Intelligente Fenster bieten erhebliche Energieeffizienz
Gebäude sind für etwa 35 % der Treibhausgasemissionen in der EU verantwortlich, sowie für 40 % des gesamten Energieverbrauchs. Die Verbesserung der Energieeffizienz ist folglich nicht nur von zentraler Bedeutung für das Erreichen ehrgeiziger CO2-neutraler Ziele, sondern auch für die Bewältigung der aktuellen Energiepreissteigerungen. „Einer der schwächsten Punkte bei der Energieeffizienz von Gebäuden sind die Fenster“, sagt IntelGlazing-Projektkoordinator Ioannis Papakonstantinou vom University College London im Vereinigten Königreich. Viele Fenster sind immer noch einfach oder mit Doppelverglasung der ersten Generation ausgestattet, das heißt, sie bieten keine besonders guten Dämmeigenschaften. „Sie sind zudem statisch“, fügt Papakonstantinou hinzu. Das bedeutet, dass sie nur für ein bestimmtes Klima geeignet und nicht flexibel anpassbar sind. Angesichts der Tatsache, dass die meisten Menschen in Europa kontinentales oder gemäßigtes Klima mit relativ kalten Wintern und heißen Sommern erleben, ist das suboptimal.“
Verbesserung der Energieeffizienz
Um dieses Defizit zu überwinden und Europa dabei zu helfen, seine Energieeffizienzziele zu erreichen, hat sich das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt IntelGlazing daran gemacht, intelligentere Fenster zu entwickeln. Papakonstantinou und sein Team untersuchten dazu das Potenzial von nanostrukturiertem Glas. „Die Idee dahinter ist, dass dieses Glas seine Leistungsfähigkeit an verschiedene Temperaturen anpasst, indem es im Winter Sonneneinstrahlung durchlässt und im Sommer die Sonneneinstrahlung abweist“, erklärt er. Die Strahlungsmenge, die aus dem Fenster entweicht oder in das Fenster eintritt, hängt von den Umgebungsbedingungen ab, die draußen herrschen. Im Rahmen des Projekts konnten die reaktiven Eigenschaften dieses Glases gegenüber Umgebungstemperaturen und Strahlungsabsorption nachgewiesen werden. Das Team konnte zudem weitere mögliche Funktionen des Nanomaterials erforschen. „Die Reflexion oder Absorption solarer Infrarotstrahlung ist nur eine Möglichkeit“, sagt Papakonstantinou. „Eine weitere könnte die Selbstreinigung sein, da die nanostrukturierte Oberfläche nicht nur mit Photonen, sondern auch mit Flüssigkeiten unterschiedlich interagiert.“
Interesse der Industrie wecken
Eine selbstreinigende – und antimikrobielle – Glasoberfläche wäre für Hersteller von Berührungsbildschirmen, aber auch für Krankenhäuser und öffentliche Verkehrsbetriebe von großem Interesse. Darüber hinaus untersuchte das Projektteam mögliche Antikondensationseigenschaften, was das Interesse des Automobilsektors geweckt hat. „Es gab auch ein großes Interesse aus der Glasbranche“, bemerkt Papakonstantinou. „Einer der Gründe liegt darin, dass wir auch in der Herstellung einen Durchbruch erzielt haben.“ Nanostrukturiertes Glas setzt in der Regel mehrere kostspielige Schritte voraus. Im Rahmen des Projekts IntelGlazing konnte jedoch eine Methode entwickelt werden, mit der nanostrukturiertes Glas in nur zwei Schritten hergestellt werden kann. „Wir sind ein Forschungslabor, und der nächste Schritt wäre, darüber hinaus zu überlegen, wie wir die Produktion ausweiten können“, fügt Papakonstantinou hinzu.
Intelligente Polymerfolie
Die Erfolge des Projekts IntelGlazing sind jedoch noch nicht alles. Bei der Beschäftigung mit Nanoglas entdeckte das Team zufällig eine neuartige Methode zur Steuerung der Wärmeabgabe (im Gegensatz zur Sonneneinstrahlung) durch die Anwendung einer Nanokomposit-Polymerfolie. „Das bedeutet, wenn Sie eine wärmereflektierende Beschichtung auf Ihrem Dach haben und diese Folie auf der Oberfläche anbringen, wird sie im Sommer weiterhin die Wärme reflektieren, aber im Winter die Wärme zurückhalten“, erklärt Papakonstantinou. „Das bedeutet, dass Ihr Dach je nach Umgebungstemperatur wie eine Klimaanlage ein- und ausgeschaltet wird, ohne dass dabei Energie verbraucht wird.“ Sowohl die intelligente Verglasung als auch der Durchbruch im Bereich der Polymere befinden sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium, aber Papakonstantinou und sein Team sind von dem möglichen Marktpotenzial begeistert. Wenn beide Technologien erfolgreich hochskaliert werden, könnten sie erhebliche Energieeinsparungen ermöglichen – und das zu einer Zeit, in der Europa solche intelligenten Lösungen braucht.
Schlüsselbegriffe
IntelGlazing, Fenster, Energie, Sonne, Strahlung, Klima, Polymer, Verglasung, Automobil
