Hoe 'slim thermochroom glas' energie bespaart in huizen

Welke warmteregulerende raamcoatings bestaan er al?

“Er zijn al coatings die vooral warmte tegenhouden. In hele warme klimaten houden ze de hitte van de zon buiten de deur. In koudere klimaten zorgen ze er juist voor dat de warmte van radiatoren binnenblijft. In gematigde klimaten – onder meer in Europa en Amerika – zijn deze coatings niet zo effectief. In de winter blokkeren ze namelijk de warmte van de zon en die wil je juist in je huis gebruiken.

Bij het Brightlands Materials Center in Geleen hebben we een slimme coating ontwikkeld voor klimaten met warme zomers en koude winters. De coating reageert op de buitentemperatuur. Komt die boven een bepaalde waarde, bijvoorbeeld 21 graden, dan blokkeert de coating de warmtestraling van de zon. Is de glastemperatuur lager, bijvoorbeeld in de winter, dan laat hij de zonnewarmte door.”

Hoe werkt de techniek?

“Normaal gesproken wordt er bij het coaten van glas een flinterdun laagje van metaaloxide op glas ‘gesputterd’. Dat is een speciale machinale techniek. Wij brengen ook een flinterdunne coating aan, maar doen dat niet met de bestaande sputtertechniek. We gebruiken hiervoor een vloeistof. Vervolgens branden we deze coating in bij 400 tot 450 graden. Dit is een eenvoudig productieproces en bovendien goedkoper en energie-efficiënter dan sputteren. Door dit proces ontstaat een coating waarvan de kristalstructuur kan reageren op de buitentemperatuur.

Bij een hoge buitentemperatuur zorgt de kristalstructuur voor het blokkeren van de warmte van de zon. Zodra de coating onder een bepaalde temperatuur komt, verandert de kristalstructuur (de coating ‘schakelt’ zogezegd) en wordt de warmte doorgelaten. Het glas is in beide gevallen transparant en laat dus gewoon het zichtbare zonlicht door, waardoor je het goed in woningen kunt gebruiken. We noemen dit thermochroom glas.”

“Ons productieproces is eenvoudig, goedkoper en energie-efficiënter dan bestaande technieken”

Wat is er innovatief aan deze techniek?

“Allereerst is het ons gelukt de temperatuur waarbij de kristalstructuur verandert (de schakeltemperatuur) flink te verlagen. We kunnen dat instellen op bijvoorbeeld 20 graden. Maar 15 of 25 graden kan ook, afhankelijk van het klimaatgebied waarin je het glas wilt gebruiken. De tweede innovatie is dat we de laag transparant hebben gemaakt met een neutrale kleur en dat de schakeling niet zichtbaar is voor het blote oog.”

Wat levert dit glas op aan besparingen?

“Omdat je in de winter minder hoeft te verwarmen en in de zomer minder hoeft te koelen, verbruiken huizen met dit slimme glas minder energie. Daardoor is ook de CO₂-uitstoot lager. We hebben berekend dat je met een vrijstaand huis in Nederland 638 euro per jaar op je energierekening kunt besparen door onze coating in dubbelglas te combineren met een al bestaande low-e coating. Daarvan kan 20% van deze kostenbesparing worden toegeschreven aan de thermochrome coating.

Het glas is wel iets duurder dan standaard isolatieglas met alleen een low-e coating. Maar de terugverdientijd voor de gebruiker is slechts zeven jaar. Voor de glasindustrie is dit glas door onze nieuwe productiemethode ook heel aantrekkelijk. Een traditionele ‘sputterlijn’ is 5 tot 10 keer duurder dan ons coatingproces met vloeistoffen.”

Waar is het thermochroom glas ontwikkeld?

“Brightlands Materials Center (BMC) is een joint innovation centre van TNO en de provincie Limburg. Het is gevestigd op de Brightlands Chemelot Campus in Geleen. De keuze voor deze campus is mede gebaseerd op de grootschalige aanwezigheid van bedrijven en expertise op het gebied van kunststoffen en coatings. Binnen het onderzoekscentrum doen wetenschappers onderzoek naar nieuwe duurzame en energiebesparende kunststoffen en coatings.

Dat onderzoek vindt plaats in vier verschillende programma’s: Circular Packaging, Lightweight Automotive, Additive Manufacturing (3D printing) en Sustainable Buildings. Voor Sustainable Buildings wordt er naast de eerder genoemde slimme thermochrome ramen ook gewerkt aan functionele folies (denk hierbij aan folies met dezelfde thermochrome eigenschappen), aan retrofit oplossingen voor energiebesparende ramen, opbrengstverhogende folies voor zonnepanelen, gekleurde zonnepanelen en warmteregulering van zonnepanelen. Het tegengaan van oververhitting in zonnepanelen resulteert namelijk in een hogere opbrengst en langere levensduur.”

In het lab werkt de techniek. Hoe nu verder?

“We hebben de afgelopen 2 à 3 jaar aan de technologie gewerkt. Op een raampje van 10 bij 10 cm functioneert de coating goed. Vorig jaar hebben we succesvol opgeschaald naar 50 bij 50 cm. Vanaf die grootte kun je eerste kleine demoramen maken. In samenwerkingsprojecten met verschillende bedrijven werken we nu aan het verder opschalen van de technologie naar 1 bij 1,5 m. Ook werken we aan de validatie van onze slimme ramen in testgebouwen. Wij verwachten dat deze techniek binnen drie jaar commercieel toepasbaar is.”

Leer meer over de techniek van thermochroom glas en neem contact met op met Eugene Veerkamp.