De Fraunhofer Instituten FEP in Dresden en ISC in Würzburg hebben samen met de Zweedse firma Chromogenics en nog een paar andere partijen een zonwerend glas ontwikkeld dat het energieverbruik in gebouwen sterk kan verlagen. De ramen worden nu getest in een ziekenhuis in Athene en een kantoorgebouw in Uppsala. De proef maakt onderdeel uit van het Europese project Switch2Save.
“Wij denken dat we in Athene het energieverbruik met misschien wel 70% omlaag kunnen brengen”, zegt John Fahlteich van het FEP in Dresden in een telefonische reactie. Hij geeft leiding aan het EU-project waar naast Chromogenics onder andere de TU Athene en de Tsjechische universiteit Západočeská aan meewerken. De deelnemers ontvangen samen een EU-subsidie van ruim 5 miljoen euro.
Minder airco
De grootste winst van het glas is dat de airconditioning minder hard hoeft te loeien in de zomer, zegt Fahlteich. Het nieuwe zit hem in het feit dat het glas helemaal uit zichzelf reageert op temperatuursveranderingen.
Als de zon hard schijnt in de zomer dan lopen de temperaturen normaalgesproken snel op in een gebouw met veel glas. De Switch2Save-ramen reageren hier echter onmiddellijk op door het zonlicht te blokkeren. Hoe feller de zon brandt, des te donkerder het glas.
“Getint glas tegen hoge temperaturen is op zich niet nieuw”, zegt Fahlteich. Wat al bestaat, zijn ramen die verschillende gradaties hebben van zonwering. “Maar wat nog niet bestaat, is vensterglas dat automatisch reageert op temperatuursveranderingen.”
Hoe werkt het?
Fraunhofer en Chromogenics werken met twee technieken: glas met een zogenoemde thermochromische laag (een coating) en glas met een elektrochromische laag. Het kan ook een combinatie zijn van de twee.
Bij de elektrochromische laag wordt de temperatuur gemeten door sensors die een signaal afgeven als het te warm wordt. Een computer zorgt dan met een stroomstootje dat de coating van kleur verandert.
Bij het thermochromische glas is dat elektrische stroomstootje niet nodig en verandert het glas automatisch van kleur als het warmer of kouder wordt. Volgens Fraunhofer zijn de twee soorten glas complementair aan elkaar en kunnen naast elkaar worden gebruikt.
Polymeer
In beide gevallen wordt gebruik gemaakt van een polymeer-coating die als dunne film op 4 millimeter dik glas wordt gelamineerd. Dat gebeurt onder vacuüm in grote machines. De coating is 100 micrometer (μm) dik, wat een extra gewicht oplevert van 500 gram per vierkante meter.
De ramen zijn beschikbaar in de kleuren grijs en blauw, maar er wordt volgens Fahlteich gewerkt aan meer variaties. Verder wordt onderzocht of de coatings ook zijn aan te brengen op glas met een kromming, zoals bijvoorbeeld de voorruit van een auto.
Lees hier ook een verhaal van Innovation Origins uit 2017 over onderzoek aan de TU Eindhoven naar zonwerende elektrochromische ramen.
Welke milieuwinst valt er te halen?
Wat kan het opleveren? Het Fraunhofer Instituut wijst op een studie van het Bundesumweltamt dat heeft berekend dat in Duitsland gebouwen verantwoordelijk zijn voor 30% van de CO2-uitstoot en 35% van het energieverbruik. Vooral de vele glazen kantoortorens in steden zijn een probleem.
De meeste van die kantoren hebben weliswaar jaloezieën om de hitte buiten te houden, maar die worden vaak niet gebruikt, omdat ze worden vergeten of omdat ze lelijk worden gevonden. Met het thermochromische glas is er geen ontkomen aan en kan er dus veel milieuwinst worden behaald.
De grootste winst kan uiteraard worden behaald in echt warme landen zoals Griekenland, Turkije of Saudi-Arabië. Maar ook in Noord-Europa is er winst. Bovendien werken de ramen als een soort gigantische zonnebril, die het werken prettiger maken.
Stroom opwekken
Met de thermochromische en elektrochromische ramen kan nadrukkelijk geen stroom worden opgewekt. Dit soort ramen bestaan volgens Fahlteich wel in de vorm van transparante zonnepanelen, maar die zijn tot dusver nog erg donker, kunnen niet van kleur veranderen en leveren bovendien veel minder stroom op dan klassieke zonnepanelen.
Er zijn twee soorten transparante zonnepanelen. Dat zijn panelen die alleen het ultraviolette licht omzetten in stroom en ten tweede gewone zonnepanelen met – heel plat gezegd – gaten erin.
Heliatek
In de VS wordt hier onderzoek naar gedaan door Michigan State University en MIT, waar de startup Ubiquitous Energy uit is voortgekomen. In Zuid-Korea is de Incheon National University ermee bezig en het Ulsan National Institute of Science and Technology.
Europa loopt op dit gebied wat achter. Een interessant bedrijf uit Duitsland is wel het eveneens in Dresden gevestigde Heliatek.
Dit bedrijf heeft een hele dunne vouwbare folie op de markt gebracht (zie foto) die stroom produceert. De folie kan op verschillende oppervlaktes worden aangebracht. Tot nu toe laat de folie geen licht door, maar volgens Heliatek is het niet zo moeilijk dat te veranderen.
Het probleem is volgens Heliatek alleen dat het economisch onrendabel is vanwege de lage stroomopbrengst. Bij transparante zonnecellen, panelen of in het geval van Heliatek folie moet je denken aan een paar procent van de energie uit zonlicht die kan worden omgezet in elektriciteit, terwijl een normaal zonnepaneel meer dan 20 procent oplevert.
Lees hier het persbericht van het Fraunhofer Instituut.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
