Slimme ramen schakelen hun zonwerende eigenschappen straks naar behoefte in en uit en vangen zonlicht om er elektriciteit van te maken.
Het energieverbruik in de gebouwde omgeving wordt grotendeels bepaald door verwarming, koeling en verlichting. Daglicht speelt hierbij natuurlijk een belangrijke rol. In gematigde streken kan zonlicht in de winter voor verwarming zorgen en een lager energiegebruik terwijl datzelfde zonlicht in warme landen leidt tot fors meer energiegebruik omdat er meer moet worden gekoeld.
De meeste kantoorgebouwen en ook moderne woningen zijn tegenwoordig voorzien van zonwerend glas. Dat glas laat wel het licht, maar niet de warmte van de zon door. Aan het glas zijn doorgaans speciale metalen en coatings toegevoegd om het zonlicht te absorberen of te weerkaatsen. Afhankelijk van het type filtert het glas soms tot 60 procent van de warmte in vergelijking met standaard dubbelglas.
Kunnen we ooit praten met Poekie?
Met behulp van AI slagen onderzoekers er steeds beter in dierengeluiden te ontcijferen. Kunnen we ooit echt met onze hond of kat babbelen?
Het grootste bezwaar is dat deze ramen statisch zijn, altijd warmte tegenhouden, ook wanneer dat niet nodig is. Met zulke ramen moet in deze contreien in de winter dan ook vaak extra worden bijgestookt om woningen of kantoren op temperatuur te houden.
Lichtvangende coating
De slimme zonwerende ramen van Hitesh Khandelwal, promovendus aan de Technische Universiteit Eindhoven, kunnen daar verandering in brengen. Deze ramen kunnen licht tegenhouden met een golflengte van 700 tot 1400 nanometer. Dit met het oog niet waarneembare licht bevindt zich in het infraroodbereik en bevat bijna 50 procent van de energie van zonlicht.
Nieuw aan deze ramen is dat ze aan- en uitgezet kunnen worden. In de zonwerende laag zijn namelijk organische vloeibare kristallen verwerkt die selectief licht van een bepaalde golflengte doorlaten. Via een elektrische spanning kunnen de moleculen worden ‘uitgelijnd’, waardoor ze de infraroodstraling in zonlicht reflecteren.
Gebruikers kunnen hiervoor een aan- en uitknop gebruiken, maar het zou ook automatisch kunnen op basis van bijvoorbeeld temperatuursensoren. Khandelwal claimt dat hij tot bijna 100 procent van het zonlicht tussen 700 en 1400 nanometer kan blokkeren, terwijl nog steeds circa 90 procent van het zichtbare licht door het glas kan komen. De transparantie van het nieuwe glas is daarmee vergelijkbaar met die van dubbelglas.
De promovendus heeft ook prototypes ontwikkeld van coatings die op bestaande ramen kunnen worden aangebracht zodat niet alle glas vervangen hoeft te worden. Daarnaast zouden de regelbare ramen ook in auto’s en broeikassen kunnen helpen het energieverbruik te verlagen.
Licht dat op ramen valt, hoeft niet altijd geweerd te worden, het kan ook worden gebruikt om energie mee op te wekken. Twee oud-studenten van de TU Delft, Ferdinand Grapperhaus en Willem Kesteloo van het bedrijf Physee, hebben op het glasoppervlak een dunne coating aangebracht die zowel direct als indirect licht opvangt en dat naar de zijkanten van het raam stuurt. Daar zorgen zonnecelstrips vervolgens voor de omzetting naar elektriciteit. De energie die zo wordt opgewekt kan meteen worden gebruikt en dankzij de coating wordt ook warmtestraling tegengehouden.
Opgeslagen energie
De onderzoekers claimen dat met hun Power-Window 25 tot 40 procent energie kan worden bespaard. ‘Afhankelijk van de hoeveelheid ramen die worden geïnstalleerd, is het mogelijk energieneutraal te worden,’ claimt Maarten de Haas, hoofd business development van Physee. ‘Amerikaans onderzoek laat zien dat commercieel vastgoed verantwoordelijk is voor 40 procent van het totale energieverbruik. Dat betekent dat het in theorie mogelijk is het totale energieverbruik 40 procent te verlagen.’
Rabobank experimenteert sinds december met een tiental ramen van Physee in zijn kantoor in Eindhoven. De opgewekte energie wordt opgeslagen voor gebruik zonder direct zonlicht of ’s nachts. De Haas spreekt van lovende reacties. Meer plaatsingen volgen op de Amsterdamse Zuidas, zegt De Haas.
Het liefst sluit Physee de ramen aan op het beheerssysteem van gebouwen, zodat het mogelijk is per ruimte het energieverbruik te registreren en te regelen met een app. De Haas: ‘Door dit soort lokale toepassingen maken we de buitenste schil van gebouwen intelligent, vergelijkbaar met het zenuwstelsel van het menselijk lichaam. Behalve besparingen levert dit ook een helder overzicht op van het verbruik in kantoren, hotels en winkels.’
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees ook: