211service.com
Hoe vensterglas slimmer wordt
Heliotrope-technologieën , een startup in een vroeg stadium die momenteel wordt geïncubeerd in het Lawrence Berkeley National Laboratory, heeft mogelijk de sleutel gevonden voor het leveren van het eerste kosteneffectieve slimme venster. Het bedrijf heeft een relatief goedkope glascomposiet ontwikkeld met het ongekende vermogen om zowel de warmteproducerende infraroodstraling van de zon als het zichtbare licht selectief te blokkeren. Gebouwen die met dergelijk glas zijn uitgerust, kunnen energiezuiniger.
Slimmer glas: Recent onderzoek onder leiding van de medeoprichters van Heliotrope toonde het eerste elektrochrome glas aan dat omkeerbaar kan worden getint en ook infraroodstraling kan blokkeren terwijl het transparant is.
Het bedrijf onlangs bekend gemaakt dat het zou beginnen met het sturen van monsters naar grote glasfabrikanten om het potentieel voor commerciële en residentiële gebouwen te evalueren. Het wil zijn eerste product binnen drie jaar produceren.
Veel experts zien de opkomende technologie van slimme of dynamische ramen - die gebruik maken van glas waarvan de doorlaatbaarheid van zonnestraling op verzoek kan worden gewijzigd door warmte (thermochroom), licht (fotochroom) of elektriciteit (elektrochroom) toe te passen - als een veelbelovende manier om de energieverbruik voor koeling en verlichting van gebouwen. Het Nationaal Laboratorium voor Hernieuwbare Energie heeft: geschatte dat wijdverbreid gebruik van de technologie het energieverbruik in de VS met ongeveer 5 procent zou kunnen verminderen. De markt voor slim glas blijft echter minuscuul en beperkt zich meestal tot nichetoepassingen zoals tintbare achteruitkijkspiegels in auto's. De vraag naar slimme ramen is laag omdat de initiële kosten voor de meeste potentiële kopers onbetaalbaar hoog zijn.
twee bedrijven, Visie en Salie Electrochromics , hebben het voortouw genomen in de jonge industrie. Laatstgenoemde is onlangs overgenomen door een grote glasfabrikant, Saint-Gobain. Maar de producten van de eerste generatie die deze bedrijven maken, moduleren voornamelijk zichtbaar licht, en elke kleine variatie in hun vermogen om infrarode (IR) straling te blokkeren, kan alleen optreden op hetzelfde moment dat zichtbaar licht ook wordt geblokkeerd, zegt Delia Milliron , een medeoprichter van Heliotrope, de Chief Scientific Officer van het bedrijf en stafwetenschapper bij LBNL. Er is geen scheiding als een functie van spanning die we in onze materialen hebben.
Milliron's group bij LBNL publiceerde vorige maand een paper in Natuur waarin het een nieuw glascomposietmateriaal beschreef dat omkeerbaar getint kan worden en infraroodstraling kan blokkeren terwijl het transparant blijft - de eerste demonstratie van glas dat onafhankelijke controle mogelijk maakte over de doorlaatbaarheid van zichtbaar licht en IR-straling. Het nieuwe materiaal kan schakelen tussen drie modi, namelijk volledig transparant, transparant maar IR-straling blokkerend en blokkeren van zowel zichtbare als IR-straling, afhankelijk van de hoeveelheid aangelegde spanning. En als het glas eenmaal geschakeld is, is het niet meer nodig om er stroom door te laten lopen.
Een elektrochroom venster werkt in wezen als een transparante oplaadbare batterij. Twee stukken geleidend glas sluiten een elektrolytmateriaal aan en veranderingen in de doorlaatbaarheid van het glas treden op als reactie op elektrochemisch opladen en ontladen.
In het ontwerp dat is gedemonstreerd door de groep van Milliron, wordt het nieuwe composiet, gemaakt van indiumtinoxide-nanokristallen ingebed in niobiumoxideglas, aan één kant afgezet en dient het als een elektrode; een andere elektrode wordt aan de andere kant van de elektrolyt geplaatst. Het toepassen van een matige spanning zorgt ervoor dat de nanokristallen elektronisch worden opgeladen, waardoor IR-straling wordt geabsorbeerd en geblokkeerd. Het aanleggen van een wat grotere spanning zorgt ervoor dat het niobiumoxideglas elektrochemisch wordt gereduceerd, waardoor verkleuring optreedt. Ten slotte zorgt nog een bescheiden spanning ervoor dat het glas weer volledig transparant wordt.
Hoewel Heliotrope niet de exacte materialen gebruikt die zijn gebruikt in het gepubliceerde onderzoek van Milliron, zijn de eigen composities van het bedrijf vergelijkbaar met die van haar groep, zegt medeoprichter en president Jason Holt.
De krachtige nieuwe functionaliteit van het materiaal van Heliotrope is volgens Holt niet eens het belangrijkste onderscheidende kenmerk, althans niet op korte termijn. Ik denk dat wat de markt voor slimme ramen echt gaat uitbreiden, een product is dat veel goedkoper is dan wat er is.
De producten die View en Sage maken, zijn voor de eindgebruiker ongeveer twee keer zo duur per vierkante meter in vergelijking met een typisch statisch raam met dubbele beglazing, zegt hij. Aangezien het materiaal van Heliotrope kan worden gemaakt met behulp van relatief goedkope oplossingsdepositietechnieken en niet de duurdere vacuümdepositietechnieken vereist die over het algemeen worden gebruikt om elektrochromen te maken, gelooft Holt dat het bedrijf uiteindelijk producten kan maken met prijzen die meer in overeenstemming zijn met die van de standaard dubbele beglazing. Dat is waar je moet zijn als je deze producten wilt gaan zien als energie-efficiëntieproducten en ze wilt onderwerpen aan energieterugbetalingsstatistieken en dat soort dingen.
De huidige slimme glasproducten zijn zo duur en de terugverdientijd ervan is zo lang dat het kopen van slim glas puur op basis van de energie-efficiëntie tegenwoordig niet echt gebeurt, zegt Eric Bloom, een senior analist bij Navigant Research die onlangs auteur een verslag gericht op de markt voor slim glas. In feite zal de markt de komende jaren, naarmate Sage en View hun productiecapaciteit vergroten, waarschijnlijk voornamelijk worden aangedreven door kopers die het zich kunnen veroorloven om slim glas te kopen, simpelweg omdat het cool is, zegt Bloom. De kosten dalen echter en vanuit het oogpunt van energiebesparing, zegt hij, zal de businesscase voor slim glas er over ongeveer vijf jaar een stuk aantrekkelijker uitzien.
Voor nu zal Heliotrope zich concentreren op het aanpassen van zijn fabricagetechnologie om prototypes te maken die in vierkante voet in plaats van vierkante inch worden gemeten. Als alles volgens plan verloopt, zegt Holt, zal het bedrijf binnen ongeveer twee en een half jaar apparaten met een kleine vormfactor maken, misschien wel zo groot als een dakraam.