Zonneraam dat licht omzet in elektriciteit bijna een feit

Als je naar een wolkenkrabber kijkt, zie je potentieel. Onaangeboord potentieel. In de Verenigde Staten verbruiken huizen en kantoren ongeveer 75 procent van de elektriciteit. Wereldwijd is het verbruik ongeveer veertig procent. Het grootste probleem zijn de ramen, want daar lekt veel energie weg. Oplossingen die worden ontwikkeld, zullen veel impact hebben en dat moment komt steeds dichterbij. We hebben de verschillende technologieën voor een zonneraam op een rij gezet.

Recente resultaten toonden een mogelijke oplossing om ramen te veranderen in zonnepanelen. In het verleden werd daarvoor een lichtabsorberende folie over de ruiten geplaatst. Maar die folies geven het raam een onaantrekkelijke rode of bruine tint. Nieuwe technologieën maken het echter mogelijk om het onzichtbare UV- en infraroodlicht te absorberen. Het glas kan daardoor transparant blijven en toch het licht gebruiken. Dit heeft als bijkomend voordeel dat er minder hitte het raam binnenkomt en de huid wordt beschermd. En doordat de hitte buiten blijft, hoeven ruimtes ook minder gekoeld te worden. Gebouwen zouden zelfs met hun ramen kunnen voorzien in energie. Technieken die van enorme invloed kunnen zijn.

Zonneraam absorbeert UV en infrarood

De meeste zonnepanelen zijn niet transparant. Niet-transparante panelen zijn namelijk efficiënt, omdat deze meer zonlicht omzetten in elektriciteit. De allerbeste siliconencellen hebben inmiddels een rendement van 25 procent. Modellen van een goedkoper materiaal – genaamd perovskites – komen steeds dichterbij dat getal en hebben inmiddels 22 procent rendement. Perovskites-panelen zijn bovendien niet alleen goedkoper, ze kunnen als het ware worden afgestemd op de frequentie van het licht door hun chemische samenstelling te veranderen.

Een Amerikaans team onder leiding van Richard Lunt heeft een zonneraam op basis van perovskites ontwikkeld dat UV-licht absorbeert. Het rendement is met 0,5 procent nog erg laag, maar de technologie kan ook worden gebruikt om het glas op de warmste momenten donkerder te maken. Dat zou het warme licht tegenhouden, waardoor minder energie nodig is voor verkoeling. Het team denkt het rendement de komende jaren te kunnen verbeteren naar vier procent. Hiermee zouden de ramen de airconditioners van stroom kunnen voorzien. Daarnaast is infraroodlicht belangrijk. Dat bereikt de aarde namelijk met meer intensiteit dan UV en kan daardoor meer stroom opwekken. Het team van Lunt heeft al een paneel gemaakt dat UV- én infraroodlicht gebruikt met een rendement van vijf procent. Lunt stelt dat dat rendement nog omhoog kan naar ongeveer twintig procent zonder daarbij op transparantie in te leveren.

Concentratie

Een derde mogelijkheid om zonneramen te maken, is met luminescente zonneconcentrators. In die ramen zitten minuscule deeltjes die UV- en infraroodlicht absorberen en omzetten in traditionele golflengtes die gewone zonnepanelen kunnen gebruiken. Dat licht wordt naar de zijkanten van het raam gebracht en naar zonnecellen in het kozijn getransporteerd door het raam. Die deeltjes zijn erg goedkoop om te produceren en er zijn maar heel kleine zonnepanelen nodig. Een dergelijk raam zou dus relatief goedkoop zijn. Het rendement van deze ramen zit nu op 3,1 procent.

Welke technologie uiteindelijk wint, zullen we mettertijd leren, maar waarschijnlijk is het en en.. Het is wel belangrijk om te kijken naar de toxiciteit van de ramen. Want als het glas breekt kan, net als bij een spaarlamp, een kleine hoeveelheid gif vrijkomen wat nodig was voor het zonnepaneel. Bovendien moeten de ramen duurzaam genoeg zijn om enkele tientallen jaren in het gebouw te blijven zitten. Toch is het inmiddels vrijwel zeker dat we in de toekomst gebouwen krijgen die geen enkele verbinding meer hebben met het traditionele elektriciteitsnet. Ramen hebben we daarbij alleen sowieso nodig, dus waarom dan geen slimme ramen?

Lees ook: zonnepanelen kunnen op grote schaal goedkoper.