TED2018
Aaswath Raman: How we can turn the cold of outer space into a renewable resource
Aaswath Raman: Wie man die Kälte des Weltraums als erneuerbare Ressource nutzen kann
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Was wäre, wenn wir die Kälte des Weltraums zur Kühlung von Gebäuden auf der Erde nutzen könnten? In diesem atemberaubenden Vortrag erläutert der Physiker Aaswath Raman die von ihm entwickelte Technologie, um die "Nachthimmel-Kühlung" -- ein Naturphänomen, bei dem Infrarotstrahlung die Erde Richtung Weltraum verlässt und so Wärme abtransportiert -- nutzbar zu machen, wodurch der Energiebedarf unserer Kühlsysteme dramatisch sinken würde. Erfahren Sie mehr darüber, wie dieser Ansatz in eine Zukunft weist, in der wir die Energie des Universums geschickt anzapfen.
Aaswath Raman - Applied physicist, engineer
Aaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials. Full bio
Aaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials. Full bio
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00:13
Every summer when I was growing up,
0
1571
2015
Als ich aufwuchs, flog ich jeden Sommer
00:15
I would fly from my home in Canada
to visit my grandparents,
to visit my grandparents,
1
3610
3382
von meinem Zuhause in Kanada
zu meinen Großeltern,
zu meinen Großeltern,
00:19
who lived in Mumbai, India.
2
7016
1800
die in Mumbai, Indien, lebten.
00:21
Now, Canadian summers
are pretty mild at best --
are pretty mild at best --
3
9157
3134
Kanadische Sommer sind bestenfalls mild
00:24
about 22 degrees Celsius
or 72 degrees Fahrenheit
or 72 degrees Fahrenheit
4
12315
3707
-- etwa 22 Grad Celsius
oder 72 Grad Fahrenheit
oder 72 Grad Fahrenheit
00:28
is a typical summer's day,
and not too hot.
and not too hot.
5
16046
2620
sind für einen Sommertag typisch,
also nicht zu heiß.
also nicht zu heiß.
00:31
Mumbai, on the other hand,
is a hot and humid place
is a hot and humid place
6
19276
3039
Mumbai hingegen ist ein heißes
und feuchtes Gebiet
und feuchtes Gebiet
00:34
well into the 30s Celsius
or 90s Fahrenheit.
or 90s Fahrenheit.
7
22339
3218
mit über 30 °Celsius oder 90 °Fahrenheit.
00:38
As soon as I'd reach it, I'd ask,
8
26364
1586
Wenn ich ankam, fragte ich immer:
00:39
"How could anyone live, work
or sleep in such weather?"
or sleep in such weather?"
9
27974
4410
"Wie kann man bei so einem Wetter
leben, arbeiten oder schlafen?"
leben, arbeiten oder schlafen?"
00:45
To make things worse, my grandparents
didn't have an air conditioner.
didn't have an air conditioner.
10
33539
3646
Obendrein hatten meine Großeltern
keine Klimaanlage.
keine Klimaanlage.
00:49
And while I tried my very, very best,
11
37768
2825
Obwohl ich mein Bestes gab,
00:52
I was never able
to persuade them to get one.
to persuade them to get one.
12
40617
2754
konnte ich sie nie zum Kauf
von einer überzeugen.
von einer überzeugen.
00:56
But this is changing, and fast.
13
44220
3095
Aber das ändert sich schnell.
00:59
Cooling systems today
collectively account for 17 percent
collectively account for 17 percent
14
47914
4341
Kühlsysteme verbrauchen heute weltweit
zusammen 17 Prozent des Stroms.
zusammen 17 Prozent des Stroms.
01:04
of the electricity we use worldwide.
15
52279
2373
01:06
This includes everything
from the air conditioners
from the air conditioners
16
54676
2394
Dazu gehören Klimaanlagen,
01:09
I so desperately wanted
during my summer vacations,
during my summer vacations,
17
57094
2777
die ich in den Sommerferien
so unbedingt wollte,
so unbedingt wollte,
01:11
to the refrigeration systems
that keep our food safe and cold for us
that keep our food safe and cold for us
18
59895
3610
über Kühlsysteme, die in den Supermärkten
unsere Lebensmittel
sicher und kalt halten,
sicher und kalt halten,
01:15
in our supermarkets,
19
63529
1231
01:16
to the industrial scale systems
that keep our data centers operational.
that keep our data centers operational.
20
64784
4252
bis zu Systemen im industriellen Maßstab
in unseren Rechenzentren.
in unseren Rechenzentren.
01:21
Collectively, these systems
account for eight percent
account for eight percent
21
69624
3485
Zusammen machen diese Systeme acht Prozent
01:25
of global greenhouse gas emissions.
22
73133
2250
der weltweiten Treibhausgasemissionen aus.
01:27
But what keeps me up at night
23
75823
1611
Aber was mich nachts wach hält, ist,
01:29
is that our energy use for cooling
might grow sixfold by the year 2050,
might grow sixfold by the year 2050,
24
77458
4921
dass unser Energieverbrauch für Kühlung
bis 2050 um das Sechsfache steigen wird,
bis 2050 um das Sechsfache steigen wird,
01:34
primarily driven by increasing usage
in Asian and African countries.
in Asian and African countries.
25
82403
4281
vor allem durch die zunehmende Nutzung
in asiatischen und afrikanischen Ländern.
in asiatischen und afrikanischen Ländern.
01:39
I've seen this firsthand.
26
87284
1698
Ich habe das selbst gesehen.
01:41
Nearly every apartment
in and around my grandmother's place
in and around my grandmother's place
27
89006
3158
Fast jede Wohnung
in der Nähe meiner Großmutter
in der Nähe meiner Großmutter
01:44
now has an air conditioner.
28
92188
2024
hat jetzt eine Klimaanlage.
01:46
And that is, emphatically, a good thing
29
94236
3047
Das ist natürlich eine gute Sache
01:49
for the health, well-being
and productivity
and productivity
30
97307
2699
für die Gesundheit, das Wohlergehen
und die Produktivität von Menschen,
und die Produktivität von Menschen,
01:52
of people living in warmer climates.
31
100030
2645
die in wärmeren Klimazonen leben.
01:55
However, one of the most
alarming things about climate change
alarming things about climate change
32
103831
3943
Einer der alarmierendsten Aspekte
beim Klimawandel ist jedoch,
beim Klimawandel ist jedoch,
01:59
is that the warmer our planet gets,
33
107798
2595
je wärmer unser Planet wird,
02:02
the more we're going to need
cooling systems --
cooling systems --
34
110417
2312
desto mehr benötigen wir Kühlsysteme --
02:04
systems that are themselves large
emitters of greenhouse gas emissions.
emitters of greenhouse gas emissions.
35
112753
3759
Systeme, die selbst große Emittenten
von Treibhausgasen sind.
von Treibhausgasen sind.
Das hat dann das Potenzial,
eine Rückkopplungsschleife zu verursachen,
eine Rückkopplungsschleife zu verursachen,
02:09
This then has the potential
to cause a feedback loop,
to cause a feedback loop,
36
117236
3333
02:12
where cooling systems alone
37
120593
1458
in der allein die Kühlsysteme
02:14
could become one of our biggest sources
of greenhouse gases
of greenhouse gases
38
122075
2987
zum Ende dieses Jahrhunderts
eine unserer größten Quellen
eine unserer größten Quellen
02:17
later this century.
39
125086
1342
von Treibhausgasen werden könnten.
02:18
In the worst case,
40
126735
1178
Im schlimmsten Fall könnten wir
im Jahr 2100 nur zum Kühlen
im Jahr 2100 nur zum Kühlen
02:19
we might need more than 10 trillion
kilowatt-hours of electricity every year,
kilowatt-hours of electricity every year,
41
127937
3620
mehr als 10 Billionen Kilowattstunden
Strom pro Jahr benötigen.
Strom pro Jahr benötigen.
02:23
just for cooling, by the year 2100.
42
131581
2688
02:26
That's half our electricity supply today.
43
134846
2865
Das ist die Hälfte
des heutigen Stromverbrauchs.
des heutigen Stromverbrauchs.
02:30
Just for cooling.
44
138198
1150
Nur zur Kühlung.
02:32
But this also point us
to an amazing opportunity.
to an amazing opportunity.
45
140862
3915
Aber das weist uns auch
auf eine erstaunliche Chance hin.
auf eine erstaunliche Chance hin.
02:37
A 10 or 20 percent improvement
in the efficiency of every cooling system
in the efficiency of every cooling system
46
145444
4569
Eine 10- oder 20-prozentige Verbesserung
der Effizienz jedes Kühlsystems
der Effizienz jedes Kühlsystems
02:42
could actually have an enormous impact
on our greenhouse gas emissions,
on our greenhouse gas emissions,
47
150037
3484
könnte sowohl heute als auch
später in diesem Jahrhundert
später in diesem Jahrhundert
02:45
both today and later this century.
48
153545
2465
enorme Auswirkungen
auf unseren Treibhausgasausstoß haben.
auf unseren Treibhausgasausstoß haben.
02:50
And it could help us avert
that worst-case feedback loop.
that worst-case feedback loop.
49
158080
3549
Das könnte uns helfen, die befürchtete
Rückkopplungsschleife abzuwenden.
Rückkopplungsschleife abzuwenden.
02:54
I'm a scientist who thinks a lot
about light and heat.
about light and heat.
50
162928
3680
Ich bin ein Wissenschaftler, der viel
über Licht und Wärme nachdenkt.
über Licht und Wärme nachdenkt.
Insbesondere, wie es uns
neue Materialien ermöglichen,
neue Materialien ermöglichen,
02:58
In particular, how new materials
allow us to alter the flow
allow us to alter the flow
51
166632
3596
den Fluss dieser grundlegenden
Elemente der Natur so zu verändern,
Elemente der Natur so zu verändern,
03:02
of these basic elements of nature
52
170252
2016
03:04
in ways we might have
once thought impossible.
once thought impossible.
53
172292
2642
wie wir es früher
für unmöglich gehalten hätten.
für unmöglich gehalten hätten.
03:07
So, while I always understood
the value of cooling
the value of cooling
54
175315
2413
Obwohl ich schon immer
den Wert der Kühlung
in den Sommerferien verstand,
in den Sommerferien verstand,
03:09
during my summer vacations,
55
177752
1944
03:11
I actually wound up
working on this problem
working on this problem
56
179720
2263
arbeitete ich letztlich an diesem Problem
03:14
because of an intellectual puzzle
that I came across about six years ago.
that I came across about six years ago.
57
182007
4006
wegen eines intellektuellen Rätsels,
auf das ich vor 6 Jahren stieß.
auf das ich vor 6 Jahren stieß.
03:19
How were ancient peoples
able to make ice in desert climates?
able to make ice in desert climates?
58
187149
5617
Wie waren uralte Völker in der Lage,
in Wüstengebieten Eis zu machen?
in Wüstengebieten Eis zu machen?
03:25
This is a picture of an ice house,
59
193894
2936
Dies ist ein Bild eines Eishauses,
03:28
also called a Yakhchal,
located in the southwest of Iran.
located in the southwest of Iran.
60
196854
3627
auch Yachchal genannt,
im Südwesten des Irans.
im Südwesten des Irans.
03:33
There are ruins of dozens
of such structures throughout Iran,
of such structures throughout Iran,
61
201006
3754
Es gibt Ruinen von Dutzenden
solcher Strukturen im ganzen Iran,
solcher Strukturen im ganzen Iran,
03:36
with evidence of similar such buildings
throughout the rest of the Middle East
throughout the rest of the Middle East
62
204784
3690
mit Hinweisen auf ähnliche Gebäude
im gesamten Rest des Mittleren Ostens
im gesamten Rest des Mittleren Ostens
03:40
and all the way to China.
63
208498
1214
und bis nach China.
03:42
The people who operated
this ice house many centuries ago,
this ice house many centuries ago,
64
210228
3190
Die Leute, die dieses Eishaus
vor vielen Jahrhunderten betrieben,
vor vielen Jahrhunderten betrieben,
03:45
would pour water
in the pool you see on the left
in the pool you see on the left
65
213442
2484
gossen in den frühen Abendstunden,
wenn die Sonne unterging,
wenn die Sonne unterging,
03:47
in the early evening hours,
as the sun set.
as the sun set.
66
215950
3072
Wasser in das Becken, das Sie links sehen.
03:51
And then something amazing happened.
67
219046
1809
Dann geschah etwas Erstaunliches.
Obwohl die Lufttemperatur
über dem Gefrierpunkt liegen konnte,
über dem Gefrierpunkt liegen konnte,
03:53
Even though the air temperature
might be above freezing,
might be above freezing,
68
221442
2762
03:56
say five degrees Celsius
or 41 degrees Fahrenheit,
or 41 degrees Fahrenheit,
69
224228
3698
sagen wir 5 Grad Celsius
oder 41 Grad Fahrenheit,
oder 41 Grad Fahrenheit,
03:59
the water would freeze.
70
227950
1534
gefror das Wasser.
04:02
The ice generated would then be collected
in the early morning hours
in the early morning hours
71
230724
4135
Das erzeugte Eis wurde dann
in den frühen Morgenstunden eingesammelt
in den frühen Morgenstunden eingesammelt
und in dem Gebäude auf der rechten Seite
04:06
and stored for use in the building
you see on the right,
you see on the right,
72
234883
2635
bis in die Sommermonate hinein
zum Gebrauch gelagert.
zum Gebrauch gelagert.
04:09
all the way through the summer months.
73
237542
1936
Sie haben wahrscheinlich schon mal
einen sehr ähnlichen Vorgang gesehen,
einen sehr ähnlichen Vorgang gesehen,
04:12
You've actually likely seen
something very similar at play
something very similar at play
74
240133
2719
04:14
if you've ever noticed frost form
on the ground on a clear night,
on the ground on a clear night,
75
242876
3452
wenn sich in einer klaren Nacht
Reif am Boden bildet,
Reif am Boden bildet,
04:18
even when the air temperature
is well above freezing.
is well above freezing.
76
246352
2745
auch wenn die Lufttemperatur
über dem Gefrierpunkt liegt.
über dem Gefrierpunkt liegt.
04:21
But wait.
77
249121
1160
Aber Moment mal.
Wie kann das Wasser bei Lufttemperaturen
über dem Gefrierpunkt gefrieren?
über dem Gefrierpunkt gefrieren?
04:22
How did the water freeze
if the air temperature is above freezing?
if the air temperature is above freezing?
78
250305
3731
Die Verdunstung könnte
eine Rolle gespielt haben,
eine Rolle gespielt haben,
04:26
Evaporation could have played an effect,
79
254487
1926
04:28
but that's not enough to actually
cause the water to become ice.
cause the water to become ice.
80
256437
3315
aber das ist nicht genug,
um das Wasser in Eis zu verwandeln.
um das Wasser in Eis zu verwandeln.
04:32
Something else must have cooled it down.
81
260064
2086
Etwas anderes muss es abgekühlt haben.
Denken Sie an einen Kuchen,
der auf einer Fensterbank abkühlt.
der auf einer Fensterbank abkühlt.
04:34
Think about a pie
cooling on a window sill.
cooling on a window sill.
82
262761
2548
04:37
For it to be able to cool down,
its heat needs to flow somewhere cooler.
its heat needs to flow somewhere cooler.
83
265619
3611
Damit er sich abkühlen kann, muss
seine Wärme an einen kälteren Ort fließen.
seine Wärme an einen kälteren Ort fließen.
04:41
Namely, the air that surrounds it.
84
269254
1904
Nämlich in die umgebende Luft.
04:44
As implausible as it may sound,
85
272180
2310
So unplausibel es klingen mag,
04:46
for that pool of water, its heat
is actually flowing to the cold of space.
is actually flowing to the cold of space.
86
274514
5376
die Wärme dieses Wasserbeckens
fließt in die Kälte des Weltraumes.
fließt in die Kälte des Weltraumes.
04:54
How is this possible?
87
282085
1722
Wie ist das möglich?
04:56
Well, that pool of water,
like most natural materials,
like most natural materials,
88
284434
3572
Dieses Wasserbecken sendet,
wie die meisten natürlichen Materialien,
wie die meisten natürlichen Materialien,
05:00
sends out its heat as light.
89
288030
2150
seine Wärme als Licht aus.
05:02
This is a concept
known as thermal radiation.
known as thermal radiation.
90
290506
2817
Das ist ein als Wärmestrahlung
bekanntes Konzept.
bekanntes Konzept.
05:05
In fact, we're all sending out our heat
as infrared light right now,
as infrared light right now,
91
293792
4468
Tatsächlich senden wir uns alle
unsere Wärme gegenseitig
unsere Wärme gegenseitig
und an unsere Umgebung
als Infrarotlicht aus.
als Infrarotlicht aus.
05:10
to each other and our surroundings.
92
298284
1928
05:12
We can actually visualize this
with thermal cameras
with thermal cameras
93
300608
2469
Wir können das mit Wärmebildkameras
05:15
and the images they produce,
like the ones I'm showing you right now.
like the ones I'm showing you right now.
94
303101
3246
und den Bildern, die sie erzeugen,
wie diese hier, visualisieren.
wie diese hier, visualisieren.
05:18
So that pool of water
is sending out its heat
is sending out its heat
95
306744
2262
Das Wasserbecken sendet also seine Wärme
05:21
upward towards the atmosphere.
96
309030
1682
nach oben zur Atmosphäre.
05:23
The atmosphere and the molecules in it
97
311379
2095
Die Atmosphäre und die Moleküle darin
nehmen einen Teil dieser Wärme auf
und senden sie zurück.
und senden sie zurück.
05:25
absorb some of that heat and send it back.
98
313498
2555
05:28
That's actually the greenhouse effect
that's responsible for climate change.
that's responsible for climate change.
99
316077
3822
Genau das ist der Treibhauseffekt,
der den Klimawandel verursacht.
der den Klimawandel verursacht.
05:32
But here's the critical thing
to understand.
to understand.
100
320435
2523
Aber hier ist der entscheidende Punkt.
05:34
Our atmosphere doesn't absorb
all of that heat.
all of that heat.
101
322982
3200
Unsere Atmosphäre
absorbiert nicht die ganze Wärme.
absorbiert nicht die ganze Wärme.
05:38
If it did, we'd be
on a much warmer planet.
on a much warmer planet.
102
326577
2934
Wäre es so, hätten wir
einen viel wärmeren Planeten.
einen viel wärmeren Planeten.
05:41
At certain wavelengths,
103
329982
1508
Bei bestimmten Wellenlängen,
05:43
in particular between
eight and 13 microns,
eight and 13 microns,
104
331514
3452
insbesondere zwischen
8 und 13 Mikrometern,
8 und 13 Mikrometern,
05:46
our atmosphere has what's known
as a transmission window.
as a transmission window.
105
334990
3762
hat unsere Atmosphäre
ein sogenanntes Transmissionsfenster.
ein sogenanntes Transmissionsfenster.
05:51
This window allows some of the heat
that goes up as infrared light
that goes up as infrared light
106
339402
5517
Dieses Fenster lässt etwas von der Wärme,
die als Infrarotlicht hochstrahlt,
die als Infrarotlicht hochstrahlt,
05:56
to effectively escape,
carrying away that pool's heat.
carrying away that pool's heat.
107
344943
3333
letztlich entweichen und die Wärme
dieses Beckens abtransportieren.
dieses Beckens abtransportieren.
06:00
And it can escape to a place
that is much, much colder.
that is much, much colder.
108
348895
3770
Sie kann an einen Ort gelangen,
der viel, viel kälter ist.
der viel, viel kälter ist.
06:05
The cold of this upper atmosphere
109
353633
1968
Die Kälte dieser oberen Atmosphäre
06:07
and all the way out to outer space,
110
355625
1674
und des ganzen Weges
hinaus in den Weltraum,
hinaus in den Weltraum,
06:09
which can be as cold
as minus 270 degrees Celsius,
as minus 270 degrees Celsius,
111
357323
3810
der minus 270 Grad Celsius
06:13
or minus 454 degrees Fahrenheit.
112
361157
2720
bzw. minus 454 Grad Fahrenheit sein kann.
06:17
So that pool of water is able
to send out more heat to the sky
to send out more heat to the sky
113
365242
3364
So kann das Wasserbecken
mehr Hitze zum Himmel senden,
mehr Hitze zum Himmel senden,
06:20
than the sky sends back to it.
114
368630
1771
als der Himmel zu ihm zurückschickt.
06:22
And because of that,
115
370425
1150
Deswegen wird das Becken
06:23
the pool will cool down
below its surroundings' temperature.
below its surroundings' temperature.
116
371599
3016
unter die Temperatur
seiner Umgebung abkühlen.
seiner Umgebung abkühlen.
06:28
This is an effect
known as night-sky cooling
known as night-sky cooling
117
376035
3516
Das ist ein Effekt,
der als Nachthimmel-Kühlung
der als Nachthimmel-Kühlung
06:31
or radiative cooling.
118
379575
1400
oder Strahlungskühlung bekannt ist.
06:33
And it's always been understood
by climate scientists and meteorologists
by climate scientists and meteorologists
119
381369
3454
Klimawissenschaftlern und Meteorologen
sahen ihn schon immer
sahen ihn schon immer
06:36
as a very important natural phenomenon.
120
384847
2600
als ein sehr wichtiges Naturphänomen an.
06:40
When I came across all of this,
121
388879
1492
Als ich all das erfuhr,
06:42
it was towards the end
of my PhD at Stanford.
of my PhD at Stanford.
122
390395
2642
war es gegen Ende
meiner Doktorarbeit in Stanford.
meiner Doktorarbeit in Stanford.
06:45
And I was amazed by its apparent
simplicity as a cooling method,
simplicity as a cooling method,
123
393061
4429
Über seine scheinbare Einfachheit
als Kühlmethode war ich erstaunt,
als Kühlmethode war ich erstaunt,
06:49
yet really puzzled.
124
397514
1266
aber auch echt verwirrt.
06:51
Why aren't we making use of this?
125
399284
2200
Warum nutzen wir das nicht?
06:54
Now, scientists and engineers
had investigated this idea
had investigated this idea
126
402744
2881
Wissenschaftler und Ingenieure
hatten dieses Konzept
hatten dieses Konzept
in früheren Jahrzehnten untersucht.
06:57
in previous decades.
127
405649
1238
06:58
But there turned out to be
at least one big problem.
at least one big problem.
128
406911
3288
Aber es stellte sich heraus,
dass es mindestens ein großes Problem gab.
dass es mindestens ein großes Problem gab.
07:02
It was called night-sky
cooling for a reason.
cooling for a reason.
129
410879
2872
Es wurde aus gutem Grund
als Nachthimmel-Kühlung bezeichnet.
als Nachthimmel-Kühlung bezeichnet.
07:06
Why?
130
414109
1174
Warum?
07:07
Well, it's a little thing called the sun.
131
415307
2369
Es ist ein kleines Ding namens Sonne.
07:10
So, for the surface
that's doing the cooling,
that's doing the cooling,
132
418157
2460
Die Oberfläche, die abkühlen soll,
07:12
it needs to be able to face the sky.
133
420641
2174
muss auf den Himmel gerichtet sein.
07:14
And during the middle of the day,
134
422839
1628
Während der Tagesmitte,
07:16
when we might want
something cold the most,
something cold the most,
135
424491
3150
wenn wir die Kühlung am meisten wollen,
bedeutet das leider,
dass die Sonne auf die Fläche scheint.
dass die Sonne auf die Fläche scheint.
07:19
unfortunately, that means
you're going to look up to the sun.
you're going to look up to the sun.
136
427665
2896
Die Sonne heizt
die meisten Materialien auf
die meisten Materialien auf
07:22
And the sun heats most materials up
137
430585
1856
07:24
enough to completely counteract
this cooling effect.
this cooling effect.
138
432465
2757
und wirkt diesem Kühleffekt
vollständig entgegen.
vollständig entgegen.
07:28
My colleagues and I
spend a lot of our time
spend a lot of our time
139
436409
2008
Meine Kollegen und ich
denken viel darüber nach,
denken viel darüber nach,
07:30
thinking about how
we can structure materials
we can structure materials
140
438441
2112
Materialien im sehr kleinen Maßstab
so zu strukturieren,
so zu strukturieren,
07:32
at very small length scales
141
440577
1412
07:34
such that they can do
new and useful things with light --
new and useful things with light --
142
442013
3326
dass sie neue und nützliche
Dinge mit Licht tun können,
Dinge mit Licht tun können,
Längenbereiche, die kleiner sind
als die Wellenlänge des Lichts selbst.
als die Wellenlänge des Lichts selbst.
07:37
length scales smaller
than the wavelength of light itself.
than the wavelength of light itself.
143
445363
2990
07:40
Using insights from this field,
144
448377
1580
Dank der Erkenntnisse
aus diesem Bereich,
aus diesem Bereich,
07:41
known as nanophotonics
or metamaterials research,
or metamaterials research,
145
449981
3128
bekannt als Nanophotonik
oder Metamaterialforschung,
oder Metamaterialforschung,
wurde uns klar, dass es vielleicht
eine Methode gibt,
eine Methode gibt,
07:45
we realized that there might be a way
to make this possible during the day
to make this possible during the day
146
453133
3500
dies erstmals auch am Tage zu ermöglichen.
07:48
for the first time.
147
456657
1173
07:49
To do this, I designed
a multilayer optical material
a multilayer optical material
148
457854
3056
Dazu habe ich ein mehrschichtiges
optisches Material entworfen,
optisches Material entworfen,
07:52
shown here in a microscope image.
149
460934
1857
das Sie hier im Mikroskopbild sehen.
07:54
It's more than 40 times thinner
than a typical human hair.
than a typical human hair.
150
462815
3381
Es ist mehr als 40-mal dünner
als ein menschliches Haar.
als ein menschliches Haar.
07:58
And it's able to do
two things simultaneously.
two things simultaneously.
151
466220
2518
Es kann zwei Dinge gleichzeitig.
08:01
First, it sends its heat out
152
469169
1825
Erstens: Es sendet seine Wärme
08:03
precisely where our atmosphere
lets that heat out the best.
lets that heat out the best.
153
471018
3802
genau dort aus, wo unsere Atmosphäre
diese Wärme am besten durchlässt.
diese Wärme am besten durchlässt.
08:06
We targeted the window to space.
154
474844
2133
Wir zielten auf das Fenster zum Weltraum.
08:09
The second thing it does
is it avoids getting heated up by the sun.
is it avoids getting heated up by the sun.
155
477519
3431
Zweitens: Es lässt sich
von der Sonne nicht erhitzen.
von der Sonne nicht erhitzen.
08:12
It's a very good mirror to sunlight.
156
480974
2400
Es ist ein sehr guter Spiegel
für das Sonnenlicht.
für das Sonnenlicht.
08:16
The first time I tested this
was on a rooftop in Stanford
was on a rooftop in Stanford
157
484315
2714
Zum ersten Mal testete ich es
auf einem Dach in Stanford,
auf einem Dach in Stanford,
08:19
that I'm showing you right here.
158
487053
1762
das Sie hier sehen.
08:21
I left the device out for a little while,
159
489339
2381
Ich ließ das Gerät für eine Weile draußen,
08:23
and I walked up to it after a few minutes,
160
491744
3071
und nach ein paar Minuten
ging ich wieder hin
ging ich wieder hin
08:26
and within seconds, I knew it was working.
161
494839
2794
und wusste sofort, dass es funktionierte.
08:29
How?
162
497657
1158
Wie?
08:30
I touched it, and it felt cold.
163
498839
1627
Ich berührte es
und es fühlte sich kalt an.
und es fühlte sich kalt an.
08:33
(Applause)
164
501395
4658
(Beifall)
08:38
Just to emphasize how weird
and counterintuitive this is:
and counterintuitive this is:
165
506862
3984
Nur um zu betonen, wie merkwürdig
und kontraintuitiv das ist:
und kontraintuitiv das ist:
08:42
this material and others like it
166
510870
1730
Dieses Material und andere werden kälter,
08:44
will get colder when we take them
out of the shade,
out of the shade,
167
512624
2905
wenn wir sie aus dem Schatten nehmen,
08:47
even though the sun is shining on it.
168
515553
2360
obwohl die Sonne darauf scheint.
08:49
I'm showing you data here
from our very first experiment,
from our very first experiment,
169
517937
2683
Das hier sind Daten
von unserem allerersten Experiment,
von unserem allerersten Experiment,
08:52
where that material stayed
more than five degrees Celsius,
more than five degrees Celsius,
170
520644
2739
wo dieses Material mehr als 5° Celsius
08:55
or nine degrees Fahrenheit, colder
than the air temperature,
than the air temperature,
171
523407
3276
bzw. 9° Fahrenheit kälter
als die Lufttemperatur blieb,
als die Lufttemperatur blieb,
08:58
even though the sun
was shining directly on it.
was shining directly on it.
172
526707
2814
obwohl die Sonne direkt darauf schien.
Das von uns verwendete Verfahren
zur Herstellung dieses Materials
zur Herstellung dieses Materials
09:02
The manufacturing method we used
to actually make this material
to actually make this material
173
530855
3135
09:06
already exists at large volume scales.
174
534014
2534
existiert bereits für große Volumina.
09:08
So I was really excited,
175
536903
1157
Also war ich wirklich aufgeregt,
09:10
because not only
do we make something cool,
do we make something cool,
176
538084
3041
weil wir nicht nur etwas Cooles machen,
09:13
but we might actually have the opportunity
to do something real and make it useful.
to do something real and make it useful.
177
541149
5053
sondern vielleicht sogar die Chance haben,
etwas praktisch Nutzbares zu machen.
etwas praktisch Nutzbares zu machen.
09:19
That brings me to the next big question.
178
547204
1913
Das bringt mich zur nächsten großen Frage.
09:21
How do you actually
save energy with this idea?
save energy with this idea?
179
549141
2587
Wie spart man mit dieser Idee Energie?
09:23
Well, we believe the most direct way
to save energy with this technology
to save energy with this technology
180
551752
3658
Wir glauben, der direkteste Weg,
mit dieser Technologie Energie zu sparen,
mit dieser Technologie Energie zu sparen,
09:27
is as an efficiency boost
181
555434
1659
ist die Effizienzsteigerung
für die heutigen Klima- und Kälteanlagen.
für die heutigen Klima- und Kälteanlagen.
09:29
for today's air-conditioning
and refrigeration systems.
and refrigeration systems.
182
557117
3063
09:32
To do this, we've built
fluid cooling panels,
fluid cooling panels,
183
560561
2159
Dazu bauten wir Flüssigkeitskühlplatten,
wie die, die Sie hier sehen.
wie die, die Sie hier sehen.
09:34
like the ones shown right here.
184
562744
1571
09:36
These panels have a similar shape
to solar water heaters,
to solar water heaters,
185
564339
2667
Die Platten sind so ähnlich geformt
wie solare Wassererhitzer,
wie solare Wassererhitzer,
09:39
except they do the opposite --
they cool the water, passively,
they cool the water, passively,
186
567030
2920
außer dass sie das Gegenteil tun --
sie kühlen das Wasser passiv
sie kühlen das Wasser passiv
09:41
using our specialized material.
187
569974
2067
mit unserem speziellen Material.
Diese Platten können dann
mit etwas kombiniert werden,
mit etwas kombiniert werden,
09:44
These panels can then
be integrated with a component
be integrated with a component
188
572815
2460
09:47
almost every cooling system has,
called a condenser,
called a condenser,
189
575299
2568
das fast jedes Kühlsystem hat:
einen Kondensator,
einen Kondensator,
09:49
to improve the system's
underlying efficiency.
underlying efficiency.
190
577891
3133
um die Effizienz
des Systems zu verbessern.
des Systems zu verbessern.
09:53
Our start-up, SkyCool Systems,
191
581367
1896
Unser Start-up, SkyCool Systems,
hat kürzlich in Davis, Kalifornien,
hat kürzlich in Davis, Kalifornien,
09:55
has recently completed a field trial
in Davis, California, shown right here.
in Davis, California, shown right here.
192
583287
3874
einen Feldversuch abgeschlossen,
wie hier zu sehen ist.
wie hier zu sehen ist.
09:59
In that demonstration,
193
587649
1182
In der Vorführung zeigten wir,
10:00
we showed that we could actually
improve the efficiency
improve the efficiency
194
588855
3048
dass wir die Effizienz dieses Kühlsystems
unter Praxisbedingungen
unter Praxisbedingungen
10:03
of that cooling system
as much as 12 percent in the field.
as much as 12 percent in the field.
195
591927
2924
tatsächlich um ganze 12 Prozent
verbessern konnten.
verbessern konnten.
10:07
Over the next year or two,
196
595474
1254
In den nächsten 1-2 Jahren
freue ich mich darauf,
freue ich mich darauf,
10:08
I'm super excited to see this go
to its first commercial-scale pilots
to its first commercial-scale pilots
197
596752
3904
das bei den ersten
kommerziellen Pilotprojekten,
kommerziellen Pilotprojekten,
10:12
in both the air conditioning
and refrigeration space.
and refrigeration space.
198
600680
3143
sowohl für Klima- als auch
für Kühlanlagen zu sehen.
für Kühlanlagen zu sehen.
10:16
In the future, we might be able
to integrate these kinds of panels
to integrate these kinds of panels
199
604260
3587
In Zukunft könnten wir diese Platten
10:19
with higher efficiency
building cooling systems
building cooling systems
200
607871
3309
mit effizienteren Kühlsystemen
für Gebäude kombinieren
für Gebäude kombinieren
10:23
to reduce their energy
usage by two-thirds.
usage by two-thirds.
201
611204
2802
und ihren Energieverbrauch
um zwei Drittel reduzieren.
um zwei Drittel reduzieren.
10:26
And eventually, we might actually
be able to build a cooling system
be able to build a cooling system
202
614030
3658
Schließlich könnten wir tatsächlich
ein Kühlsystem bauen,
ein Kühlsystem bauen,
10:29
that requires no electricity input at all.
203
617712
2563
das überhaupt keinen Strom benötigt.
10:32
As a first step towards that,
204
620966
1516
Als ersten Schritt dorthin
haben meine Kollegen
von Stanford und ich gezeigt,
von Stanford und ich gezeigt,
10:34
my colleagues at Stanford and I
205
622506
1857
10:36
have shown that you could
actually maintain
actually maintain
206
624387
2026
dass man mit besserer Technik
10:38
something more than 42 degrees Celsius
below the air temperature
below the air temperature
207
626437
4569
in der Tat etwas mehr als 42° Celsius
unter der Lufttemperatur halten könnte.
unter der Lufttemperatur halten könnte.
10:43
with better engineering.
208
631030
1388
10:45
Thank you.
209
633165
1150
Vielen Dank.
10:46
(Applause)
210
634339
4055
(Beifall)
10:51
So just imagine that --
211
639196
1151
Man stelle sich das vor --
etwas, dessen Temperatur
etwas, dessen Temperatur
10:52
something that is below freezing
on a hot summer's day.
on a hot summer's day.
212
640371
3403
an einem heißen Sommertag
unter dem Gefrierpunkt liegt.
unter dem Gefrierpunkt liegt.
10:57
So, while I'm very excited
about all we can do for cooling,
about all we can do for cooling,
213
645927
4483
Ich bin sehr aufgeregt, was wir alles
für Kühlung tun können,
für Kühlung tun können,
11:02
and I think there's a lot yet to be done,
214
650434
3254
und ich denke, dass es noch
viel mehr zu tun gibt.
viel mehr zu tun gibt.
11:05
as a scientist, I'm also drawn
to a more profound opportunity
to a more profound opportunity
215
653712
3468
Als Wissenschaftler zieht mich auch
eine grundlegendere Chance an,
eine grundlegendere Chance an,
11:09
that I believe this work highlights.
216
657204
2016
die diese Arbeit nach aufzeigt.
11:11
We can use the cold darkness of space
217
659760
3135
Wir können die kalte Dunkelheit
des Weltraums nutzen,
des Weltraums nutzen,
11:14
to improve the efficiency
218
662919
1650
um die Effizienz eines jeden
energiebezogenen Prozesses
energiebezogenen Prozesses
11:16
of every energy-related
process here on earth.
process here on earth.
219
664593
3254
hier auf der Erde zu verbessern.
11:21
One such process
I'd like to highlight are solar cells.
I'd like to highlight are solar cells.
220
669204
3317
Einen solchen Prozess
möchte ich hervorheben: Solarzellen.
möchte ich hervorheben: Solarzellen.
11:24
They heat up under the sun
221
672934
1445
Die heizen sich in der Sonne auf
11:26
and become less efficient
the hotter they are.
the hotter they are.
222
674403
2484
und werden umso ineffizienter,
je heißer sie werden.
je heißer sie werden.
11:29
In 2015, we showed that
with deliberate kinds of microstructures
with deliberate kinds of microstructures
223
677276
3877
Im Jahr 2015 haben wir gezeigt,
dass wir mit bestimmten Mikrostrukturen
auf der Oberseite einer Solarzelle
auf der Oberseite einer Solarzelle
11:33
on top of a solar cell,
224
681177
1547
11:34
we could take better advantage
of this cooling effect
of this cooling effect
225
682748
2844
diese Kühlwirkung besser nutzen können,
11:37
to maintain a solar cell passively
at a lower temperature.
at a lower temperature.
226
685616
3699
um eine Solarzelle passiv bei einer
niedrigeren Temperatur zu halten.
niedrigeren Temperatur zu halten.
11:41
This allows the cell
to operate more efficiently.
to operate more efficiently.
227
689708
2321
Dies ermöglicht der Zelle,
effizienter zu arbeiten.
effizienter zu arbeiten.
11:44
We're probing these kinds
of opportunities further.
of opportunities further.
228
692627
2968
Wir erforschen diese Möglichkeit weiter.
11:47
We're asking whether
we can use the cold of space
we can use the cold of space
229
695619
3245
Wir fragen uns, ob wir die Kälte
des Weltraums nutzen können,
des Weltraums nutzen können,
11:50
to help us with water conservation.
230
698888
2079
um uns beim Wassersparen zu helfen
oder vielleicht bei Szenarien
mit Netzunabhängigkeit.
mit Netzunabhängigkeit.
11:53
Or perhaps with off-grid scenarios.
231
701316
2349
11:55
Perhaps we could even directly
generate power with this cold.
generate power with this cold.
232
703689
4167
Vielleicht könnten wir mit dieser Kälte
sogar direkt Strom erzeugen.
sogar direkt Strom erzeugen.
Es gibt eine große Temperaturdifferenz
zwischen uns hier auf der Erde
zwischen uns hier auf der Erde
12:00
There's a large temperature difference
between us here on earth
between us here on earth
233
708522
2953
12:03
and the cold of space.
234
711499
1690
und der Kälte des Weltraums.
Dieser Unterschied könnte zumindest
gedanklich verwendet werden,
gedanklich verwendet werden,
12:05
That difference, at least conceptually,
235
713213
2128
12:07
could be used to drive
something called a heat engine
something called a heat engine
236
715365
2594
um eine Wärmekraftmaschine anzutreiben
und Elektrizität zu erzeugen.
und Elektrizität zu erzeugen.
12:09
to generate electricity.
237
717983
1190
12:11
Could we then make a nighttime
power-generation device
power-generation device
238
719967
3603
Könnten wir dann eine nächtliche
Stromerzeugungsmaschine bauen,
Stromerzeugungsmaschine bauen,
12:15
that generates useful
amounts of electricity
amounts of electricity
239
723594
2397
die brauchbare Mengen
an Elektrizität erzeugt,
an Elektrizität erzeugt,
12:18
when solar cells don't work?
240
726015
1904
wenn Solarzellen nicht funktionieren?
12:19
Could we generate light from darkness?
241
727943
2534
Könnten wir Licht
aus der Dunkelheit erzeugen?
aus der Dunkelheit erzeugen?
12:23
Central to this ability
is being able to manage
is being able to manage
242
731872
4389
Entscheidend dafür ist die Fähigkeit,
12:28
the thermal radiation
that's all around us.
that's all around us.
243
736285
3111
die Wärmestrahlung,
die uns umgibt, zu steuern.
die uns umgibt, zu steuern.
12:31
We're constantly bathed in infrared light;
244
739420
2800
Wir sind immer in Infrarotlicht getaucht.
12:34
if we could bend it to our will,
245
742666
2452
Wenn wir es uns gefügig machen könnten,
12:37
we could profoundly change
the flows of heat and energy
the flows of heat and energy
246
745142
2730
könnten wir die täglichen Wärme-
und Energieflüsse zutiefst verändern.
und Energieflüsse zutiefst verändern.
12:39
that permeate around us every single day.
247
747896
2733
12:43
This ability, coupled
with the cold darkness of space,
with the cold darkness of space,
248
751190
3341
Diese Fähigkeit, gepaart mit
der kalten Dunkelheit des Weltraums,
der kalten Dunkelheit des Weltraums,
12:46
points us to a future
where we, as a civilization,
where we, as a civilization,
249
754555
3309
weist uns auf eine Zukunft hin,
in der wir als Zivilisation
in der Lage sein könnten,
in der Lage sein könnten,
12:49
might be able to more intelligently manage
our thermal energy footprint
our thermal energy footprint
250
757888
5238
unsere thermische Energiebilanz
im größten Stil intelligenter zu steuern.
im größten Stil intelligenter zu steuern.
12:55
at the very largest scales.
251
763150
1800
12:57
As we confront climate change,
252
765904
2214
Wenn wir uns dem Klimawandel stellen,
13:00
I believe having
this ability in our toolkit
this ability in our toolkit
253
768142
2603
wird sich diese Fähigkeit
als unerlässliches Werkzeug erweisen.
als unerlässliches Werkzeug erweisen.
13:02
will prove to be essential.
254
770769
1800
13:05
So, the next time
you're walking around outside,
you're walking around outside,
255
773428
3198
Wenn Sie das nächste Mal
draußen herumlaufen,
draußen herumlaufen,
13:08
yes, do marvel at how the sun
is essential to life on earth itself,
is essential to life on earth itself,
256
776650
6344
bewundern Sie, wie notwendig die Sonne
für das Leben auf der Erde ist.
für das Leben auf der Erde ist.
13:15
but don't forget that the rest of the sky
has something to offer us as well.
has something to offer us as well.
257
783018
4676
Aber vergessen Sie nicht,
dass uns der Rest des Himmels
auch etwas zu bieten hat.
auch etwas zu bieten hat.
13:20
Thank you.
258
788533
1151
Vielen Dank.
13:21
(Applause)
259
789708
4110
(Beifall)
ABOUT THE SPEAKER
Aaswath Raman - Applied physicist, engineerAaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials.
Why you should listen
Aaswath Raman is an assistant professor of electrical and systems engineering at the University of Pennsylvania. He is also co-founder of a clean energy startup, SkyCool Systems, where he is its chief scientific officer. He initiated and led the development of radiative sky cooling, a technology that he originated as a research associate at Stanford University, beginning in 2012.
Raman is deeply interested in the intersection of science, technology and development work, and he has previously collaborated on projects to redesign refugee camps with UNHCR and to rethink governance in rural Sierra Leone. In recognition of his breakthroughs in developing radiative sky cooling, in 2015 he was named one of MIT Technology Review's "Innovators Under 35."
Aaswath Raman | Speaker | TED.com