Nieuwbouw moet energieneutraal, dat is een eis die binnen een paar jaar ingaat. Een flinke opgave, want momenteel staan bedrijfsgebouwen bekend als energieslurpers. TU Delft-spin-off Physee neemt een veelgebruikt bouwmateriaal onder handen om dit mogelijk te maken: glas.
Het begon als een afstudeeronderzoek naar luminescente coatings waarmee ramen zonlicht kunnen omzetten in stroom. En ja, Ferdinand Grapperhaus en Willem Kesteloo zijn nog steeds enthousiast over het idee en willen het met hun bedrijf nog steeds naar de markt brengen. Maar hun missie is ondertussen uitgegroeid tot een groter vraagstuk: hoe kan glas bijdragen aan energieneutraal bouwen?
Het heeft te maken met drie trends, legt Grapperhaus uit: ‘Door urbanisatie wordt er steeds meer gebouwd, er wordt steeds vaker glas toegepast omdat het een favoriet bouwmateriaal is onder architecten, en we zien dat gebouwen steeds slimmer moeten worden. Wij zijn ervan overtuigd dat glas als bouwmateriaal toe is aan een upgrade. Het moet energiezuiniger worden, misschien zelfs wel energie gaan opwekken. En omdat glas als enige in contact staat met zowel de buiten- als de binnenwereld, moet het ook gaan meten.’
In de visie van Physee worden ramen daarom onderdeel van een pakket aan maatregelen om gebouwen energieneutraal te maken. De Physee-technologie kan zelfstandig al zorgen voor een besparing van tien procent op het elektriciteitsverbruik, schat Grapperhaus. Samen met slimme regelsystemen die zonwering, verlichting, airconditioning en warmte- en koudeopslag zo efficiënt mogelijk inzetten, is een nog veel grotere besparing in de totale energieconsumptie te halen.
Dat is hard nodig ook, al was het alleen maar vanwege de regelgeving. Volgens het Bouwbesluit moeten alle gebouwen die vanaf 2020 worden neergezet of gerenoveerd energieneutraal zijn. Een forse opgave. ‘Toen we vanuit ons idee voor stroomopwekkende ramen de markt op gingen om te onderzoeken wat er allemaal nodig was, kwamen we erachter dat bedrijfsgebouwen ontzettende energieslurpers zijn. Veertig procent van alle elektriciteit wereldwijd wordt verbruikt door commercieel vastgoed’, vertelt Grapperhaus. ‘Daar schrokken we enorm van, maar we zagen ook dat daar ongelooflijke mogelijkheden liggen voor verduurzaming.’
Infraroodstraling
Physee heeft nu twee producten op de markt. Het eerste is de Powerwindow, een glaspaneel met subtiel weggewerkte cigs-zonnecellen in de zijkant. ‘Het is gewoon dubbelglas met in de afstandhouders zonnecellen geïntegreerd onder een bepaalde hoek’, licht Grapperhaus toe. ‘Je kunt ook zonnecellen in het zicht plakken, maar wij geloven niet dat dat een toekomst heeft. Architecten steken veel tijd in het ontwerpen van een mooi gebouw, dan moet je wel op dezelfde manier door het raam kunnen blijven kijken.’
De Delftenaren konden afgelopen maand de eerste successen melden rond hun Powerwindows: in het nieuwe gebouw van de Rabobank in Eindhoven is een tiental ramen stroomopwekkend. Binnenkort wordt ook het Amsterdamse kantoor van de Postcodeloterij – een van de sponsoren van Physee – ermee uitgerust.
Het tweede product is de Smartwindow, een Powerwindow met extra sensoren voor temperatuur, licht, druk en luchtkwaliteit. Die informatie kan worden gebruikt om de gebouwautomatiseringssystemen aan te sturen. De metende vensters staan nog wat verder van de markt af, maar ook daar ontwikkelt Physee hard aan. ‘We gaan nu bijvoorbeeld in een kantoor Smartwindows plaatsen die de luchtkwaliteit binnen en buiten meten. Als de luchtkwaliteit binnen te laag wordt, gebruiken die hun eigen stroom om een geïntegreerd ventilatierooster open te zetten. Je hebt dus een autonoom systeem’, vertelt Grapperhaus. ‘Maar het kan bijvoorbeeld ook met licht. Een Smartwindow kan direct zien wanneer de zon fel gaat schijnen en dan stroom leveren aan de zonwering. Daardoor kan je airconditioning eerder koelen en hoeft die minder intensief te werken en kun je energie besparen.’
Behalve naar het gebouwbeheersysteem kan de data ook naar een app worden gestuurd waarmee gebruikers zelf kunnen zien wat de ramen precies meten en opwekken. In zekere zin is die app een beetje de voorloper van de Smartwindow, aldus Grapperhaus: ‘Toen we de Powerwindows gingen plaatsen, kwamen we erachter dat er heel veel vraag was naar inzicht, naar wat die ramen nou doen en hoe je daar meer informatie uit kunt halen. We hebben er even aan gedacht om kleine schermpjes in de kozijnen te plaatsen, maar dat bleek niet haalbaar. In plaats daarvan hebben we een app ontwikkeld. En als je naar grotere installaties gaat, bleek het zin te hebben om die informatie niet alleen in een app te laten zien, maar ook te koppelen aan een gebouwbeheersysteem.’
Op den duur moet er dus ook nog een raam komen met de coating waarop de twee oprichters ooit zijn afgestudeerd. Het idee daarvan is dat een deel van het zichtbare en uv-licht dat op de ruit valt, wordt omgezet in infraroodstraling. Die kaatst vervolgens tussen de twee glaspanelen heen en weer totdat de zonnepanelen aan de zijkant worden bereikt. Daarmee kan de energieopbrengst van de Powerwindows worden verhoogd. ‘Maar dat is eigenlijk vooral een optimalisatie van de technologie die we nu leveren’, zegt Grapperhaus.
De boer op
Achteraf is die ontwikkeling wel grappig verlopen, vindt hij. ‘Aan het begin ben je bezig met een coating, op een gegeven moment komen daar zonnecellen bij, dan sensoren, dan een app, en dat leidt weer tot koppeling van je software aan het gebouwbeheersysteem. Dat is echt een evolutie.’
Een belangrijke les was om direct de boer op te gaan met de vinding om te snappen hoe de markt in elkaar zit. ‘We zijn in de incubator van Yes!Delft begonnen, daar is het credo get out of the building. We zijn echt met de hele waardeketen gaan praten, dus met bouwers, architecten, projectontwikkelaars, opdrachtgevers, investeerders, alles en iedereen.’
‘We kwamen er toen vrij snel achter dat je niet mag inleveren op uiterlijk en gebruikservaring als je wilt dat een duurzame innovatie wordt geaccepteerd. Dat is dezelfde reden waarom Tesla nu een succes wordt; in het begin waren elektrische auto’s niet mooi en was de actieradius onvoldoende, maar nu kunnen mensen gewoon een mooie auto kopen waar ze net zo ver mee kunnen rijden als altijd, dus ze hoeven er niet meer voor in te leveren.’
Ook bleek samenwerking met bestaande partijen essentieel. De markt voor ramen is volwassen en sterk geconsolideerd, dus het is niet eenvoudig om hierin door te dringen. Bovendien is de bouwwereld conservatief en zijn certificering en garanties er erg belangrijk.
Physee maakt de ramen dan ook niet zelf; het bedrijf levert modules die fabrikanten van dubbelglas tijdens de productie kunnen integreren. ‘Daar hebben ze geen extra elektriciendiploma of zo voor nodig. Zo kunnen we het makkelijkst zo veel mogelijk impact hebben’, stelt Grapperhaus.
Bijkomend voordeel is dat Physee als startup geen grote productiefaciliteiten heeft moeten opzetten. De modules kunnen momenteel nog met de hand worden geassembleerd; de glasfabrikanten zorgen vervolgens voor de massaproductie. De eerste grote klant heeft zich al gemeld: Vorm Ontwikkeling gaat volgend jaar een woontoren in de hoofdstad voorzien van maar liefst achttienhonderd vierkante meter aan energieopwekkende ramen.