Energie uit het raamkozijn

klimaat | De wereld sprak vorig jaar in Parijs af de opwarming van de aarde te beperken tot maximaal 2 graden. Maar hoe? Onderzoekers en kleine bedrijven zoeken oplossingen. Een serie over groene innovaties en uitvindingen. Vandaag: PowerWindows.

Een raam zorgt niet alleen voor een mooie lichtinval of een mooi uitzicht, maar kan ook een kleine energiecentrale worden. Daarvan is Willem Kesteloo van de start-up Physee overtuigd. Hij wijst op de glazen gevel van zijn kantoor in Delft. "Als alle ramen energie opwekken, hebben we veel minder elektriciteit nodig uit vervuilende bronnen zoals kolencentrales. We wekken het hier op en gebruiken het direct", zegt hij vanuit het kantoorpand van Yes Delft voor start-ups van de TU Delft.

De jonge ondernemer (29) werkt nu anderhalf jaar vol overgave aan zijn groene visioen. Hij was tijdens zijn studie aan de TU Delft al gefascineerd door energie en het gegeven dat fossiele brandstoffen opraken. Wat moeten we straks als er vrijwel geen olie of kolen meer zijn? "Ik wilde als ingenieur niet langs de zijlijn toekijken, maar echt wat veranderen. Erik van der Kolk werkte toen al aan de TU Delft aan fundamenteel onderzoek naar energie-opwekkende ramen, maar was er niet zo mee bezig hoe je dat commercieel kon toepassen. Dat sprak mij juist aan. Heel veel moderne kantoorpanden hebben glazen gevels. Ze worden voornamelijk overdag gebruikt, als de zon schijnt."

De apparaten in die gebouwen slurpen energie, dus vond Kesteloo het een ideale combinatie als het gebouw dat allemaal zelf opwekt. Samen met mede-oprichter Ferdinand Grapperhaus (28) maakte hij een rekensom. "Als al het commerciële vastgoed wereldwijd zijn glazen gevels gebruikt als energiecentrale, dan voorzien al die ramen tezamen in maar liefst 40 procent van de wereldwijde energievraag. De potentie is dus enorm."

Kantoorpanden

Van die gedachte raakten ze begeesterd, maar tegelijkertijd realiseerden ze zich dat het zover nog lang niet was. Er waren weliswaar in het lab knappe resultaten behaald, maar het was volstrekt onduidelijk of het in kantoorpanden haalbaar was. "In het begin was er heel veel scepsis. Ook bij ons. Wij vroegen onszelf ook af of het wel zou lukken, omdat er zoveel technische risico's aan kleefden," zegt Kesteloo.

De techniek is ingewikkeld omdat energieramen anders werken dan zonnepanelen. Die bestaat uit allemaal zonnecellen die het zonlicht vangen en daarna omzetten in elektriciteit. Een raam werkt anders. Een venster moet doorzichtig zijn. Daarom is het niet mogelijk om het helemaal dicht te stoppen met zonnecellen, die het licht absorberen. Een energie-opwekkend raam heeft ook zonnecellen, maar die zitten aan de zijkant in het kozijn verwerkt. Het is de truc om het zonlicht daarnaartoe te leiden. Bijvoorbeeld door op de ruiten een speciale coating te gebruiken.

De afgelopen anderhalf jaar testten Kesteloo en Ferdinand Grapperhaus allerlei manieren om het zonlicht zo goed mogelijk naar de zonnecellen te sturen. Ze sleutelden daarbij vooral aan de chemische samenstelling van de coating. "Dat was een spannende tijd. Het eerste halfjaar deden we dat tegen een minimaal salaris, omdat we wilden kijken of de techniek überhaupt werkte", zegt Kesteloo. Het was een gok, geeft hij nu toe. En omdat ze geen onnodig risico wilden nemen, besloten ze ieder half jaar te kijken of het nog zin had om door te gaan. "Na de eerste zes maanden was dat nog een spannend moment."

Nu niet meer, want Kesteloo en Grapperhaus slaagden in hun opzet, een commercieel aantrekkelijk energieraam te maken. Ze ontwikkelden een coating van slechts een paar honderd nanometers dikte waarmee 30 procent van het licht wordt omgezet in elektriciteit.

De uitvinding werd gepatenteerd en is veelbelovend: een nieuw gebouw kan met deze PowerWindows honderd procent van de energievraag van het pand leveren. Bij bestaande bouw gaat het om zo'n 50 procent.

Een PowerWindow verdient zich dan in zo'n drie tot vijf jaar weer terug. De energie van de ramen is te gebruiken voor computers, voor de verwarming van het pand, het bijladen van elektrische auto's en een eventueel overschot kan worden opgeslagen in batterijen. Per vierkante meter energieraam kun je een laptop laten draaien.

De jonge ondernemers hadden verwacht dat grote bedrijven hun uitvinding met open armen zouden ontvangen. Maar die reageren vooralsnog terughoudend. "We hebben met grote vastgoedbedrijven, projectontwikkelaars en glasproducenten gesproken. Ze waren nieuwsgierig naar onze bevindingen, maar stelden zich ook afwachtend op", zegt Kesteloo

Conservatieve markt

'Eerst zien dan geloven' is het credo van de bedrijven. Toon eerst maar eens aan dat het glas in de praktijk zo goed werkt, dan praten we verder. "De glasmarkt is heel conservatief", weet Kesteloo. "We praten met mensen met ontzettend veel ervaring. Wij zijn natuurlijk nog een klein bedrijf en twee jonge ondernemers, die de boel op z'n kop willen zetten."

Met hun start-up Physee willen ze op korte termijn laten zien dat het glas echt werkt. In hun laboratorium maken ze momenteel een PowerWindow, die je zo in een gebouw kunt plaatsen.

Een paar bedrijven toonden wel belangstelling om de ontwikkeling over te nemen. Maar daarin was Kesteloo niet geïnteresseerd. "Wij weten dat we van onze resultaten niet in één keer kunnen opschalen naar een echt energieraam. "

"We hebben al laten zien dat de coating werkt in het lab bij een stukje van 5 x 5 centimeter. We werken momenteel aan een prototype van 50 x 50 centimeter maar willen ook een raam maken van 1,8 x 1,8 meter. We gaan dus van mini en small naar large. We hebben de kennis al in huis, zijn een jong en flexibel bedrijf. Bij een grote onderneming moet een deel van de kennis opnieuw worden opgebouwd en uitgelegd en ben je zo drie tot vijf jaar verder. Na elke nieuwe stap gaan we wel met grote bedrijven praten. Zij hebben wel de luxe om vanaf de zijlijn te kijken hoe wij het doen en dan later in te stappen."

Nieuwe standaard

Het voelt als een overwinning dat Kesteloo en Grapperhaus in Delft nu hun eerste PowerWindow op ware schaal maken. Dat ze binnen anderhalf jaar zo ver zouden komen, hadden ze niet gedacht. "Dit is daarom met afstand de mooiste fase voor ons bedrijf. Nu is het tijd voor de technische validatie en om de sceptici te laten zien dat we gelijk hebben en een commercieel interessant raam maken. "

"Ja dat is moeilijk, maar ik twijfel er niet aan dat het lukt. We zijn anderhalf jaar geleden met naïef optimisme begonnen en de ontwikkeling had niet beter kunnen gaan. Er werken nu tien mensen bij ons. Over vijf jaar verwacht ik dat onze techniek voor energieramen de nieuwe standaard is om panden te isoleren en duurzaam te maken."

Bal door het raam? Geen probleem

De coating van de PowerWindows is gebaseerd op zogeheten luminescentie. Het werkt vergelijkbaar met lichtgevende stickers en maakt gebruik van hetzelfde principe. Ook glow in the dark- stickers slaan immers licht op. Maar in plaats van het weer uit te stralen in het donker, dirigeert de coating in een PowerWindow het licht naar de zijkanten. Daar zitten zonnecellen, die het licht omzetten in elektriciteit.

De PowerWindow gebruikt daarbij infrarood licht, dat je niet ziet. Dat heeft als groot voordeel, dat het raam doorzichtig blijft. Een bal door het raam is overigens geen groot probleem. De (dure) zonnecellen zitten in de kozijnen en het glas met coating is eenvoudig te vervangen.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden