Het raam als energiecentrale
Koen Verhelst 05:51
Zweedse onderzoekers werken aan een systeem dat elk raam in een verwarmingselement kan veranderen. Moleculen slaan de zonnewarmte op, en geven die op een geschikt moment weer af.
Gebouwen met veel glas absorberen of reflecteren het zonlicht, wat tot problemen kan leiden. Siimme ramen, die warmte kunnen vasthouden, zouden dit kunnen voorkomen. Foto: Istock
Waar denkt u aan bij de energietransitie? Waarschijnlijk aan windturbines, waterkrachtcentrales en zonneweiden zover het oog reikt. Het zijn vooral dit soort reusachtige installaties die symbool staan voor een emissieloze economie.
Maar ook aan de andere kant van het spectrum liggen er kansen. Aan Chalmers University in Göteborg werkt hoogleraar Kasper Moth-Poulsen met zijn team aan een molecuul dat zonnewarmte kan opslaan en weer afgeven.
Het idee zonlicht aan te wenden voor verwarming is bepaald niet nieuw, vertelt Moth-Poulsen in het keukentje bij zijn werkkamer. ‘Begin twintigste eeuw stelde een onderzoeker in Nature: we moeten olie links laten liggen en de energie van de zon gebruiken. Nu worstelen we nog met precies dezelfde vraagstukken.’
De private Chalmers University heeft kapitaal in het bedrijfje gestoken in ruil voor een belang
Isomeer
Het principe achter zijn vinding is niet ingewikkeld. Het molecuul dat Moth-Poulsen heeft ontwikkeld vangt zonlicht op, en verandert daardoor in een energierijk isomeer: een molecuul met dezelfde atomen, maar een andere structuur. Dit isomeer kan worden opgeslagen, en zijn energie weer afgeven wanneer dat nodig is. Doe je dit in vloeibare vorm, dan kunnen de isomeren de warmte volgens de onderzoekers maar liefst achttien jaar vasthouden.
‘Moleculaire zonnewarmte noemen we het’, zegt Moth-Poulsen. ‘Vergelijk het met de fotosynthese die planten aanwenden om te groeien: zonlicht omgezet in chemische stoffen. Fossiele brandstoffen komen ook voort uit fotosynthese van eeuwen geleden. Dit is juist een proces waarbij we niets verbranden en dus geen broeikasgassen uitstoten.’ Op dit moment bevindt het vloeibare energieopslagsysteem, waarvoor Chalmers €4,3 mln EU-steun ontving, zich nog in een experimenteel stadium. ‘In de komende drie jaar hopen we een technisch presentabel product te hebben.’
Een tweede toepassing van de vinding van Moth-Poulsen is al verder gevorderd. Hierbij worden de moleculen als laagje aangebracht op ramen. Daar slaan ze de zonnewarmte op, om deze als het koeler is weer af te geven. De moleculen op de ramen zijn niet krachtig genoeg om ’s avonds een hele ruimte te verwarmen: daarvoor zou nog steeds een radiator nodig zijn. Kleinere aanpassingen om schommelingen op te vangen zijn echter geen probleem. Zowel de onderzoeksgroep van Moth-Poulsen als een afgeleide start-up is nu met deze techniek bezig. ‘In het lab werkt het’, zegt de hoogleraar. ‘Nu gaan we het bewijzen op grotere schaal en hopelijk vermarkten.’
Kasper Moth-Poulsen in zijn lab op de Chalmers-campus. De hoogleraar en zijn onderzoeksteam gebruiken studenten als proefkonijnen om woontechnologie te testen in een alledaagse omgeving. Foto’s: Oscar Mattsson
Poppenhuis
Op de Chalmers-campus gebruiken Moth-Poulsen en zijn onderzoeksgroep studenten als proefkonijnen. In samenwerking met de gemeentelijke woningcorporatie staat een studentenkamercomplex ter beschikking om allerlei ‘woontechnologie’ te testen in een alledaagse omgeving. ‘Het liefst willen we ramen met onze bekleding hier testen in een echte woonkamer’, vertelt de hoogleraar. ‘Maar dat is toekomstmuziek. Vooralsnog houden we het bij een model van dit pand.’
En inderdaad, in een hoekje op de begane grond staat een kopie van de studentenwoning van het formaat poppenhuis. Binnenin bevinden zich allerlei sensoren en de raampjes kun je er met gemak in- en uitschuiven. ‘Zo kunnen we snel een bepaalde concentratie van onze coating testen.’ De hoogleraar stelt voor het model naar het dak te brengen — het ding staat tenslotte op wielen en het is een heerlijk zonnige dag. Zo gezegd, zo gedaan, en even later staat het gevaarte — met wat hulp van de verslaggever — op het dak de stralen op te vangen.
In deze toch best schattige testomgeving werkt de vinding van Moth-Poulsen. En, zo voegt hij eraan toe: ‘De schaalbaarheid moet ook geen probleem zijn — de scheikunde om dit te maken is relatief simpel — we zoeken nu vooral de beste toepassing.’
Start-up
Anna Hofmann is daar druk mee bezig als ceo van Solartes, een start-up die de uitvinding moet vermarkten. Momenteel is de scheikundige productie van de coating nog gebaseerd op fossiele bronnen, geeft ze toe. ‘We gaan op termijn zeker zoeken naar gerecyclede of betere bronnen. Voor nu willen we eerst berekenen wat je kunt winnen door deze technologie in te zetten in een nieuw gebouw: is het het waard om het te produceren op deze manier? Qua emissies van broeikasgassen zitten we ongeveer op dezelfde “prijs” als een huidig raam met drie lagen glas.’