wärmeabsorbierenden Materialien gebaut. Bewohner von Mobilheimen und Wohnwagen, die häufig aus Stahl oder Aluminium bestehen, seien extremer Hitze oft am stärksten ausgesetzt, sagte Shandas.

In Südasien und anderen Teilen des globalen Südens, sagte Rao, seien Metalldächer – oft in Slums zu finden – weit verbreitet, weil sie kostengünstig seien.

„Ein Aluminiumblech für ein Dach ist aus thermischer Sicht das Schlimmste, was man machen kann“, sagte er.

Allerdings können einige Materialien, aus denen Häuser gebaut werden, wie Ziegel und Stein, Wärme langsamer aufnehmen und abgeben. Eine Verbesserung der Verfügbarkeit und Erschwinglichkeit solcher Materialien könnte bei extremer Hitze Leben retten.

Häuser – insbesondere Dächer – können auch weiß gestrichen werden, um die Innentemperaturen zu senken. Nach Angaben des Energieministeriums bleiben Produkte für weiße Dächer unter den Sonnenstrahlen am kühlsten, da sie zwischen 60 und 90 % des Sonnenlichts reflektieren. Und Gebäude können unter Berücksichtigung der Belüftung für niedrigere Temperaturen entworfen werden. Beispielsweise können Windtürme gebaut werden, um eine kühle Brise ins Haus zu holen; Durch das Anbringen von Wasserteichen darunter können die Strukturen noch effektiver werden.

Schatten kann innerhalb und außerhalb des Hauses einen großen Unterschied machen. Das einfache Zuziehen undurchsichtiger Vorhänge könne beispielsweise dazu beitragen, die Innentemperaturen zu senken, sagte Shandas. Gemeinden können dieselbe Strategie anwenden, indem sie in allen Stadtteilen Bäume pflanzen.

„Wir wissen, dass es in Vierteln mit Bäumen bis zu 15 Grad kühler sein kann als in Vierteln ohne Bäume“, sagte Shandas.

Bäume und andere Pflanzen können auch auf Dächern installiert werden, um Gebäude vor heißer Außenluft zu isolieren. Diese Strategien seien besonders nützlich in städtischen „Wärmeinseln“, wo reichlich Beton Wärmeenergie verbraucht – Gebiete, die überproportional von farbigen Menschen mit niedrigem Einkommen bewohnt werden, fügte Shandas hinzu.

Experten sagen, dass eine weltweite Abschaffung der Klimaanlage gefährlich wäre.

„Es gibt Teile der Welt, in denen man wirklich nicht auf eine Klimaanlage verzichten kann und in denen das ganze Jahr über sehr schwüles Wetter herrscht“, sagte Rao.

Aber der strategische Einsatz anderer Methoden zur Abkühlung von Gemeinden könnte Kosten und Emissionen senken. Es könnte auch die Folgewirkung von Klimaanlagen verringern: In dicht besiedelten Gebieten kann deren Betrieb die Außentemperatur um 1 °C (1,8 °F) erhöhen.

Verschiedene Strategien funktionieren in unterschiedlichen Kontexten am besten, sagte Shandas. Und in manchen Fällen sollten mehrere gleichzeitig angewendet werden.

„Wir sind als Spezies nicht unbedingt in der Lage zu glauben, dass wir in dieser extremen Hitze die Wunderwaffe finden werden“, sagte Shandas. „Wir müssen unzählige verschiedene wirksame Lösungen finden, die gesellschaftlich und politisch akzeptabel und auf lange Sicht nachhaltig sind.“