Sorgt Kalkfarbe für kühlere Umgebungen?

Kalkfarben wird oft eine Vorreiterfunktion für kühle Umgebungen zugesprochen. So hat Steven Chu, Physiker und amerikanischer Energieminister unter der Obama Regierung, die klassischen südeuropäischen weißen Kalkhäuser als Vorbild bezeichnet und das Einsetzen von weißen Dächern zu einem zentralen Werkzeug gegen den Klimawandel erklärt (Wall Street Journal 2009, auf englisch). Dies geht sogar soweit, dass in Peru bereits Berge mit Kalkfarbe gestrichen worden sind, um das Schmelzen einen Gletschers zu verhindern (BBC 2010; auf englisch).

Woran liegt es nun, dass Kalkfarbe diesen Ruf als kühlende Wandfarbe hat? Was steckt hinter dieser Annahme? Und stimmt dies überhaupt?

Um dies zu beantworten werden wir über physikalische Effekte reden, nämlich die Energie von Licht und das Rückstrahlvermögen von Objekten, auch Albedo Effekt genannt.

Energie, Absorption und Reflexion von Licht

Um zu verstehen wieso Kalkfarbe als ein Mittel gegen den Klimawandel und ein kühleres Stadtklima gesehen wird, müssen wir zunächst kurz über die physikalische Begebenheit von Licht reden.

Licht ist eine Form von Energie und hat eine gewisse Strahlungsenergie. Nicht ohne Grund kann aus Sonnenlicht mit Solar- und Photovoltaik Anlagen Strom erzeugt werden. Was Solar- und Photovoltaik Analgen machen ist physikalisch nämlich gar kein Erzeugen von Energie, sondern eine Umwandlung der Lichtenergie in Elektrizität.

Wenn allgemein Licht nun auf nicht transparenten Gegenstand scheint passieren zwei Dinge:

1. Ein Teil der Energie des Lichtes wird zurück reflektiert
2. Ein Teil der Energie wird absorbiert

Reflektieren meint hierbei, dass die Energie zurück gewiesen wird und je nach Einfallwinkel in eine andere Richtung geht. Bei dem Absorbieren wird die Energie hingegen eingesaugt, beziehungsweise verschlungen. In der Praxis passiert dabei beispielsweise folgendes wenn Sonnenlicht auf den Nordpol fällt:

1. Reflexion: Das Licht wird zurückgewiesen und die Energie und Licht geht teilweise in die Atmosphäre und teilweise außerhalb der Atmosphäre, zurück in den Kosmus
2. Absorption: Die Energie des Lichtes wird in Wärme umgewandelt und bleibt am Nordpol

Da nach dem Energieerhaltungssatz Energie niemals verloren gehen kann, muss eines dieser beiden Dinge passieren. Je nach Oberfläche und Untergrund unterscheidet sich hierbei das Verhältnis der reflektierten und absorbierten Energie. Wenn die Energie des Lichtes absorbiert wird, dann verwandelt sich diese meist in Wärme um.

Der Albedo Effekt

Der Albedo Effekt meint ganz genau das Verhältnis von rückgestrahltem zu einfallendem Licht. Damit sagt dieser Messwert im welchen Verhältnis Reflexion und Absorption bei einem bestimmten Objekt stehen. Ein hoher Albedo Wert meint dabei, dass sehr viel Licht zurück gestrahlt wird. Bei einem niedrigen Wert hingegen wird mehr Energie des Lichtes absorbiert und in Wärme gewandelt. Ein Objekt mit einem Albedo von 1 weist dabei 100% des Lichtes zurück, ein Objekt mit einem Albedo von 0 wird hingegen sämtliche Energie in Wärme umwandeln.

Albedo ist lateinisch für Weiße. Er heißt Albedo Effekt wegen dem Phänomen, dass weiße Oberflächen einen sehr hohen Prozentsatz von Strahlung zurück reflektieren. Je mehr Strahlung zurückgewiesen wird, desto weniger Licht und Energie wird absorbiert und staut sich demnach an der Oberfläche des angestrahlten Objekts. Da sich weniger Energie ansammelt sorgt dies zu einer kühleren Umgebung, im Vergleich zu schlecht reflektierenden Oberflächen, welche weniger Energie zurückweist.  Eine hohe Zurückweisung des Lichtes von Gebäuden führt daher zu einer kühleren Umgebung, welcher sich besonders in warmen Gebieten sehr stark auf das Stadtklima auswirken kann.

Die Oberflächenbeschaffenheit und Rückstrahlvermögen von Gebäuden und Landschaften hat dadurch einen aktiven Einfluss auf Hausklima, Stadtklima und Regionenklima.

Der Albedo Effekt und Kalkfarbe

Schwarze und dunkle Objekte haben einen deutlich niedrigeren Albedo und Reflexion als weiße und helle Objekte. Gerade bei Dächern lässt sich dies sehr gut betrachten. Dunkle Dachflächen können leicht eine Oberflächentemperatur von bis zu 80°C erreichen, bei gleichen Bedingungen weisen weiße Dächer lediglich 44°C Oberflächentemperatur auf. Ein genauer Wert ist schwer zu bestimmen, da neben der Farbe auch der Bestandteil des Hauses eine Rolle bei der Reflexion haben kann.

Kalkfarbe ist dabei als weiße Farbe hervorragend geeignet, da sie eine besonders hohe Lichtreflexion hat. Zusätzlich absorbiert Kalk auf Grund der Porosität der Farbe besonders wenig Energie.

Besonders in der modernen Stadtplanung liegen für ein verbessertes Stadtklima die mit Kalk gestrichenen Häuser eine enorme Chance auf. In den USA gibt es eine Studie, welche weißen Dächern, wie Kalkfarbe, eine Einsparung von 10 Tonnen CO2-Emissionen für je 1.000 QuadratmeterDachfläche vorhersagen. Anstatt, dass Energie und Wärme in Städten und Häusern absorbiert wird, wird nämlich besonders viel Energie zurück zur Sonne, daher in den Kosmos reflektiert.

Damit ist die Kalkfarbe ein super Anwärter für eine nachhaltige, umweltfreundliche und ästhetische Architektur als Außenwandfarbe.

Albedo Effekt und der Klimawandel

Der Effekt ist hierbei nicht nur ausschließlich für einzelne Häuser und Städte zu beobachten, sondern ist auch durch die Reflexion des Sonnenlichtes von Nord- und Südpol . Der Albedo Effekt ist bei dem Eis auf den Polaren ein wichtiger Faktor um Licht und Energie von der Energie zurückzuweisen. Durch den Klimawandel schmilzt das Eis der Pole jedoch und kann daher immer weniger Licht zurückweisen, weswegen auch mehr Energie und Hitze absorbiert wird. Ein Teufelskreis also zwischen schmelzenden Polen und weniger Lichtreflexion, welches wieder zu schmelzenden Polen führt. Die Pole werden kleiner und können immer schlechter Energie reflektieren, weswegen mehr Energie und Wärme auf den Polen bleibt und wiederum diesen Prozess weiter beschleunigt.

Fazit

Die starke Lichtreflexion von Kalkfarbe sorgt in der Tat für eine kühlere Umgebung.