TEIL C

Solarhäuser und solare Bauelemente

Schwerpunkt Solarfenster (1)

Um der zunehmenden Fülle an Material besser Herr zu werden, möchte ich eines der Hauptthemen dieses Bereiches zusammenfassen, weshalb diese Jahresübersicht 2009 mit dem Schwerpunkt Solarfenster beginnt. Hierin schließe ich auch verschiedene Arten von Isolierfenstern, beheizbaren Fenstern, autonomen Fensterbeschattungen, PV-Vorhängen und -Jalousien und ähnliches ein. Anschließend folgt die chronologische Präsentation neuer Solarhäuser, innovativer Entwürfe und weiterer aktueller technischer Entwicklungen.

Energiesparende und/oder stromproduzierende Fenster wurden schon verschiedentlich in den vorausgegangenen Übersichten vorgestellt - ebenso wie sich selbständig verdunkelnde Fenster, mit denen ebenfalls beträchtliche Energieeinsparungen erzielt werden können.

Zur Erinnerung: Bereits berichtet habe ich über energiesparende Schichtfenster mit Argon-Füllung; silberbedampfte Isolierfenster; die Fenster-Veredelungstechnik mit einer Zinkoxidschicht des britische Glashersteller Pilkington; das Toptherm-Fenster der deutschen Firma Installa (alle 1990); die photoelektrischen Solarfenster der Firma Flachglas AG (1994); die intelligenten Fensterscheiben der Firma BASF (1995); die thermotropen Schichten des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), die man einfach auf bestehende Glasfenster aufbringt (1996); die gasochromen Verglasungen des ISE (1998); die elektrochromen Fenster der Pilkington-Tochter Flabeg GmbH (1999); sowie die mit Wasser gefüllten Fenster von Frederick McKee (2000).

Nach der Milleniumswende wurden präsentiert: die aktiven Fenster der Firma Von Waitzische Beteiligungen mbH und der Universität Kassel, bei denen winzige Spiegel  das Tageslicht gezielt in den Raum lenken (2006); die mit Silizium-Nanopartikeln beschichteten SolarWindows der Firma New Energy Technologies bzw. Octillion Corp. bzw. SolarWindow Technologies Inc. (2006); das umschaltbare Glas des japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2006); die IntelliGlass-Technologie der Polytechnischen Universität in Madrid (2007); die Vakuum-Verglasungen der deutschen Glaser FMB GmbH & Co. KG, der US-Firma Guardian Industries Corp. sowie der ebenfalls deutschen Interpane Glas Industrie AG; die teiltransparenten Photovoltaik-Glasfenster der kanadischen Rainbow Solar Inc.; die photovoltaischen Fenster der japanischen Nihon Telecommunication System Inc.; die farbstoffsensibilisierten Solarzellenfenster von Sony; sowie die PV-Fenster der dänischen Firma Photo Solar (alle 2008).

Und so geht es kräftig weiter: Unter dem Namen SmarterShade bietet die Firma Lono LLC aus South Bend, Indiana, eine neu entwickelte eingerahmte Scheibe an, die in bestehende Fenster oder Rahmen eingepaßt werden kann und für kühle Innenräume sorgt, indem sich das solarbetriebene Fenster von selbst abdunkelt, wenn der Raum sich zu sehr aufheizt. Alternativ läßt sich der Verdunklungsgrad des Fensters per Fernsteuerung bedienen. Das verwendete Material ist ein halbflüssiger, kratzfester Kunststoff.

Die nach dem Hawaiianischen Sonnengott benannte Lono war 2007 als Start-up-Unternehmen von Studenten der University of Notre Dame um Mike Stacey gegründet worden. Das Team hatte beim McCloskey Business Plan Wettbewerb die höchste Auszeichnung gewonnen. Von der National Collegiate Innovators and Inventors Alliance gab es zudem einen finanziellen Zuschuß. Ich erfahre erstmals 2009 etwas von dem Unternehmen, weshalb es auch an dieser Stelle hier aufgeführt wird.

In den Jahren 2011 und 2012 erhält die Firma im Rahmen eines bis 2015 laufenden Small Business Innovation Research (SBIR) Projekts Fördermittel in Höhe von insgesamt knapp 650.000 $, um optische Verzögerer aus gemusterten Dünnschichten für energiesparende, intelligente Glasanwendungen zu entwickeln. Stacey und seine Geschäftspartner Ryan Tatzel und Will McLeod lassen sich die Verwendung einer solchen wellenbremsenden Folie als Fensterabdeckung patentieren.

Das Projekt nutzt moderne Herstellungs- und Verarbeitungstechnologien der Displayindustrie, um großflächige optische Schichten herzustellen. Diese Folien werden anschließend verwendet, um energieeffiziente intelligente Fenster zu konstruieren, welche die Transmission oder Reflexion des Lichts auf Befehl modulieren.

Im Laufe des Jahres 2011 werden bereits mehrere kleine (50 mm) Prototypen mit 32 verschiedenen Zonen erstellt, die schließlich zu einem Fenster mit variabler Transmission mit acht verschiedenen Lichtdurchlässigkeitsstufen von einer maximalen Transmission von 38,11 % bis zu einem Minimum von 1,25 % führen. Im Rahmen dieser Förderung entwickelt die Firma auch ein Invisiblind genanntes Fenster mit variabler Transmission zwischen einem einheitlichen klaren und einem einheitlichen dunklen Zustand. Beim Übergang zwischen dem klaren und dem dunklen Zustand ähnelt das Fenster einer Jalousie.

Ende 2011 gründen die Partner die Firma SmarterShade Inc., um die neue Technologie zu kommerzialisieren und alle zukünftigen Patente zu halten. 2012 beginnt das Unternehmen mit der Vermarktung der Technologie durch eine Reihe ausgewählter Partner. Und bei der Clean Energy Challenge 2013 erhält SmarterShade den erstmals vergebenen Lakeside Award, der vom Immobilienentwickler McCaffery Interests und der U.S. Steel Corp. gesponsert wird.

Um potentiellen Kunden das Invisiblind-System vorzustellen, werden Anfang 2015 erste Prototypen ausgeliefert, und im Frühjahr nimmt der Finanzdienstleister Wells Fargo das Unternehmen in seine ersten Gruppe von Innovationspartnern auf, die in den darauffolgenden fünf Jahren zusammen 5 Mio. $ für die Entwicklung von Clean-Tech-Konzepten erhalten werden.

Bei Abschluß der SBIR-Förderung im Jahr 2015 kann erfolgreich die Fähigkeit nachgewiesen, eine kontinuierliche Variation der Ausrichtungsrichtung auf einer 300 mm breiten Roll-to-Roll-Pilotlinie zu erzeugen. Und auf der Konferenz der Association of University Research Parks (AURP) in Buffalo, New York, nimmt Stacey den diesjährigen AURP-Innovationspreis entgegen – nur kurz nach der Ankündigung im Juli, daß die Firma von der im Vorjahr gegründeten VG SmartGlass LLC mit Sitz in Chicago übernommen wurde.

Das Unternehmen hat zu diesem Zeitpunkt bereits erste Verkäufe in Europa getätigt und beliefert z.B. die Firma Intastop Ltd., einen führenden Hersteller von Innentüren und -fenstern in Großbritannien, mit Folien zur Herstellung von Sichtschutzpaneelen. Diese werden für Patientenzimmer in Krankenhäusern verwendet, in denen die Privatsphäre schnell durch Betätigen eines Drehreglers gewährleistet werden kann.

Die VG-Technologie ist benutzergesteuert, benötigt keinen Strom oder phasenwechselnde Materialien und ist eine kostengünstige Alternative zu anderen Formen von ‚smartem Glas‘.  Die Anwendungsbereiche reichen von innenliegenden Sichtschutzfenstern über Vorhangfassaden bis hin zu Automobilfenstern.

Derzeit sind verschieden große Produkte für den Sichtschutz und andere ausgewählten Anwendungen erhältlich, während Wohn- und Gewerbefenster sowie Automobil- und Verkehrsglas ab 2017 erhältlich sein sollen.

Eine weitere hell/dunkel-Lösung stammt von der Firma Research Frontiers Inc. aus Woodbury im Bundesstaat New York, die 1965 von Robert Saxe gegründet wurde, um die Lichtsteuerungstechnologie von Polaroid zu entwickeln.

Das Unternehmen stellt im Mai 2009 eine elektronisch färbbare Fenstertechnologie vor, it der sich die Stärke des durch die Fenster einfallenden Lichts regulieren läßt. Grundlage ist eine patentierte Dünnfilm-Technologie namens Suspended Particle Devices (SPD), die eine sehr genaue Justierung des Transparenzgrades erlaubt. Zum ihrem Betrieb reicht eine maximale Leistung von 0,05 W/m².

Bei dem patentierten SPD-SmartGlass geschieht das Schalten durch mikroskopisch kleine Partikel, die sich in einer dünnen ungiftigen Folie zwischen zwei Glasscheiben befinden und in Reaktion auf eine bestimmte elektrische Spannung ausrichten und das Licht absorbieren bzw. passieren lassen. Je höher der angelegte Strom ist, desto ‚ordentlicher’ werden die Teilchen angeordnet – und desto mehr Licht lassen sie durch. Wird der Strom abgeschaltet ist, zerstreuen sich Teilchen wieder und verhindern jeden weiteren Lichteintrag.

Das SmartGlass kann ebenso verwendet werden, um die Innentemperatur zu steuern. Mit einem Tastendruck können die Benutzer die Transparenz ihrer Fenster oder Schiebedächer ändern und z.B. so einstellen, daß sie im getönten (ausgeschalteten) Zustand grelles Sonnenlicht und 95 % der Wärme fernhalten. Außerdem blockiert die Technologie effektiv UV- und Infrarotstrahlen, unabhängig davon, ob sich das Glas in seinem klaren oder getönten Zustand befindet.

Die Technologie ist sehr erfolgreich und wird in den Folgejahren in vielen Bereichen eingesetzt, vom Auto-Glasdach des Mercedes SLK, über Hubschrauber- und Flugzeugfenster bis hin zu BIPV-Installationen. Das hier abgebildete Beispiel der Funktion bei einem Flugzeugfenster wird von dem französischen Lizenznehmer Vision Systems erstmals auf der Aircraft Interiors Expo 2015 im April in Hamburg öffentlich vorgestellt.

Die neue Lösung namens Nuance Touchless ist eine Erweiterung der SPD-Smart Electronic Dimmable Window (EDW)-Systeme und ermöglicht es den Passagieren, mit Handgesten, ähnlich wie bei der Bedienung eines Smartphones, die Transparenz ihrer Flugzeugfenster zu steuern, ohne diese oder eine andere Komponente berühren zu müssen. Im Jahr 2018 entwickelt Vision Systems die zweite Generation von dimmbaren Fenstern, Nuance V2 und Noctis V2.

Eigenen Angaben zufolge hat die Research Frontiers bis 2019 über 100 Mio. $ in die Entwicklung und Lizenzierung der SPD-SmartGlass-Technologie an über 40 Unternehmen auf der ganzen Welt investiert, um den globalen Markt bedienen zu können. Das Durcharbeiten der aktuell 434 Pressemeldungen möchte ich mir allerdings ersparen.

Ein weiteres Unternehmen, das sich mit dimmbaren Fenstern beschäftigt, ist die im April 2007 von Paul Nguyen und Mike Scobey gegründete Firma eChromics LLC (später: e-Chromic Technologies Inc.) mit Sitz in Boulder, Colorado (später: Santa Rosa, Kalifornien), die gleich zu Beginn von Sigma Partners und Khosla Ventures finanziert wird – bevor diese die Kontrolle über das Unternehmen übernehmen und es bereits im Oktober in Soladigm Inc. umbenennen. 2008 verlegt die Firma ihren Hauptsitz dann ins kalifornische Milpitas.

Die energieeffizienten, elektrochromatischen (EC) Dynamic Glass-Fenster des Unternehmens, durch die sich 25 – 30 % (später: 20 – 25 %) der Heiz- und Kühlenergie einsparen lassen, scheinen die Investoren sehr zu faszinieren, denn in nur zwei Finanzierungsrunden 2008 und 2009 kann die Firma insgesamt rund 35 Mio. $ einnehmen.

Im Juli 2010 kündigt die Firma ihre Absicht an, bereits Ende 2011 die Produktion in einer neu zu errichtenden Fabrik in Olive Branch, Mississippi, aufzunehmen, deren Gesamtkosten auf etwa 130 Mio. $ geschätzt werden. Zu diesem Zweck erhält sie vom Staat Mississippi ein Darlehen in Höhe von 40 Mio. $ sowie einen 4 Mio. $ betragenden Kredit. Außerdem gibt es vom U.S. Department of Energy einen Zuschuß für Forschung und Entwicklung in Höhe von 3,5 Mio. $ – und in einer dritten Finanzierungsrunde im Dezember wirbt die Soladigm zusätzliche 30 Mio. $ ein.

Die Firma ist im November dieses Jahres auch einer der zwölf Gewinner des 200 Mio. $ schweren Wettbewerbs ‚Ecomagination Challenge: Powering the Grid‘ des Elektrokonzerns General Electric (GE). Später investieren GE und seine Venture Capital Partner insgesamt allerdings nur 55 Mio. $ in zwölf ausgesuchte Partnerunternehmen, während fünf weitere vielversprechende Unternehmen  den mit 100.000 $ ausgezeichneten Innovation Award erhalten.

Inzwischen sind auch einige wenige technische Details bekannt geworden. Demnach ist die Technologie so konzipiert, daß natürliches Licht in Gebäude eindringen kann, während Blendeffekte, direktes Sonnenlicht und Infrarotstrahlung im getönten Zustand  unterbunden werden. Hierzu besitzt das Dynamic Glass eine elektrochrome Beschichtung, die aus mehreren Lagen des keramischen Werkstoffs Wolframoxid mit einer Dicke von 1 Mikron besteht, welche auf der Innenseite der äußeren Glasscheibe von Doppelglas-Fenstern aufgebracht werden.

Mittels Gleichstrom-Niederspannungssignalen kann die Tönung des Glases gesteuert werden – über eine App oder ein zentrales Softwaresystem und als Reaktion auf das Wetter oder die Innentemperatur. Dabei ändert sich die Materialschicht im Isolierglas von transparent zu einer 58 %-igen Einfärbung. Basierend auf Sensoren zur Erfassung von Lichtmenge und Temperatur paßt jede Fensterscheibe ihren Transparenzgrad den ganzen Tag über an – und hat zudem eine eigene IP-Adresse, so daß die Fenster auch gezielt einzeln angesteuert werden können.

Die Technologie beruht auf Vorarbeiten der Lawrence Berkeley National Labs, die sie der Soladigm lizenzieren. Eine zweite Technologielinie nutzt als elektrochromatisches Material Magnesium, das mit Wasserstoff reagiert um lichtreflektierendes Magnesiumhydrid zu bilden. Diese Linie scheint später aber nicht weiter verfolgt zu werden. Die Lebensdauer der Produkte wird auf 30 – 50 Jahre geschätzt.

Im Februar 2011 bringt die Soladigm 10 Mio. $ in Form von Eigenmitteln auf, um die Finanzierungsrunde C auf eine Gesamtmenge von 40 Mio. $ anzuheben. Daneben gibt es noch einen Forschungszuschuß von der California Energy Commission in Höhe von von 400.000 $. Und im August 2011 bestätigt das National Renewable Energy Laboratory (NREL), daß das dynamische Glas einen relevanten Haltbarkeitstest bestanden habe. Auch nach mehr als 50.000 Testzyklen zeigten die Fenster keinerlei Veränderung des physischen Aussehens oder der Leistung.

Im Mai 2012 meldet die Firma, daß sie mit der bereits erwähnten Guardian Industries Inc. zusammenarbeiten wird, um das Dynamic Glass im Bereich der gewerblichen Gebäude zu vermarkten und zu verkaufen. Die Partnerschaft erlaubt Soladigm die weltweite Einführung des Glasprodukts und bietet Guardian eine innovative Architekturglastechnologie für ihre Kunden. Hierzu wird sie das Produkt in ihr seit 2000 bestehendes SunGuard-Portfolio aufnehmen und in das Marketingprogramm ‚Build with Light‘ integrieren. Zudem wird die Inbetriebnahme einer eigenen SunGuard EC Produktlinie angekündigt.

Ende des dritten Quartals 2012 startet die Soladigm die kommerzielle Produktion von ca. 150 x 300 cm großen Scheiben im neuen Werk und beginnt mit der Auslieferung. Wie wir gesehen haben, wird die intelligente Fenstertechnologie seit Jahrzehnten entwickelt, aber der Trick besteht darin, die erforderlichen Herstellungsverfahren zu schaffen, um die Fenster wirtschaftlich produzieren zu können.

Im November wird der Firmenname ein weiteres Mal geändert, diesmal in View Inc., und parallel zur Greenbuild International Conference and Expo im selben Monat führt die Firma ihre erste Pilotinstallation im W Hotel in San Francisco durch. Das Ambiente des Hotels ist cool, urban-chic und nachhaltig. Als Hitze und grelle Reflexe in der großen Lobby mit nach Südosten ausgerichteten Fenstern dieses Erlebnis mindern, kann das Gleichgewicht erst mit dem View Dynamic Glass, wie es jetzt heißt, wieder hergestellt werden.

Das Glas in der Lobby und den Lounge-Bereichen wird in bestehende Rahmen installiert und auf einen automatisierten Zeitplan gesetzt, der das Glas den ganzen Tag über auf verschiedenen Stufen einfärbt. Aufgrund des Erfolgs der Installation entscheidet sich das Hotel, das View Dynamic Glass auch in seine Dachterrasse zu integrieren.

Im Dezember reicht der Mitbewerber SAGE Electrochromics (s.u.) eine Klage gegen die View Inc. ein und behauptet, daß diese zwei seiner Patente im Zusammenhang mit dynamischem Glas verletzt habe, woraufhin die View im Februar 2013 eine Gegenklage erhebt. Demnach seien die US-Patente Nr. 5.724.177 und Nr. 7.372.610 der SAGE gar nicht gültig, so daß auch nicht dagegen verstoßen werden könne. Statt dessen habe die SAGE umgekehrt gegen die US-Patente Nr. 5.831.851, Nr. 8.243.357 und Nr. 8.432.603 der View verstoßen.

Mitte 2013 verweist das für den nördlichen Bezirk von Kalifornien zuständige Bezirksgericht die Klage Patentverletzungsklage SAGE zur Schlichtung. Was anscheinend nicht zielführend ist, denn nach weiterem hin und her wird Anfang 2015 der Antrag der Beklagten View, den Rechtsstreit auszusetzen, vom Gericht abgelehnt, da die SAGE überzeugende Beweise für den Wettbewerbsnachteil vorlegen kann, den sie durch einen Aufschub erleiden würde. Bislang habe ich nicht herausfinden können, wie die Angelegenheit schließlich endet.

Im Juni 2013 führt Corning eine Investitionsrunde für View in Höhe von von 60 Mio. $ durch, an der auch Khosla Ventures, GE Energy Financial Services, Sigma Partners und NanoDimension teilnehmen. Im Januar 2014 investiert Madrone Capital Partners, eine Private-Equity-Gesellschaft mit Verbindungen zu Wal-Mart, 100 Mio. $ in das Unternehmen – das 2015 weitere 150 Mio. $ in Form einer Spätphasen-Finanzierung erhält, die vom New Zealand Super Fund geleitet wird. Zu den früheren Investoren gehören DBL Ventures, The Westly Group, Reinet Investments und Navitas Capital.

Alle diese Mittel fließen in die kommerzielle Produktion der Fenster von View in der Fabrik in Mississippi. Allerdings braucht das Unternehmen noch mehr Geld, um die Produktion zu steigern.

Ein weiteres gutes Einsatzbeispiel ist die im Jahr 2015 erfolgende Modernisierung der 1932 gebauten Roosevelt High School in Washington, DC, deren neues geschlossenes Atrium als Herzstück des Campus dient. Für das Oberlicht mit einer Fläche von über 7.200 m², das das Atrium bedeckt, wird neben Standardisolierglas auch View Dynamic Glass gewählt, das die Hitze und Blendeffekte reduziert und den Studenten und Mitarbeitern das ganze Jahr über ein computergesteuertes komfortables Klima bietet.

Ab Ende 2015 ist das View Dynamic Glass in Größen bis ca. 180 x 300 cm erhältlich. Bis zum jetzigen Zeitpunkt hat View über 150 Projekte realisiert, hauptsächlich gewerbliche Bürogebäude, Schulen, Flughäfen und Krankenhäuser, und mehr als 100 weitere befinden sich in der Entwicklung.

Als BlackRock im Juni 2017 eine Investition in Höhe von 200 Mio. $ in View tätigt, steigt die Gesamtfinanzierung des Unternehmens auf rund 700 Mio. $. Als weitere Investoren werden Corning, Madrone Capital Partners und TIAA Investments genannt.

Damit nicht genug, wird im November 2018 bekanntgegeben, daß der SoftBank Vision Fund den gigantischen Betrag von 1,1 Mrd. $ in die Firma steckt. Das erst im Vorjahr gegründete, mit 100 Mrd. $ ausgestattete Risikokapitalunternehmen, das 45 Mrd. $ von den Herrschern des sogenannten Saudi-Arabien beinhaltet, hat bislang nur zwei noch größere Investitionen getätigt: mehr als 7,7 Mrd. $ in Uber, sowie 4,4 Mrd. $ in WeWork.

Für die Solarfenster-Branche ist es die bislang größte VC-Runde überhaupt, die in den Kommentaren damit erklärt wird, daß dynamische Fenster ein ‚Trojanisches Pferd‘ für Energieeffizienz, Sicherheit und anderen Komfort darstellen. Diese Fenster können ihre aktive, vernetzte Natur nutzen, um als Plattform für eine Reihe anderer Dienste zu fungieren – und gerade diese angrenzenden Anwendungen scheinen die massiven Investitionen in das Unternehmen motivieren.

Das Sicherheitsprodukt View Protect der Firma View verwendet bereits die vernetzten und mit Strom versorgten intelligenten Fenster, um Glasbruch zu erkennen, genau zu lokalisieren und dem Kunden dann zu signalisieren. Eine weiterführende Vision für dynamisches Glas ist die einer Niederspannungshaut, die ein digitales Netzwerk am Rand des Gebäudes schafft. View arbeitet mit der IOT-Software von Microsoft und stellt sich eine Reihe von Luftqualitätssensoren, Kameras und Mikrofonen vor, die in die Fensterrahmen integriert sind.

View zufolge habe man bis dato in Hunderten von Gebäuden in Nordamerika über 3,2 Mio. m² elektrochromes Glas installiert, darunter am Dallas-Fort Worth International Airport, bei Facebook und bei FedEx.

Ein signifikanter Mitbewerber ist die 1989 von John Van Dine als Sun Active Glass Electrochromics Inc. (SAGE) in Clarkstown, New York, gegründete Firma, die 1992 an das Department of Ceramic Science and Engineering der Rutgers University wechselt, um mit den dortigen Wissenschaftlern im Bereich Forschung und Entwicklung enger zusammenzuarbeiten.

Im Jahr 1994 ändert das Unternehmen seinen Namen in SAGE Electrochromics Inc. - und zieht 1998 nach Faribault, Minnesota, um im Laufe der Folgejahre in seiner Pilotanlage den Produktionsprozeß des ersten kommerziellen Produkts namens SageGlass zu verfeinern. Die erste Generation des elektronisch färbbaren Glases für den Einsatz in Gebäuden kommt 2005 auf den Markt.

Die angewendete Nanotechnologie der elektrochromen Festkörperreaktion, die die Grundlage des SageGlass bildet, besteht aus fünf Schichten keramischer Materialien, die eine Gesamtdicke von weniger als einem Fünfzigstel der Dicke eines menschlichen Haares aufweisen. Beim Anlegen einer Niederspannungs-Gleichstromspannung < 5 V wandern positiv geladene Lithium-Ionen von der Gegenelektrodenschicht zur elektrochromen Elektrodenschicht, wobei sie das Material verdunkeln.

Im ‚geschlossenen’ Zustand können die Fenster bis zu 98 % des einstrahlenden Lichts und der Wärme reflektieren, wobei nur noch ein Anteil von 3,5 % des sichtbaren Spektrums hindurchgelassen werden. Durch die Umkehrung der Spannungspolarität kehren die Ionen und die zugehörigen Elektronen zu ihrer ursprünglichen Schicht zurück, woraufhin die Gegenelektrode – und damit das Glas – wieder klar wird.

Im Juli 2007 erhält das Unternehmen in der Finanzierungsrunde B 16 Mio. $ von Good Energies, Applied Ventures LLC und Bekaert, und im Februar 2009 kann die SAGE von denselben Investoren weitere Investitionsmittel in Höhe von 20 Mio. $ einwerben.

Im März 2010 kündigt die Firma zwar an, über 100 Mio. $ an DOE-Mitteln und Steuergutschriften des Internal Revenue Service (IRS) annehmen zu wollen, um in Faribault eine neue Anlage zur Massenproduktion des SageGlass zu errichten, entscheidet sich später aus ungenannten Gründen jedoch für einen Rückzug aus dem staatlichen Förderprogramm. Immerhin hat die SAGE bis zu diesem Zeitpunkt schon mehr als 50 Mio. $ an Risikokapitalfinanzierung und staatlichen Zuschüssen erhalten.

Zeitgleich wird ein neues Produkt vorgestellt, das die elektrochrome Technologie mit einer dreischichtigen Fensterglaskonstruktion mit niedrigem U-Faktor kombiniert.

Im November 2010 erwirbt das französische Glas- und Baustoffunternehmen Saint-Gobain 50 % der SAGE (für 80 Mio. $) mit dem Ziel, die elektrochrome Glastechnologie und die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der beiden Unternehmen zusammenzuführen. Gemeinsam soll in Faribault für 135 Mio. $ auch „die größte und modernste elektrochrome Glasfabrik der Welt“ errichtet werden, deren Output sich die Partner teilen werden. Die Produktion der intelligenten Fenster soll im ersten Quartal 2013 beginnen.

Im Mai 2012 übernimmt Saint-Gobain die SAGE komplett und macht sie zu einer 100 %-igen Tochtergesellschaft. Im Dezember reicht das Unternehmen eine Patentverletzungsklage gegen dem Mitbewerber View ein (s.o.).

Im April 2013 wird der SAGE das 250. weltweite Patent in Zusammenhang mit seiner elektrochromen Glastechnologie erteilt. Das Patent betrifft ein neuartiges Lasergerät, mit dessen Hilfe SageGlass vor Ort repariert werden kann, ohne es aus Fenstern, Oberlichtern oder Vorhangfassaden ausbauen zu müssen. Dies macht es noch einfacher, die hochwertige Sonnenschutztechnik zu warten, die mittlerweile bei Hunderten von Gebäudeprojekten verwendet wurde.

Als Beispiel sei hier eine Abbildung der Bowie State University in Maryland gezeigt, für deren Wissenschaftszentrum, das sich auf einem weitläufigen, sonnigen Gelände mit wenig Schatten befindet, eine einladende und fortschrittliche Lernumgebung geschaffen werden sollte. Die Architekten Perkins & Will verbauen hierfür in dem dreigeschossigen Atrium mit kreisförmiger Grundfläche sowie in einer großen, nach Süden ausgerichteten Vorhangfassade insgesamt 2.300 m² des elektronisch getönten SageGlass, was sich sich als perfekte Lösung erweist.

Es gibt noch eine ganze Reihe weiterer Firmen, die sich mit der Elektrochromatie befassen. Zu diesen gehört beispielsweise die 1995 von einem Team von ehemaligen Wissenschaftlern und Ingenieuren des Luft- und Raumfahrtkonzerns Martin-Marietta Corp. um Mohan Misra gegründete ITN Energy Systems Inc. (ITN) mit Sitz in Littleton, Colorado. Das Unternehmen, dessen Schwerpunkt auf der Entwicklung von Technologien in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Energie und Umwelt liegt, investiert bis 2016 aus staatlichen und industriellen Mitteln über 200 Mio. $ in die Forschung und Entwicklung. Anders ausgedrückt: Aufgrund ihrer hervorragenden Beziehungen kann die Firma jahrzehntelang durch SBIR-Zuschüsse bestehen.

Das Unternehmen verfolgt das Geschäftsmodell, aufkommende Technologien zu identifizieren, Bundeszuschüsse für die Frühforschung zu suchen und private Investitionen einzubringen, wenn das Projekt der Kommerzialisierung näher kommt. Damit soll das sogenannte ‚Tal des Todes‘ in der Produktentwicklung zwischen dem Labor und der kommerziellen Umsetzung überwunden werden. Zu Beginn von ITN kommen etwa 80 % der Mittel aus staatlichen Zuschüssen und 20 % aus privaten Quellen. Inzwischen hat sich dieses Verhältnis so gut wie umgekehrt.

Unter anderem finanziert das Department of Energy (DOE) die ITN ab 2009 mit knapp 5 Mio. $, um  in Zusammenarbeit mit der MAG Industrial Automation, dem Electric Power Research Institute (EPRI) und der Colorado School of Mines eine preisgünstige elektrochrome Festkörperfolie auf Kunststoffsubstraten zu entwickeln und damit die Kosten zu senken, die bisher die Implementierung von EC-Fenstern behindern. Dies soll durch die Verwendung einer ebenfalls zu entwickelnden, eigenen roll-to-roll-Fertigungstechnik geschehen.

Der Markt dafür ist sehr groß, denn die ITN-Folie kann auch auf gekrümmte Oberflächen aufgebracht werden und findet außerdem vielfältige Anwendungen in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, bei flexiblen Displays, Spezialbrillen und anderen Produkten. Weitere Details über dieses Forschungsprojekts lassen sich allerdings nicht finden.

Als LAUNCH, eine globale Initiative, die von der NASA, USAID, dem US-Außenministerium und der Firma NIKE unterstützt wird, um durch Innovation eine nachhaltigere und gerechtere Gesellschaft zu schaffen, im Jahr 2011 den Schwerpunkt LAUNCH Energy einführt, tritt dort Ashutosh Misra von der ITN auf, um die flexible, elektrochrome Fenster-Folie zu bewerben. Weitere Schritte in diesem Umfeld scheint es jedoch nicht gegeben zu haben.

Im Jahr 2012 fördert das Department of Energy das ITN-Projekt ‚Low-Cost, Nanolaminate Transparent Conductive Oxides for Thin Film Electrochromic and Photovoltaic Devices‘ mit weiteren knapp 150.000 $. Hierbei geht es darum, ein kostengünstiges, nanolaminiertes, transparentes und leitfähiges Oxid als Alternative zu Indiumzinnoxid für den Einsatz in elektrochromen Dünnschichtfenstern u.a. zu entwickeln, da Indium – dessen weltweite Reserven zu 73 % von China gehalten werden – auf der Liste des DOE über kritische Materialien steht.

Eine der seltenen Pressemeldungen über die ITN stammt vom April 2013 und besagt, daß die Firma gemeinsam mit der Bridgeworks Capital eine 25 Mio. $ teure Fabrik in Littleton plant, um die energieeffiziente Beschichtung auf Fenster aufzubringen – sofern die Finanzierung bis zum Sommer abgeschlossen werden kann.

Weitere Technologien und Produkte, an denen die ITN arbeitet, sind Membranen zur Reinigung von Wasser, Brennstoffzellen und Vanadium Redox Flow Batterien. In der fast 25-jährigen Geschichte der Firma wurden mehrere Spinoff-Unternehmen ausgegliedert: 1996 die Global Solar Energy (GSE) zur kommerziellen Produktion von CIGS-Dünnschicht-Solarpaneelen, die später an eine Gruppe europäischer Investoren verkauft wird; sowie im Jahr 2000 die Infinite Power Solutions (IPS) zur Herstellung von flexiblen Dünnschicht-Lithium- Mikrobatterien, die ebenfalls an eine Gruppe von Investoren verkauft wird.

2002 wird die Microsat Systems Inc. (MSI) zur Herstellung kostengünstiger Kleinsatelliten ausgegründet, die 2008 von Sierra Nevada Corp. gekauft wird; 2005 die Ascent Solar Technologies Inc. (ASTI), die sich auf die Verbrauchermärkte konzentriert und deren Hauptprodukt eine flexible CIGS-Solarzelle auf einem Kunststoffsubstrat ist; und schließlich 2015 die Storion Energy, um hochmoderne Redox-Flow-Batteriespeicher herzustellen.

Eine Ausgründung auf Grundlage der flexiblen Elektrochromie scheint geplant, bislang aber nicht realisiert worden zu sein. Es lassen sich auch keinerlei weiterführenden Informationen über den Stand der Entwicklung bei der ITN finden.

Ein weiteres Unternehmen, das mit mit elektrochromen Fenster beschäftigt, ist die 2003 gegründete Firma ChromoGenics AB, die sich auf eine über 20-jährige, eigenständige Forschung durch Prof. Claes-Göran Granqvist und seinem Team am Ångström-Labor der Universität Uppsala in Schweden beruft.

Mit dem kommerziellen Verkauf des elektrochromen und dynamischen Produkts ConverLight an Immobilienprojekte in Skandinavien beginnt das Unternehmen allerdings erst im Jahr 2016. Und nachdem die ChromoGenics 2018 das Produkt I-Window erwirbt und seinem Portfolio damit ein statisches Sonnenschutzglas mit besonderen patentierten Eigenschaften hinzufügt, bringt es dieses unter dem Namen ConverLight Static auf den Markt.

In Deutschland verkauft die 2006 im bayerischen Furth im Wald gegründete Firma EControl-Glas GmbH & Co. KG, die sich als „einziger europäischer Hersteller dimmbarer Gebäudeverglasung“  bezeichnet, elektrochromatische Produkte mit innenliegender nanostrukturierter Beschichtung, die sich bei Anlagen der elektrischen Spannung in ein angenehmes Blau verfärbt.

Das Sonnenschutzglas EControl smart glass wird als intelligente Alternative zu herkömmlichen Verschattungssystemen vermarktet, um in Wintergärten und Fassaden für Tageslicht und dauerhaft freie Sicht nach draußen zu sorgen. Die Durchlässigkeit für Tageslicht variiert entsprechend der Einfärbung des Fensterglases zwischen 56 und 10 %. Selbst im komplett eingefärbten Zustand bleibt es daher relativ hell im Raum.

Für Scheibengrößen bis 2,5 m² beträgt die Schaltzeit für die vollständige Umfärbung bei einer Scheibentemperatur > 20°C im Durchschnitt 20 – 25 Minuten. Temperaturen unter 10°C führen zu deutlich längeren Schaltzeiten. Standardmäßig wird die ECONTROL-Verglasung über eine automatische Steuerung geregelt. Über ECconcept ist aber auch eine temporäre, Webbrowser-basierte Ansteuerung möglich. Die dimmbaren Gläser sind als 2-fach- und 3-fach-Isolierglas erhältlich.

Im Jahr 2009 erfolgt der Aufbau eines neuen Firmen- und Produktionssitzes in Plauen im Vogtland. Auf der glasstec 2012 in Düsseldorf präsentiert die EControl-Glas erstmals die neue Generation ihrer dimmbaren Sonnenschutzverglasung ECONTROL 55/12, bei der die Tageslichttransmission im hell geschalteten Zustand sichtbar erhöht wurde.

Das Unternehmen kann eine lange Liste an Referenzen vorweisen, von denen hier als Beispiel das im Oktober 2015 eingeweihte FESTO Automation Center in Esslingen aufgeführt wird. In der Gebäudehülle des hochmodernen, 16-geschossigen Gebäudes mit rhombischem Grundriß sind in 441 Parallelausstellfenstern rund 1.000 m² dimmbares Glas verbaut.

Daneben gibt es noch andere Technologien mit ähnlicher Wirkung wie die der oben aufgeführten Fenster.

Im März 2010 berichten die Blogs erstmals über die Ende 2006 gegründete Firma RavenBrick LLC mit Sitz in Denver, Colorado, deren Mitbegründer und Präsident Wil McCarthy ist, ein Luft- und Raumfahrtingenieur, der auch als Science-Fiction-Autor das Konzept der programmierbaren Materie verbreitet. Zusammen mit seinen beiden Partnern Alex K. Burney und Richard M. Powers hatte er 3,5 Mio. $ Startkapital eingesammelt, hauptsächlich von lokalen Investoren.

Damit hatte das Start-up im Laufe von drei Jahren aus einem organischen, ungiftigen Polymer einen thermoreflektierenden Filter entwickelt, getestet und patentiert, der während der Herstellung direkt zwischen den beiden Scheiben eines Doppelscheibenfensters integriert wird und eine Nanotechnologie nutzt, um als Reaktion auf Veränderungen der Außentemperatur selbständig von einem transparenten in einen reflektierenden Zustand überzugehen, sobald die Temperatur des Materials eine bestimmte Schwelle überschreitet.

Das RavenWindow ermöglicht es einem Gebäude, an kalten Tagen die Sonne als kostenlose Wärmequelle zu nutzen und an heißen Tagen die Sonnenwärme effektiv zu blockieren – und damit den jährlichen Energieverbrauch um 30 – 40 % zu senken. Die patentierte Filter-Technologie soll bei nahezu jeder Form von Fensteröffnung angewendet werden können.

Im Jahr 2009 rettet ein Darlehen des Denver Office of Economic Development in Höhe von 275.000 $ die Firma, die kurz vor dem Aufgeben steht. Das Unternehmen nutzt den bescheidenen Kredit, um an private Investitionen von Einzelpersonen und Cleantech-Venture-Capital-Firmen in Höhe von insgesamt 20 Mio. $ zu kommen.

Im September 2010 stellt die RavenBrick einen Filter vor, der an der Außenseite eines bereits installierten Fensters angebracht werden kann und dessen Kosten nur um etwa 20 % erhöht. Das ‚intelligente Laminat‘ soll bis Ende des Jahres im Einzelhandel erhältlich sein. Die Firma will die Technologie auch einsetzen, um eine Wand mit den gleichen energiesparenden Eigenschaften zu schaffen. Zudem plant die RavenBrick, im nächsten Jahr ein Dämmsystem aus recycelten Maisabfällen einzuführen.

Im November folgen Meldungen über den Prototyp eines ‚intelligenten’ Wandelements namens RavenSkin, bei dem ein PCM-Nanomaterial als Speicher, eine Absorberfläche zur Umwandlung von Licht in Wärme, sowie ein patentierter, nanodesignter, thermoreflektiver Filter einsetzt wird, der entweder transparent oder reflektierend werden kann, um zu starke Sonneneinstrahlung zu blockieren.

Die Patente in den USA, Kanada und China für das Produkt erhält die Firma Ende 2011. Für die Vermarktung wird nun aktiv nach einem Joint Venture-Partner gesucht, um die Lücke zwischen Prototyp und kommerziellem Produkt zu schließen. Das RavenSkin Smart Wall System sollte eigentlich ab 2013 verfügbar sein – verschwindet jedoch schon lange davor aus jeder Berichterstattung.

Das Unternehmen, das 54 Patente für die EC-Technologie hält, ist einer der beiden Fenster-Lieferanten, deren Produkte bis August 2011 am Hauptquartier des National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Golden, Colorado, installiert werden. Für die RavenBrick ist dies allererste Installation ihrer Fenster, die automatisch auf die Außentemperatur reagieren. Die andere Technologie, die vom Mitbewerber SAGE Electrochromics stammt (s.o.), wird dagegen vom Benutzer gesteuert.

Um die Filter für den Verkauf in diesem Sommer bereitzustellen, arbeitet die RavenBrick mit dem ebenfalls in Denver ansässigen Hersteller Accent Windows zusammen. Das Unternehmen ist dabei, eine automatisierte Produktionslinie mit einer Jahreskapazität von 5 Mio. m² aufzubauen, die teilweise mit 250.000 $ von der Stadt Denver und einem Darlehen in Höhe von 2 Mio. $ vom Energiebüro des Gouverneurs von Colorado finanziert wird. Die Anlage geht im September 2012 in Produktion.

Zeitgleich erhält die Firma eine 5 Mio. $ Investition von einer Tochtergesellschaft des Aravaipa Venture Fund of Boulder, die dabei helfen soll, die Produktionslinie aufzubauen und mit der großtechnischen Herstellung der patentierten Fenster zu beginnen. Im Januar 2013 heißt es, daß man bis zum Ende des Sommers in Betrieb gehen will. Pro Monat und Schicht sollen rund 10.000 m² Folie produziert werden, wobei die Produktion bis Ende des Jahres auf drei Schichten erhöht werden soll.

Bis die 10 Mio. $ teure automatisierte Fertigungslinie der RavenBrick tatsächlich startet, deren Produktion zukünftig bis etwa 50.000 m² pro Monat und Schicht gesteigert werden kann, dauert es allerdings noch bis zum September 2014. Die volle Kapazität soll bis 2016 erreicht werden. Bislang hatte man die Prototypen von Fenstern manuell und im Umfang von knapp 200 m² pro Monat gefertigt.

Die Firma Pleotint LLC in Jenison, Michigan, wird 2006 von Harlan Byker gegründet, dem eigentlichen Erfinder der elektrochromen Technologie (EC), die seit 1987 von der Gentex Corp. in ihren selbst abblendenden Automobilrückspiegeln verwendet wird. Das neuen Unternehmen produziert und verkauft hingegen hochwertiges Verbundglas, Isolierglas sowie das selbsttönende Suntuitive Dynamic Glass für Architektur- und andere Anwendungen.

Die hierbei verwendete Thermochromie ist eine völlig andere Technologie als die von Gentex verwendete EC-Technologie und unterscheidet sich auch deutlich von der Solid-State-EC-Technologie, die in den Produkten der Mitbewerber zum Einsatz kommt. So benötigt die dynamische Glastechnologie keinen Strom und keine Eingriffe von Menschen und/oder Software, um zu funktionieren.

Die Sonnenschutzfenster der Pleotint basieren auf einer responsiven, thermochromen Zwischenschicht, die durch Wärme aus direktem Sonnenlicht aktiviert wird (sunlight responsive thermochromic, SRT). Die thermochromen Elemente werden in eine PVB-Folie (Polyvinylbutyral) eingebettet, die dann zwischen zwei Glasscheiben laminiert wird. Dieses Laminat wird anschließend in eine dynamische Isolierglaseinheit als das Endprodukt eingebracht.

Bei direkter Sonneneinstrahlung verdunkelt sich die Zwischenschicht zu einem neutralen Hellgrau, um unerwünschte Sonnenwärme zu verhindern. Zudem wird praktisch das gesamte Ultraviolett blockiert. Die Abtönung ist dabei weitgehend unabhängig von den Umgebungstemperaturen. Bei indirekter Sonneneinstrahlung klärt das Glas wieder auf, damit Licht in das Gebäude gelangen kann.

Im September 2011 vereinbaren die Pleotint und der Kunstglas- und Chemieprodukte-Hersteller PPG Industries gemeinsam ein kommerzielles Fensterglassystem zu vermarkten, das die SRT-Folientechnologie von Pleotint mit dem Solarban-Niedrig-E-Glas und anderen Gläsern von PPG kombiniert, um die solare Wärmeentwicklung zu kontrollieren und den Energiebedarf zur Kühlung von Gebäuden um 17 – 30 % zu reduzieren.

Isoliereinheiten mit SRT-Folien und Solarban Low-E-Glas sind verschiednen Farben und in Größen bis zu 5 Fuß Breite erhältlich und werden in Längen bis zu 11 Fuß laminiert.

Im Februar 2017 schließt die Pleotint eine Vereinbarung mit dem britischen Unternehmen Clayton Glass Ltd., um Suntuitive-Folien für dessen neueste Produktlinie namens SMARTGLASS Dynamic zu liefern. Im Juni folgt eine Partnerschaft mit dem führenden Glashersteller Pilkington, um die SuncoolDynamic Produktlinie von Pilkington/NSG Europe mit der Suntuitive-Zwischenschicht auszustatten.

Als Beispiel für die Projekten der Pleotint soll die neue, 60 Mio. $ teure und Mitte 2019 umgesetzte NDIS-Zentrale (National Disability Insurance Scheme) in Geelong dienen, die von 3.000 m² des SRT-Glases umhüllt wird. Es ist das erste australische Projekt dieser Größenordnung mit einer dynamischen Glasfassade. Bis zu diesem Zeitpunkt hat Pleotint das Suntuitive Dynamic Glass weltweit in mehr als 500 Projekten installiert.

Eine weitere interessante FenstervVariante, die ich bei den Recherchen fand, geht auf das Jahr 1993 zurück. Der Erfinder Edward VerVane stellte damals sein patentiertes Winsulator genanntes Fenster (Winsulator Green Alternative Retrofit Window) für heiße Regionen vor, eine zusätzliche Acryl-Scheibe, die von magnetischen Streifen in der Fensteröffnung gehalten wird und einen hervorragenden Schutz vor Sonne, Lärm, Staub und Pollen bieten, ohne die Räume zu verdunkeln oder ihnen die Sicht zu rauben.

VerVane und Brian Welsh gründen gemeinsam die Firma South Sun Energy Conservations und erhalten den Zuschlag für die Installation des Produkts im Kennedy Space Center, was 1996 zur Nominierung als Small Business Subcontractor of the Year führt; 1997 werden sie als Erfolgsgeschichte des Jahres für das TRDA-NASA-Programm ausgewählt.

Im Laufe der Jahre werden diverse erfolgreiche Tests durchgeführt, u.a. bei der NASA, sowie verschiedene Wohnhäuser, Schulen, Büros und Hotels mit dem Produkt ausgestattet, das allerdings nicht billig ist. Es z.B. in einem großen historischen Fenster zu installieren, kostet etwa 300 $.

Später wird die Arbeit von der seit 2004 bestehenden Firma Winsulator Corp. in Sarasota, Florida, weitergeführt, doch einen richtigen Durchbruch schafft das System nicht. Zwar erscheint es 2015 noch einmal kurz in der Presse, wo es als innen anzubringende Alternative für Sturmfenster angepriesen wird: VerVane und seine Crew hatten die Zusatzscheiben in einem 1846 erbauten Pfarrhaus der gelegene St. Johannes Lutheran Church installiert. Dem Aussehen des historischen Gebäudes schadet es nicht, denn von der Straße aus ist nicht erkennen, welche Fenster sie haben und welche nicht. Weitere Meldungen aus späterer Zeit sind aber nicht zu finden.

Potentiell erfolgreicher könnte eine Entwicklung namens c))motion werden, die aus einem photosensitiven Material besteht, das sich im Sonnenlicht zusammenrollt. Das Kunststoff-Laminat aus Mylar und Polyethylen, dessen erste Umsetzungen bereits auf dem Markt sein sollen, wirkt wie ein Bimetallstreifen, der sich biegt wenn er erhitzt wird. Grundlage der Technologie ist ein Patent aus dem Jahr 2005, in welchem als Erfinder Greg E. Blonder genannt wird (US-Nr. 6.966.812, angemeldet 2003).

Die innovative, kostengünstige doppelschichtige Folie ist 2,5 mm dick, ähnelt dem Material von Chiptüten und kann als automatisches Rollo in einem Doppelscheiben-Fenster verwendet werden, oder auch um Dachböden passiv zu belüften. Blonders Unternehmen Genuine Ideas LLC und Talus Furniture, welche die Entwicklung vorantreibt, zeigt auf ihrer Homepage u.a. eine Umsetzung, bei welcher das c))motion-Material zum Drehen eines Rades eingesetzt wird – wozu man dieses nur in die Sonne stellen muß. Weiter ist die Sache aber nie gediehen.

Eine bei den Recherchen gefundene, noch ältere Alternative bilden die transparenten Wand- und Dachverkleidungen der Firma Kalwall Corp. aus Manchester, New Hampshire, die es Architekten schon seit 1955 ermöglichen, Wärmedämmwerte bis 0,3 W/m²K zu erreichen, die äquivalent zu einer festen Wand sind. Trotzdem wird das Tageslicht ohne Schatten, Spiegelungen oder Hotspots in das Gebäude hinein gelassen, und dies ohne die Notwendigkeit externer Sonnenschutzsysteme oder interner Jalousien bzw. Vorhänge.

Grundlage der transparenten Elemente ist das in seiner ersten Form im Jahr 1931 von Samuel Stephens Kistlersynthetisierte Aerogel, ein hochporöser Festkörper, dessen Volumen bis zu 99,98 % aus Poren besteht und der eine außerordentlich geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Im Grunde ist es das Ergebnis einer Wette zwischen zwei Chemikern. Da Gelees hauptsächlich aus Pektin bestehen, das mit Wasser geliert ist, forderten sie sich gegenseitig heraus, das Wasser zu entfernen, ohne das Gelee zu schrumpfen.

Das Material, das wegen seines Aussehens inzwischen den Beinamen ‚gefrorener Rauch‘ trägt, gilt als leichtester Feststoff der Welt und wird in den 1960er Jahren u.a. zur Isolierung der Raumanzüge von Astronauten verwendet.

Die Kalwall + Lumira Aerogel Module (auch: Nanogel) werden in den USA seit vielen Jahren in großem Umfang eingesetzt, hierzulande scheinen sie jedoch lange Zeit so gut wie unbekannt gewesen zu sein. Als Beispiel für einen frühen Einsatz sei hier der Pavillon der Vereinigten Staaten auf der Weltausstellung 1958 in Brüssel abgebildet.

Heute wird Aerogel für eine Vielzahl von Tageslichtsystemen z.B. von der in Boston ansässigen US-Firma Cabot Corp. angeboten, während in Deutschland die roda Licht- und Lufttechnik GmbH aus Isernhagen-Kirchhorst Lumira-Aerogel zur Wärmedämmung vertreibt. Zudem gibt es inzwischen Spezialputz mit zugesetztem Aerogelgranulat, wie ihn beispielsweise die Firma Heck Wall Systems GmbH in Marktredwitz unter dem Namen Aero iP anbietet.

Speziell für die Sanierung von Altbauten entwickeln die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) und der ebenfalls in der Schweiz ansässig Baustoffhersteller Fixit ab 2011 einen auf Aerogel basierenden Dämmputz namens Fixit 222 Aerogel, der eine Wärmeleitfähigkeit von 0,028 W/m²K erreicht.

Für weiter Interessierte: Im April 2012 veröffentlicht die Universität Stuttgart den im Netz einsehbaren Abschlußbericht über ein von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördertes Entwicklungsprojekt mit dem hoch-akademischen Titel ‚Entwicklung eines Leichtbetons mit tragenden und hochdämmenden Eigenschaften als matrixoptimierter und gefügedichter Werkstoff aus zementgebundenem hydrophobierten Aerogelgranulat‘.

In diesem Zusammenhang ist auch die Taiyo Kogyo Corp. zu erwähnen, die als Pionier der Membranstrukturen und das hierbei weltweit führende Unternehmen gilt. Die Firma geht auf den 1922 gegründeten Zelte-Hersteller Nohmura Tent Co. in Osaka zurück; der neue Name wird 1947 übernommen. Der Markenname MakMax widerum, unter dem die Firma inzwischen weltweit bekannt ist, ist eine Kombination aus dem japanischen Wort maku für Membran und max für Maximieren.

Im Jahr 1970 stellt die Taiyo Kogyo den Besuchern der Weltausstellung EXPO’70 in Osaka erstmals Membranstrukturen vor. Interessanterweise ähneln sie der 1967 für die Olympischen Spiele 1972 in München geplanten und später errichteten Dachlandschaft, die ebenfalls aus mit Acrylglas-Platten verkleideten Seilnetzen besteht. 1992 erwirbt die Taiyo Kogyo eine 100 %-ige Mehrheitsbeteiligung an der Birdair Inc. in Amherst.

Die beiden Firmen werden hier aufgeführt, weil im Mai 2017 als erstes Projekt in Europa der Warner Stand fertiggestellt wird, ein Teil von Lord’s Cricket Ground in London, wo beim VIP-Bereich am oberen Teil der Tribüne eine isolierende Tensotherm-Dachdeckung eingesetzt wird. Hierbei steuert die Birdair einen Teil des Tensotherm-Systems bei, das als „das weltweit erste und einzige lichtdurchlässige und isolierende Material, das blendfreies natürliches Tageslicht, verbesserte Temperaturkontrolle und innovative Nachhaltigkeit bietet“, angepriesen wird.

Tensotherm besteht aus drei Schichten: der äußeren PTFE-Schicht, der transluzenten Decke, in welche eine thermische und akustische Aerogel-Isolierung eingebettet ist, und der dampfbständigen PTFE-Innenauskleidung.

Eine Verbreitung des Einsatzes von Aerogel als Baumaterial ist möglicherweise durch eine neue Klasse von Polymer-Aerogelen zu erwarten, über deren Entdeckung am Glenn Research Center der NASA in Ohio im September 2012 berichtet wird. Die NASA-Chemikerin Mary Ann B. Meador und ihr Team gewinnen im selben Jahr eine R&D100 Auszeichnung für diese zukunftsträchtige Aerogel-Variante, die stark, flexibel und robust gegen Falten, Knicken, Quetschen und Betreten ist.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Aerogelen, die spröde, bröckelnd und leicht zerbrechlich sind, könnte die neue Variante bald technische Anwendungen wie superisolierte Kleidung bis hin zu ebenso extrem gut isolierten Gebäude ermöglichen. Immerhin ist sie bis zu 500 mal stärker als ihre Siliziumdioxid-Pendants und kann zudem in Form einer dünnen Folie hergestellt werden, die so flexibel ist, daß eine Vielzahl von kommerziellen und industriellen Anwendungen möglich werden.

Ein 6 mm starkes Blatt dieses Aerogels kann so viel Isolierung bieten wie 7,5 cm dickes Fiberglas und die NASA erwägt sogar die neuen Polymer-Aerogele als aufblasbare Hitzeschilde einzusetzen. Bei den Marsrovern wird Aerogel bereits als Isolator genutzt. Die Praktikabilität vieler zukünftiger Anwendungen wird allerdings von den Kosten der Herstellung in kommerziellen Mengen abhängen.

Wie im Juli 2019 verlautet, planen Forscher um Robin Wordsworth von der Harvard University zudem, gemeinsam mit den NASA-Wissenschaftlern ein Aerogel-Gewächshaus zu bauen, in dem Mars-Kolonisten Salat und Gemüse ziehen könnten. Das Material läßt sichtbares Licht hindurch, blockiert aber das UV-Licht, das den Pflanzen schaden könnte. Ein erster Test sei nach Angaben der Forscher bereits vielversprechend verlaufen.

Auch auf dem Sektor der stromproduzierenden Solarfenster betätigen sich zunehmend mehr Firmen.

Die 2006 oder 2007 gegründete israelische Firma Pythagoras Solar aus Petah Tikva beispielsweise stellt Mitte 2010 eine patentierte Variante namens High Power Density Photovoltaic Glass Units (PVGU) vor, die noch im Laufe des Jahres auf dem Markt gebracht werden soll. Die hocheffiziente und halbtransparente PV-Technologie nutzt die typischen kristallinen Siliziumzellen und soll bis zu vier Mal mehr Strom erzeugen können als gewöhnliche Dünnschicht-Module.

Dabei sitzen die Zellen in waagrechten Reihen horizontal zwischen zwei Glasscheiben und bekommen ihr Licht durch ein ebenfalls dort installiertes reflektierendes Kunststoffprisma zugeleitet. Gleichzeitig wird diffuses Tageslicht und horizontales Licht durchgelassen und die Strahlungswärme der Sonne so effektiv blockiert, daß keine Notwendigkeit für Jalousien oder ähnliches besteht. Die PVGUs erzeugen 13 W pro Quadratfuß (~ 930 cm²) und ihr Preis von 100 – 125 $ pro Quadratfuß soll eine Amortisation innerhalb von fünf Jahren ermöglichen.

Die PVGU-Technologie von Pythagoras habe ich bereits ausführlich im Kapitelteil Optimierungs- und Verstärkungstechniken präsentiert (s.d.).

Im März 2011 wird gemeldet, daß der legendäre, 442 m hohe Willis Tower (früher: Sears Tower) in Chicago zu einem Solarkraftwerk werden könnte. Im Zuges eines Pilotprojekts waren im November 2010 auf der Südseite des 56. Stockwerks zwei Fensterabschnitte durch das neuartige Photovoltaikglas ersetzt worden, das Energie wie ein herkömmliches Solarmodul erzeugt, gleichzeitig aber Tageslicht und Ausblick bewahrt und zudem den Wärmeeintrag reduziert.

Das Projekt, das im Erfolgsfall auf eine Leistung von 2 MW wachsen könnte, ist eine Zusammenarbeit zwischen dem Eigentümer des Turms American Landmark Properties und der Pythagoras, um die Funktionsfähigkeit des gebäudeintegrierten PV-Fensters nachzuweisen, das auch Energie sparen soll, indem es die Kühlkosten reduziert. Es läßt sich jedoch nichts darüber, daß die Angelegenheit später weiterverfolgt wurde.

Im Juni 2011 gewinnt das Unternehmen einen Preis der ecomagination Challenge von GE in Höhe von 100.000 $, und im Dezember 2012 ist die Entwicklung der Solarfenster – zusammen mit der Firma BISEM – eines von vier amerikanisch-israelischen Projekten, für die das Department of Energy (DOE) und das israelische Energie- und Wasserministerium gemeinsam 3,5 Mio. $ bereitstellen. Weitere Nachrichten gibt es danach aber nicht – und im Netz ist die Pythagoras Solar auch nicht mehr aufzufinden.

 

Weiter mit den Solarfenstern ...