Исследователи из Университета Пердью представили «ультрабелую» краску, которая отражает 98,1% падающего солнечного света — уровень солнечного отражения, значительно превышающий 80–90%, типичные для существующих продуктов для «холодных крыш».

Как работает краска

Секрет исключительной белизны краски заключается в сульфате бария — минерале, который уже используется в косметике и фотографии благодаря своему яркому белому цвету. Команда Пердью потратила шесть лет на тестирование более сотни потенциальных веществ, прежде чем остановилась на смеси частиц сульфата бария различных размеров. Разнообразие размеров частиц позволяет рассеивать солнечный свет в более широком спектре, отправляя большую часть солнечной энергии обратно в космос, а не нагревая поверхность под ней.

Под прямыми солнечными лучами поверхность, покрытая новым составом, оставалась примерно на 4,5 °C прохладнее окружающего воздуха. После захода солнца та же поверхность продолжала терять тепло за счет радиационного охлаждения, оставаясь примерно на 10,5 °C холоднее температуры окружающего воздуха. С практической точки зрения, крыша площадью 1000 квадратных футов, обработанная этой краской, будет рассеивать тепло, сопоставимое с работой 10-киловаттного кондиционера, но при этом не будет потреблять электроэнергию.

Почему это выгодно Индии

В летние месяцы в Индии регулярно наблюдаются резкие скачки пикового спроса на электроэнергию, так как домохозяйства и предприятия включают кондиционеры на полную мощность. Этот всплеск создает нагрузку на энергосистему, которая и так испытывает нехватку мощностей, и вынуждает коммунальные службы запускать дорогостоящие пиковые электростанции, работающие на ископаемом топливе. Снижая нагрузку на охлаждение зданий, краска могла бы сгладить эти пики, облегчая нагрузку на национальную энергосеть и снижая потребность в дополнительных генерирующих мощностях.

В густо застроенных мегаполисах бетон, асфальт и неосвещенные крыши поглощают и переизлучают тепло, создавая «городские острова тепла», которые на несколько градусов жарче окружающих сельских районов. Повсеместное внедрение покрытия с высокой отражательной способностью повысило бы альбедо крыш и фасадов, возвращая больше солнечной энергии в космос и снижая температуру в городах.

Для домохозяйств с низким уровнем дохода краска предлагает пассивное решение, не требующее сложного обслуживания. Для ее нанесения используются те же инструменты и методы, которые уже знакомы местным малярам, поэтому первоначальные затраты можно распределить на весь срок службы покрытия, в то время как счета за электроэнергию для кондиционирования воздуха резко снизятся.

Из лаборатории на рынок

Команда Пердью разработала формулу так, чтобы она вписывалась в существующие промышленные линии по производству красок. Радикальная перенастройка оборудования не требуется, что ускоряет путь от лаборатории до прилавка магазина. Проект получил поддержку Исследовательского центра технологий охлаждения Университета Пердью и Управления научных исследований ВВС США, а исследователи уже подали заявки на патенты. Тесты на долговечность показывают, что покрытие устойчиво к растрескиванию и отслоению, что решает распространенную проблему более ранних технологий «холодных крыш», которые быстро разрушались в суровых погодных условиях.

Итог

Ультрабелая краска из Пердью показывает, что относительно простая модификация материала может обеспечить резкий скачок солнечного отражения, предлагая малозатратный способ охлаждения зданий и городов. Для такой страны, как Индия, где растущие температуры вызывают постоянно увеличивающийся спрос на электроэнергию и усиливают эффект городских островов тепла, это покрытие может стать экономически эффективным инструментом в арсенале мер по адаптации к климату — при условии, что будут решены вопросы экономики масштабного внедрения и реальные эксплуатационные характеристики совпадут с обещаниями.