Door Herman van den Bosch
Het plaatsen van vensterglas in huizen en gebouwen kan in de toekomst een vast onderdeel worden van het werk van leveranciers van zonnepanelen. Hoezo, zult u zich afvragen: leveren zonnepanelen dan onvoldoende op? Dit is zeker niet het geval, maar het vervangen van gebruikelijk vensterglas in de miljarden ramen van appartementen en kantoren door glas voorzien van fotovoltaïsche cellen (building integrated photovoltaic) is een steeds realistischer optie. Huizen en gebouwen vertegenwoordigen 40% van het wereldwijde energieverbruik. Om hierin te voorzien zijn zonnepanelen op het dak bij lange na niet voldoende, vandaar dat opwekken van energie door middel van vensterglas een jarenlang gekoesterde wens is, zeker in het geval van hoogbouw die bijna geheel uit glas lijkt te bestaan.
Utrecht Centraal
Glas voorzien van fotovoltaïsche cellen gebeurt al lang - kijk maar naar de perronoverkapping van het centraal station in Utrecht - maar gaat tot dusver altijd ten koste van zijn transparantie. Op het eerste gezicht lijken het opwekken van energie en het behoud van volledige transparantie onverenigbaar. Fotovoltaïsche cellen gebruiken immers licht van dezelfde frequenties die het menselijk oog kan zien. De afgelopen 10 jaar hebben onderzoekers van MIT, UCLA, Michigan State University en onder andere de Technische Universiteit Delft vooruitgang geboekt bij het overbruggen van beide doelstellingen.
Tot nu toe zijn Luminescent Solar Concentrators de meest veelbelovende technologie om het opwekken van elektriciteit en transparantie te combineren. Dit zijn ramen die zijn voorzien van een coating (de ‘golfgeleider’) die een deel van de zonnestraling zijwaarts afbuigt. Deze wordt omgezet in elektriciteit in smalle stroken aan de zijkant van de ramen waarin fotovoltaïsche cellen zijn bevestigd. Het rendement van de stroomopwekking hangt nog grotendeels af van de aard van de coating maar nog steeds geldt: 'hoe meer elektriciteit wordt opgewekt, hoe minder transparant het venster is'. Desondanks is een aantal producten dat deze technologie gebruikt al succesvol op de markt gebracht.
Voorbeeld: Kantoor Goede Doelen Loterij door Physee
Een voorbeeld van een gebouw met transparante zonnepanelen (ramen die dus energie opleveren) is het hoofdkantoor van de Goede doelen Loterij in Amsterdam. Hier heeft de startup van de Technische Universiteit Delft Physee een gevel voorzien van 100 bijna-transparante Power Window glazen panelen. Het bedrijf gebruikt thulium (een zeldzaam aardmetaal op de golfgeleider) samen met een CIGS PV-cel strip aan één glasrand.
ClearView, een doorbraak
Een paar jaar geleden, koos een groep onderzoekers van de Michigan State University een andere koers. Ook zij kozen voor een volledig doorzichtige coating, dunner dan 1/1,000ste millimeter. Het bijzondere is dat deze coating bijna uitsluitend ultraviolet en infrarood licht filtert en dit omzet in elektriciteit. De resterende straling, het zichtbare deel van het spectrum, wordt doorgelaten. Om deze reden is het resultaat uitzonderlijk transparant.
De startup Ubiquitous Energy werkt vanaf 2012 aan de ontwikkeling van dit idee. Het heeft jaren geduurd voordat het glas op de markt kon worden gebracht. Dat gebeurt vanaf begin 2020 in samenwerking met de NSG groep, een van 's werelds grootste producenten van vlakglas.
De transparantie van ClearView is 38, 3% (die van ‘gewoon’ vensterglas varieert tussen de 30 – 80%) en 9,8% van het zonlicht wordt omgezet in energie (de conversie van een standaard zonnepaneel is ongeveer 25%). Deze combinatie overtreft elk ander transparant zonnepaneel tot nu toe.
Tot besluit
De ramen van ClearView filteren dus ultraviolet en infrarood-licht en zetten dit om in elektriciteit. De resterende straling wordt doorgelaten. Om deze reden is het resultaat uitzonderlijk transparant. PHYSEE maakt gebruik van thulium op de golfgeleider. Net als bij zonnepanelen (vandaar ook de naam 'transparante zonnepanelen') wordt zonlicht dus omgezet in energie. Er is nog zeker ruimte voor verbetering: in de toekomst moeten de ramen van zowel ClearView als PHYSEE nog groter en nog meer opwekken. Maar, al met al is dit een gigantische doorbraak in de opwekking van zonne-energie, die menigeen op de voet zal volgen.
