Onderzoekers werken aan energieopwekkende ruiten

Een groep wetenschappers van Amerikaanse onderzoeksinstituten werkt aan een coating voor transparante ondergronden, die daarmee als zonnepanelen kunnen dienen. Ook de coating is transparant, waardoor deze geschikt zou zijn voor ramen.

De transparante thin films worden gemaakt van een halfgeleiderpolymeer die van fullerenen wordt voorzien. De thin film zou kunnen worden gebruikt om transparante zonnepanelen te ontwikkelen, die ook in ruiten voor gebouwen kunnen worden gebruikt. Vooralsnog zijn de oppervlaktes echter ontoereikend, maar de techniek zou voor commerciële toepassingen kunnen worden opgeschaald. Naast fotovoltaïsche panelen zou de transparante halfgeleidercoating ook voor displaytechnologie kunnen worden gebruikt.

De onderzoekers, werkzaam aan het Brookhaven National Laboratory en het Los Alamos National Laboratory, maken hun coating door waterdruppels over een mengsel van halfgeleiderpolymeer en fullereen te blazen. Het water vormt automatisch een honingraatstructuur in de oplossing, waarna de polymeren met fullereen naar de randen van de hexagonen migreren. Daar absorberen ze licht en zetten dat om in elektriciteit. In het midden van de hexagonen is de dichtheid van het materiaal laag, waardoor het goeddeels transparant blijft.

De honingraatstructuur bestaat uit hexagonen met een diameter van ongeveer vijf micrometer. De mate waarin de energiegenererende en -transporterende polymeren in de randen zitten, is afhankelijk van de concentratie van die polymeren in het oplosmiddel. Door daarmee te variëren kunnen meer of minder transparante en effectieve zonnecellen worden geproduceerd. De onderzoekers willen in volgende stappen grotere structuren maken en ze als thin films geschikt maken voor de productie van zonnecellen en onderdelen voor beeldschermen.

Reacties (51)

Klinkt leuk, maar hoe nuttig is dit nou eigenlijk?
Het voordeel hiervan is dat je geen ruimte op je dak nodig hebt, maar voorlopig zijn er weinig mensen die hun dak al vol hebben staan. Ook staan je ruiten onder een slechte hoek en kunnen ze niet meedraaien met de zon.

Ook zal het rendement lager zijn dan een 'normale' zonnecel (al is dit speculatie). Maargoed, vooruitgang is vooruitgang, wie weet wat hieruit voortkomt

Denk eens aan zo'n moderne glazen wolkenkrabber met dit soort ruiten, nut in de kasbouw, etc.

[Reactie gewijzigd door -GSF-JohnDoe op 5 november 2010 13:48]

Lijkt me niet nuttig voor kassen. Deze 'speciale' ruiten nemen gewoon een deel van het zonlicht weg en zetten daar weer een deel van om in stroom. Direct zonlicht pakken voor je planten heeft meer rendement.

Voor grote glazen gebouwen is het idd wel handig, nog niet aan gedacht. Al lijkt het me sterk dat dit (de meerprijs t.o.v. gewoon glas) per Watt goedkoper is dan gewone zonnecellen, die al zo duur zijn dat weinig mensen ze willen.

Ik denk dat je bij dit soort techniek geen hoge rendementen hebt. Laten we voor het gemak eens 5% nemen (is al hoog denk ik), dan is de impact laag op de elektromagnetische straling in de kas, maar je zet wel energie om van een "lage kwaliteit" (cq straling), naar een hoge kwaliteit energie (elektriciteit).

Bovendien, misschien is de techniek wel zo aan te passen dat het alleen op infrarode golflengtes absorbeert. Glas is toch al niet erg permeabel voor infrarood, dus dat verlies je ook niet.

Misschien is het per watt iets duurder, maar dat wil niet zeggen dat het niet rendabel is. Je hoeft namelijk geen extra ruimte te reserveren (glas moet toch gezet worden), je hoeft geen speciale constructies neer te zetten, etc. Dus die kosten heb je niet.

Bovendien zijn zonnecellen, zelfs als je tegen 4% discount, gewoon financieel rendabel. Je verdient eraan. Het is alleen een investering voor de ietwat langere termijn, maar met de huidige financiële markten zeker ook een investering met een hoger rendement Enige nadeel is dat je wel een huis moet hebben met een goede oriëntatie (zuid), en die niet in de schaduw valt van andere gebouwen/daken. Als wij dat hier thuis hadden, dan hadden we echt al zonnepanelen liggen.

idd daarom gebruiken ze in de zomer ook schaduwnetten en maken ze kassen wit om voor maximaal zonlicht te zorgen.

Die schaduwnetten zijn puur om ervoor te zorgen dat het niet té heet wordt in de kas. En die witte doeken aan de zijkant zijn ook om warmte buiten te houden in de zomer en warmte binnen te houden in de winter. Licht voor de planten is goed, maar aangezien zonlicht ook warmte met zich meebrengt en téveel warmte niet goed is, gebruiken ze schaduwnetten in de zomer.

Wat betreft kassen, planten hebben voor een groot deel van een paar golflengten licht nodig. als je de andere golflengten dan opneemt met dit soort cellen heb je dus wel degelijk stroom + genoeg licht i de kas.

Voor de voorruit van m'n auto lijkt het wel wat, om de airco aan het werk te houden als ik geparkeerd sta, of om de stop/startfunctie van energie te voorzien.

Jij denkt dat je de airco kunt laten draaien op een beetje zonne-energie?

Dat is nu al mogelijk bij Audi, ja. Niet zo koel als airco, maar een stuk aangenamer dan de gewone hitte in de zon.

Dat is geen airco dat is gewoon de fans in je auto laten draaien op zonneenergie, heb ik ook in mijn Passat (zonnecellen in mijn schuifdak), om een airconditioning te laten draaien op zonneenergie heb je wel wat meer zonnecellen nodig.

Ik denk dat we vooral aan de toekomst moeten denken, op dit moment zijn zonnepanelen ook nog niet echt interessant, natuurlijk haal je er al wat voordeel uit, maar gezien de grote enz is het nog steeds vrij gelimiteerd. Maar dat is juist het mooie om deze dingen te ondersteunen en er meer mee te doen, want de meer dat het gebruikt word, de beter dat ze worden, hier zit namelijk een groot gedeelte van de toekomst in.

Ik wil wel zien hoe dit soort dingen er over 50 jaar voor staan.

Eh dat kan al met de een zonnecel op het dak van een prius

Ja, maar door het extra gewicht van het zonnedak kan er geen volledig reserve wiel meer in de achterbak(! ). Als het op de (achter) ruit kan worden ingebakken kost het geen extra gewicht.

Ik denk dat we voorlopig de hoeveelheid energie die op de ze manier kan worden opgewekt niet moeten zien als een oplossing voor een airco of een start motor, dat zijn zo'n beetje de meest energie verslindende onderdelen in de auto (op de motor zelf na natuurlijk). Vak zijn zonnecellen niet in staat tot veel meer dan een paar watt op wekken zeker als de dingen transparant moeten zijn wat bereikt lijkt te worden door simpel weg een heel klein dele van het oppervlak met cellen te bedekken dan spreken we over niet meer dan net aan genoeg energie om bijvoorbeeld een lees lampje achter in de auto te laten branden.
Met een wolkenkrabber dan kom je waarschijnlijk op een paar lampen of een aantal werkplekken maar zeker geen oplossing voor bijvoorbeeld het bewakingssysteem of alle printers in het gebouw.

Als dit betaalbaar is heb je zonne-werende ramen die ook nog eens energie opleveren.

Je eerste woord zegt voor mij het meeste.
Geen toelichting daarover in het artikel, dus leuk om te lezen, maar ja.
Dat is een beetje het idee van een nul-emissie auto ontwikkelen die 5 miljoen zal gaan kosten.

als?

OT: Als het transparant is heb je geen zonnewerende ramen, maar gewone ramen, verder spreekt iedereen hier over dat dit nooit veel rendement op kan leveren, maar alle beetjes helpen, en het lijkt me toch dat dit wel goed te implimenteren is, en veel mooier dan zonnepanelen op je dak...

Als er licht wordt omgezet in stroom dan komt het licht wat is omgezet niet meer in je huis binnen. Dus de ramen zullen ongetwijfeld wat donkerder zijn.

Dat hoeft niet zo te zijn.
Als het glas zelf bijvoorbeeld UV licht filtert komt dit niet binnen, als deze coating (die dan wel aan de buitenkant moet zitten...) UV licht omzet in elektriciteit, is er binnen geen verschil, hoogstens dat er nog wat minder UV licht binnen komt. Dan wordt je binnen minder bruin, maar je spullen verkleuren ook wat minder...

Ja maar bruin wordt je sowieso niet achter gewoon glas
UV straling kan (vrijwel) alleen door kwartsglas. Dus het verschil is 0,0 met andere ramen. Op de prijs en het nut ervan na.
Ik vraag mij dan ook af waar zij die laag willen plaatsen? De flinterdunne laag lijkt mij vrij kwetsbaar. Als die laag aan de buitenzijde wordt geplaatst dan zal er wellicht weinig van over blijven Maar als je bij dubbelglas de coating aan een binnenzijde aanbrengt moet de buitenste glasplaat wel van kwarts zijn! Tenminste, als je alleen UV licht wilt opvangen natuurlijk

let op mijn beste,
de Zonnewerende laag steek je dan langs de binnenkant en de zonnecellen langs de buitenkant. 2 vliegen in 1 klap, of feitelijk 3
1. energie opwekken
2. deel van het licht buitenhouden en weerkaatsen naar buiten
3. van het weerkaaste licht extra gebruiken om energie op te wekken nu langs de achterkant van de cellen, die kunnen nu ook langs die weg geactiveerd worden.

Klinkt leuk, maar hoe nuttig is dit nou eigenlijk?
Het voordeel hiervan is dat je geen ruimte op je dak nodig hebt, maar voorlopig zijn er weinig mensen die hun dak al vol hebben staan. Ook staan je ruiten onder een slechte hoek en kunnen ze niet meedraaien met de zon.

Vooral in kantoorgebouwen heb je enorme gevels vol met glas die in de zon staan en vaak een groot deel van het zonlicht reflecteren. En kantoorflats zijn redelijk grote consumenten van stroom en oppervlakte in de skyline, daarom is de coating hiervoor dus perfect geschikt

Al draaien de ruiten in je gebouw niet mee met de zon, er is altijd wel een kant van je gebouw naar de zon gericht en dus zal de coating overdag altijd wel energie opleveren. Als het grootschalig genoeg toegepast wordt, kun je elk huis in de straat inzetten als elektriciteitscentrale en kan een stad zichzelf van energie voorzien.

De coating is niet alleen geschikt voor oppervlakken die doorzichtig zijn, maar óók geschikt. Dus een parasol met een USB-aansluiting waarvan je je telefoon op kan laden is een mogelijkheid. Kent iemand die Blade Runner-paraplu's nog?

Ik vind het wel een mooie van jouw.
Kleine apparaten zoals een mobiel of die kleine laptops van tegenwoordig kun je er goed mee opladen. Mijn BB kan ook opgeladen worden door middel van usb.

Mijn idee zou zijn dat je bijvoorbeeld op straat oplaadpunten voor je mobiel plaatst zodat je bijvoorbeeld je mobiel kunt opladen. Want er zijn al batterijen die je binnen een paar min kunt opladen. Tegen een kleine betaling je mobiel opladen in een paar min? Miss een idee? Denk eens aan al die mensen die onderweg per ongeluk hun mobiele laag vretende apparaatjes onderweg de batterij leeg raakt.. Ik zie het wel als een oplossing, maar vooral nu voor de kleine apparaatjes die weinig nodig hebben. En alles helpt. En bijvoorbeeld al die mensen die hun acculader in het stopcontact laten.. sluit bepaalde groepen aan op 1 stroomnet waarbij je alleen lichte adapters aansluiten zoals de routers en switches in het kantoor.. je wilt niet weten hoeveel er staan in een groot kantoor.. al zou dat 10% per jaar schelen.. geld is geld..

Ook staan je ruiten onder een slechte hoek en kunnen ze niet meedraaien met de zon.

Die hoek doet 'niet zo heel erg veel'.
Als je PV panelen in NL aan de noordgevel verticaal hangt, leveren ze nog 33% in vergelijking met de optimale opstelling, naar het zuiden verticaal ongeveer 66%.
Ja, dat is wel minder, maar als dat ruimte is die je anders niet gebruikt, (Denk aan je ruiten...) levert het toch op...
Er wordt iedere keer geroepen dat er te weinig oppervlak is in NL om volledig op zonne-PV te draaien, dit zou een mooie bijdrage zijn.
(Ik zelf lever met een PV systeem op mijn dak meer elektriciteit op dan ik in mijn huis verbruik en ik heb nog een groot stuk dak over, dus volgens mij is het komplete onzin...)

[...]

Die hoek doet 'niet zo heel erg veel'.
Als je PV panelen in NL aan de noordgevel verticaal hangt, leveren ze nog 33% in vergelijking met de optimale opstelling, naar het zuiden verticaal ongeveer 66%.
Ja, dat is wel minder, maar als dat ruimte is die je anders niet gebruikt, (Denk aan je ruiten...) levert het toch op...

Het gaat er juist om dat je met dit soort PV systemen een oppervlak kan gebruiken wat je toch al hebt, namelijk: Elk willekeurig oppervlak. Dat de coating nou transparant is hoeft niet te betekenen dat de onderlaag dat ook hoeft te zijn.

Elk gebouw heeft wel één kant die het meest naar de zon gericht is, en sinds je de coating in principe op alles aan zou kunnen brengen, hoef je je niet te beperken tot de ruiten die je toch al hebt, maar kun je bijvoorbeeld ook een hele gevel vol met reclameborden ermee bedekken, of de zij- en bovenkanten van vrachtwagens en treinen. Dat zijn stiekem wel aardig wat vierkante meters.

Gratis energie is niet handig?

Als gebouwen nu een klein gedeelte stroom zelf opwekken, dan zou je bijvoorbeeld alle openbare ruimten op die manier van licht kunnen voorzien.

Ik vind het echter een mooier idee als electrische auto's dergelijke ruiten, en wellicht later zelfs een volledige energie-opwekkende coating krijgen. Je kan dan je auto op de parkeerplaats van het strand laten staan en hij laad zichzelf in die tijd al dan niet gedeeltelijk op.

De gedachte achter de coating is typisch Nederlands: efficient denken. Elk gebouw heeft ruiten, als je die oppervlakte, die elk gebouw toch al heeft, óók voor iets anders kan gebruiken zonder dat het de originele functie in de weg zit, dan is dat je ruimte extra benutten, dat is puur ruimtelijke winst.

Hou ook rekening met gewone auto's: electriciteit is niet gratis, zodra je je lichten aanzet gebruik je meer benzine. Als je lichtere accus maakt met hogere capaciteit en die overdag oplaadt met zonne-energie via je ruiten of andere plekken waar je die coating hebt, dan gebruik je ook minder benzine.

In de ruimtevaart helpen alle beetjes: als je al je oppervlakte vrij simpel kan gebruiken voor stroom-opwekking is dat mooi meegenomen.

Dit mag slechts één kleine vooruitgang zijn, te zijner tijd worden die technieken gecombineerd om electriciteitsopwekking een gestroomlijnd proces te maken.

wat vooral het voordeel is, is dat je ramen toch al nodig hebt en zo met een kleine extra investering (geld zowel als grondstoffen) al stroom kan opwekken.

overigens is het zo dat wanneer je in nederland alle daken met zonnecellen bezet je tot ongeveer33% van de energie behoeft komt. dus elk extra is mooi mee genomen.

gebaseerd op welke bronnen want ik ben daar wel benieuwd naar, ik had in ieder geval niet verwacht dat het zoveel zou zijn (meer richting de 10%)

ik denk dat deze coating het vooral moet winnen omdat het makkelijker te maken is, veel geodkoper is want om het rendement zal het wel nie gaan..

toch elke % is er een,

Je komt eerder in de buurt van 0.15%. 3.379 km² bebouwing * 110W zon/m² * 20% efficientie * 24 uur * 365 dagen = 180 miljoen kWh, waar het totale verbruik op 120 miljard kWh ligt voor Nederland.

Over de Nederlandse energie duurzaam heeft de TU Delft wel een leuk artikel geschreven. De conclusie:

Hoera! Dat is precies wat we nodig hadden.
Zeshonderd windparken op zee, negen maal meer windmolens op land dan nu, de helft van de akkers vol olifantengras en de Waddenzee ingedamd.

Je rekent wel met grondoppervlak he. Ik denk dat een gemiddeld flatgebouw wel meer voor- en zijkant heeft dan bovenkant.
Maar zelfs dan is het niet veel. In de trend van 'alle kleine beetjes helpen'?

Je zit volgens mij een factor 60 (seconden) te laag, dan zitten wel 'al' op 9%

3.379 km2 bebouwing * 110W zon/m2 * 20% efficientie * 24 uur * 365 dagen = 180 miljoen kWh

Daar zit ergens een grove rekenfout.
Ik heb op mijn platte dak 29 m² aan zonnepanelen wat afgelopen jaar 2676 kWh heeft opgewekt, dat is 92 kWh/m².
Dan kom ik voor jouw oppervlak op (3.379 km² * 1000 m * 1000 m * 92 kWh/m² = 310 miljard kWh.
Dat is dan 258% van het verbruik van Nederland!
Nu zal niet alles met zonnepanelen bedekt kunnen worden, maar er zit ergens een foutje in je berekening...

Over je quote van de TUD:
Wat is het alternatief?
De goedkope energie raakt op, kernenergie is geen alternatief (Te duur (Meest dure manier van energie opwekken!), niet veilig, opslagproblematiek en de uranium is ook binnenkort op), kernfusie de komende uch jaar ook niet...
Ook bijvoorbeeld de goedkope kolen is al weg, in de USA verzetten ze letterlijk bergen om er nog bij te komen, in Duitsland doen ze dat voor bruinkool...
Opvallend dat er gigantisch veel geld gestoken wordt in CO₂ opslag (Wat extra energie kost en daarmee de prijs per kWh verhoogt tot een niveau wat ook met duurzame middelen gehaald wordt...), nieuwe kerncentrales, kernfusie, etc, maar nagenoeg geen geld is voor ontwikkelingen voor duurzame energie.
Lijkt erop dat de energiemaatschappij lobby goed bezig is...

Ik vraag me af, hoe je erbij komt, dat het een "kleine" investering is.

Het is waarschijnlijk in de praktijk eerder, dat het prijsverschil t.o.v. van de "gemiddelde" coating op beglazing al een factor van min. 5x tot misschien wel 25x zal gaan bedragen per m2 oppervlakte.
En dan is het nog maar de vraag wat deze coating verder voor +/- invloeden heeft op de rest van de eigenschappen van een glasruit.

Het is zowiezo de vraag, als deze coating praktisch wel op glas gemaakt kan worden op grote schaal. Misschien zijn de investeringen die een glasfabriek moet maken, wel nauwelijks terug te verdienen.

Nee, het klinkt allemaal leuk, echter op dit moment zijn er ook al redelijk doorzichtige zonnepanelen te verkrijgen, maar die worden ook nauwelijks gebruikt.

PS: daken wit werven in nederland levert op korte termijn meer op qua besparingen, vooral in de zomer

Ook staan je ruiten onder een slechte hoek

Waarschijnlijk zal men het licht kunnen afbuigen (wat glas al doet) waardoor rendement
optimaal wordt

Dat is denk niet echt van belang. Wat er bedoeld wordt is dat zo'n raam gewoon minder licht ontvangt als het haaks op de zon staat (of schuin) dan wanneer de zon er recht tegenaan schijnt. Ramen staan recht omhoog en de zon komt van schuin-boven; niet echt een optimale hoek voor zonne-panelen, maar het is natuurlijk beter dan niets.

Dat is denk niet echt van belang.

Denk van wel geen rendement is er ook geen vraag of toepassing voor

alleen dan dat je de ruiten als Beeldscherm kan gebruiken ?

Neeneenee, hier ga je de mist in. Zolang de kosten maar laag genoeg zijn in verhouding tot de opbrengsten, dan maakt het rendement niet zoveel uit. In potentie is deze productietechniek erg goedkoop, dus is rendement een minder bepalende factor. Je kan optimaliseren op allebei die factoren; tot nu toe heeft rendement de aandacht van de wetenschap gehad (lekker sexy publiceren), je ziet dat er steeds meer aandacht komt voor kostenmaximalisatie. En dat is een goede zaak; ik hoef helemaal geen 20% rendementpanelen op m'n dak waar ik dan vervolgens een paar €k subsidie voor nodig heb en een terugverdientijd van 10 jaar om het rendabel te maken. Doe mij maar een dirt cheap folie van € 15/m2 met een rendement van 4 %. Daar kan ik veel meer mee!

Wel jammer dat er niets staat over de opbrengst per m²
Het is natuurlijk een prachtige oplossing, maar het moet wel wat opleveren, standaard verkrijgbare zonnepanelen zijn al ver onder de maat.
Als dit een 3% rendement gaat hebben is het natuurlijk jammer.

[Reactie gewijzigd door Armageddon_2k op 5 november 2010 13:56]

Erg coole vooruitgang! Ik moest spontaan denken aan een kort SF-verhaal (ben ff titel en auteur kwijt) waarin je glazen panelen kunt kopen met een tijdsvertraging, zodat je bijv. een landschap ziet wanneer je naar buiten kijkt ipv je overburen. Deze vinding lijkt me een stap in de richting van dergelijke 'ramen'

ik dacht dat ik dit al eens gezien had in een aflevering van Grand Designs op Discovery Channel.
Daarin werd voor een huis gebruik gemaakt van ramen die energie opwekten.
Weet wel niet meer op welk systeem deze gebaseerd waren, maar meen mij wel te herinneren dat ze gemaakt werden door een Belgische fabrikant.

Edit: na wat zoeken lijkt het erop dat het ging om ramen die verwarmd werden waardoor je geen radiatoren meer nodig had.
Zal half liggen slapen hebben tijdens die aflevering

[Reactie gewijzigd door fdh op 5 november 2010 14:24]

In programma op Discovery is dit onderwerp ook langs geweest, een huis was voorzien van energie opwekkend glas en had zeer hoog rendement. Het glas kwam uit België. Het programma komt rond 11 uur tot half 12 (geen idee hoe het heet).

Edit, staat hierboven dus ook al:).

[Reactie gewijzigd door noodel1988 op 5 november 2010 15:31]

Hier bij mij in de buurt (venlo) is een bedrijf genaamd Scheuten die dit allang hebben uitgevonden en op de markt hebben.

Het bedrijf heeft ook de naam Scheuten Solar (website: http://www.scheutensolar.com/)
Deze hebben in de kozijn/glas energiewekkende sensors zitten die deze omzetten naar stroom.

Dit is er denk ik al 2 jaar dus weet niet of hier veel verschil in zit weet natuurlijk de techniek van daar niet, misschien dat dit meer energie opleverd geen idee. Maar het idee en uitwerking is er in ieder geval al.

wat jij hier nu laat zien is een totaal andere techniek dan in het artikel.

De ramen waar jij over praat kan je amper doorheen kijken..

Het bedrijf Peer+ is hier ook actief mee bezig. Zijn al bezig met grote pilots volgens mij.

Het concept van dunne zonnecellen is eigenlijk helemaal niet zo heel erg nieuw, er zijn bijvoorbeeld al commerciële zonnepanelen te krijgen die al glas te gebruiken zijn zoals bijvoorbeeld de graetzel cel. Deze cellen hebben wel het nadeel dat ze na zo'n 5 jaar niet meer werken; maar ze hebben als voordeel dat ze heel erg goedkoop te produceren zijn.

Als dit voor glastuinbouw gebruikt wordt is het van belang dat je de golflengtes 700 en 680 nm (de golflengtes die planten gebruiken voor fotosynthese) doorlaat. Als je licht van andere golflengtes gebruikt voor je zonnecel kan je dit dus alsnog gebruiken voor je kas.