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Der Markt

Der Weltmarkt für Kühlungstechnik wird für 2010 auf 27,1 Milliarden US-Dollar geschätzt. Erwartungsgemäß wächst er um jährlich 5 Prozent und wird 2012 die 30 Milliarden Dollar erreichen. Die stärksten Zuwächse werden in Lateinamerika und Asien verzeichnet, China übertrifft dabei alle anderen Länder. Die Produktion jedoch verbleibt in europäischer, US-amerikanischer und japanischer Hand. Die weltweite Nachfrage nach Haushaltskühlschränken wird wahrscheinlich noch dieses Jahr die Grenze von 90 Millionen Einheiten überschreiten. Der asiatische Markt (ausgenommen Japan) ist in absoluten Zahlen 2,5-mal größer als der Nordamerikanische und um 20 Prozent größer als Ost- und Westeuropa zusammen. Die Stromproduktion für den Betrieb allein der US-amerikanischen Kühlschränke verursacht jährlich über 100 Millionen Tonnen CO2.

Zwar gibt es Fortschritte in der Kühlung in den Entwicklungsländern, doch dieser nützt nur der Mittelschicht, für die der Besitz eines Kühlschranks ein Statussymbol ist. Doch der wahre Bedarf an Kühlung liegt vor allem in der Aufbewahrung von Lebensmitteln und Medikamenten. Kühlung unterstützt die Entwicklung der Landwirtschaft und sichert die Gesundheit der Bevölkerung. Milch und Fisch können bei 4 bis 6 Grad über mehrere Tage gelagert werden, bei normaler Raumtemperatur würden sie innerhalb von weniger als 24 Stunden verderben. Ununterbrochene Kühlung sichert die Wirksamkeit von Impfstoffen. Die Industrie arbeitet an Lösungen wie Solarkühlschränken, doch Solarsysteme benötigen mindestens 5 Stunden direkte Sonneneinstrahlung, um richtig zu funktionieren. Daher bauen die Entwickler eine Batterie mit ein, um die Funktionsfähigkeit zu garantieren. Der größte Nachteil dieses Systems sind die Kosten. Bei einem Mindestpreis von 5000 Euro pro Einheit ist diese Lösung für die Bevölkerung der Dritten Welt unerschwinglich. Sie hängt von Subventionen oder anderen Hilfen ab und ist daher nicht nachhaltig.

Die Innovation

Kälte aus Wärme zu gewinnen ist leicht. Der Schlüssel zu einem vorhersagbaren Kühlungsprozess ist der Energieaustausch, der stattfindet, wenn Dampf zu Flüssigkeit wird und Flüssigkeit verdampft. Der gebräuchliche Ansatz ist die Kompression von Gas, das in Flüssigkeit umgewandelt wird und somit heiß wird. Wenn der Druck nachlässt, kühlt das Gas ab und kondensiert wiederum zu einer Flüssigkeit. Wenn die Flüssigkeit in einen Raum mit geringem Druck fließt, dehnt sie sich schneller aus und verdampft, wobei Kühle entsteht, die der Umgebung Wärme entzieht.

Es wurde viel geforscht, wie Solarenergie zur Kühlung genutzt werden kann. Einstein war bereits Pionier für diese Idee. Sonne erhöht die Temperatur und dies erhöht wiederum den Druck. Bei hohem Druck kondensiert Gas zu Flüssigkeit. Wenn die Wärme reduziert wird, fällt der Druck, die Flüssigkeit verdampft wieder zu Gas und kühlt ihre Umgebung. Der direkte Einsatz von Solarenergie zum Anstoßen dieses Kondensations- und Verdampfungszyklus ist effizienter als die Umwandlung in elektrischen Strom, der einen Kompressor antreibt, der wiederum das Kühlgas in Flüssigkeit umwandelt.

Emily Cummins, eine 24 Jahre alte britische Studentin wendet die Logik der Kühlung auf der Basis von Verdampfung auf ein simples, billiges und doch geniales System an. Emily nutzt keine Photovoltaik, keinen elektrischen Strom, keine Chemikalien und keine beweglichen Teile, um den gewünschten Kühleffekt zu erzielen. Es ist eine der grundlegenden Anwendungen der Gesetze der Physik und ein Musterbeispiel für die Prinzipien von The Blue Economy: „Ersetze etwas durch nichts“. Emily wendet das bekannte Verdampfungssystem auf die von der Sonne ausgehende Wärme an. Es ist ein ideales Konzept für Dörfer in der Dritten Welt ohne Strom und ohne Geld für teure Photovoltaik.

Ihr Kühlgerät besteht aus zwei ineinander gestellten Zylindern. Emily erforschte die Geometrie und die Wirkung von Löchern, die in den äußeren Zylinder gebohrt werden, um so viel direkte Sonne wie möglich zu erhalten. Während der innere Zylinder aus Metall ist, kann der äußere aus Holz, Plastik oder sogar Pappe hergestellt werden. Der Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder wird mit gefilzter Wolle, Baumwolle, Sand, Erde oder anderen verfügbaren Materialien gefüllt. Sogar zerrissene Zeitungen können angewendet werden. Die Lebensmittel oder Medikamente werden im inneren Zylinder platziert. In den Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern wird Wasser geschüttet, bis die Füllmasse durchtränkt ist. Es muss kein sauberes Trinkwasser sein, Meerwasser und Brauchwasser sind ebenso verwendbar. Sobald die Sonne den äußeren Zylinder erhitzt, verdampft das Wasser und Wärme wird entzogen. Da die Füllmasse das Metall des inneren Zylinders berührt, entzieht sie diesem ebenfalls Wärme. Je kompakter und leitfähiger die Füllmasse und der innere Zylinder, desto schneller wird die Wärme aus dem Innern des Zylinders ausgeleitet. Die innere Kammer wird sehr kalt. Eine einzige Wasserzufuhr kann über Tage eine Innentemperatur von 5-6 Grad halten.

Der erste Umsatz

Das System ist brillant, weil es so einfach ist und voraussehbare Ergebnisse liefert. Ersatzteile sind nicht notwendig. Durch Wiederauffüllen der Füllmasse mit Wasser wird die Kühlung fortgesetzt. Emily setzte ihre Erfindung zuerst in Namibia ein und schloss, dass Gebiete mit einer durchschnittlichen Sonnenscheindauer von 10 Stunden pro Tag (die empfohlene Dauer für 5000 Dollar teure Solarkühlschränke) ideale Bedingungen für Ihre Erfindung hätten.

Hauptkritikpunkt ist, dass Sonnenschein selten garantiert werden kann und dieser einfache Öko-Kühlschrank von der Natur abhängt, um das Innere kühl zu halten. Wir schlagen daher vor, das Wissen von Las Gaviotas zu integrieren, um den Erhitzungseffekt durch Licht statt Sonne zu erhalten (siehe Beispiel 15). Dies würde die Entwicklung eines Kühlsystems ermöglichen, das über das ganze Jahr funktioniert, vor allem aber an hellen Standorten.

Die Chance

Die Kombination von zwei grundlegenden Einsichten liefert ein höchst wünschenswertes Ergebnis auf Grundlage von Erhitzen und Kühlung. Emilys Kühlsystem konserviert Medikamente und Lebensmittel, es könnte sogar die Wohnqualität erhöhen, während die Wassererhitzer Komfort wie eine Fußbodenheizung und Bakterienkontrolle bieten. Da Las Gaviotas über 35 Jahre die lichtbasierten Wassererhitzer weiterentwickelt hat, bis sie mit 25 Jahren Garantie geliefert werden können, ist der Erfolg für die Weiterentwicklung von Emilys Kühlsystem absehbar. In diesem Fall und bei sorgfältiger Auswahl der Materialien für den Innenzylinder könnte eine riesige Plattform für Unternehmer entstehen, die das Thema der Kühlung in tropischen Gebieten revolutioniert.

Es hat einfach keinen Sinn, andere Lösungen in Betracht zu ziehen – nicht einmal über Spenden – die Tausende Dollars kosten, wenn der selbe Effekt mit voraussichtlich nur 10 Dollar erreicht werden kann! Emily hat ihr Konzept im südlichen Afrika bewiesen und sich dann entschlossen, ihre Erkenntnisse als Open-Source-Lösung anzubieten, d.h. die Daten zu veröffentlichen, damit jeder sie als preisgünstige und wettbewerbsfähige Lösung zu einem Bruchteil der Kosten nutzen kann. Es überrascht nicht, dass Emily kürzlich durch das JCI als eine der zehn herausragendsten Menschen der Welt für ihre Leistungen in Business und Unternehmertum ausgewählt wurde.

Bilder: StockXCHNG