Elektrochromes Glas in der Finalrunde beim Europäischen Erfinderpreis 2015

(6.7.2015) Die Idee, Fensterscheiben bei Bedarf zu tönen, ist nicht neu: Schaltbare Sonnenschutzverglasung aus den 1980er Jahren funktioniert(e) mit thermochromem und photochromem Glas, welches seine Farbe ändert, indem eingebettete Flüssigkris­talle oder photochemisch aktive Moleküle auf Wärme und Licht reagieren. Der Nach­teil: Das Glas ist nicht steuerbar, sondern verdunkelt sich automatisch bei einer be­stimmten Lichteinstrahlung. Der Franzose Jean-Christophe Giron und sein Forscher­team setzten deshalb bei ihrer Lösung auf Nanotechnologie und Elektrochromismus - also auf das Phänomen, bei dem Objekte durch eine elektrische Spannung ihre Far­ben ändern. Ihr schaltbares, elektrochromes Fensterglas kann so im Sonnenschutz­modus ...

• gemäßigtes Tageslicht ins Gebäudeinnere eindringen lassen,
• infrarote Lichtanteile reduzieren, um Räume kühler zu halten,
• schädliches UV-Licht ausfiltern, so dass Böden, Bilder und Möbel weniger bis gar nicht ausbleichen,
• störendes Blendlicht verhindern und trotzdem
• einem freien Blick in die Außenwelt erlauben.

© Europäisches Patentamt (EPA) (Bild vergrößern)

Für seine Entwicklung wurde Jean-Christophe Giron als einer von drei Finalisten für den Europäischen Erfinderpreis 2015 in der Kategorie „Industrie“ nominiert. (Am 11. Juni wurde in Paris die begehrte Auszeichnung im Rahmen eines Festakts zum zehnten Mal verliehen. In der Kategorie „Industrie“ wurden allerdings 2015 Franz Amtmann und Philippe Maugars mit ihren Teams der niederländischen Firma NXP Semiconductors für ihren Beitrag zur Nahfeldkommunikation (Near Field Communication, NFC) ausgezeich­net. Ihre Erfindung erweitert die Einsatzmöglichkeiten für mobile Endgeräte um ein Vielfaches: Smartphones lassen sich künftig beispielsweise als Geldkarte, Steuerung für Smart Homes, Zugangskarte zu gesicherten Bereichen oder als Tool für Industrie-4.0-Anwendungen nutzen.)

Lichtdurchlässigkeit von Glas per Knopfdruck regulieren

Das dynamische Glas von Giron verfügt über eine elektrochrome Beschichtung aus fünf Nanoschichten. Wird eine Niederspannung angelegt, verdunkelt sich das Glas durch eine Redox-Reaktion: Es verhält sich wie eine durchsichtige Lithium-Batterie, bei der die Transparenz je nach Ladestand variiert. Diese Technologie erlaubt den Nutzern, die Lichtdurchlässigkeit des Glases per Knopfdruck - oder automatisch als Bestandteil des Gebäudemanagementsystems - dynamisch zu regulieren. Die Glastö­nung kann die Durchlässigkeit für sichtbares Licht zwischen 60% (klar) und 1% (voll getönt) steuern.

Architekten können so selbst große Glasflächen planen, ohne Abstriche bei der Archi­tektur, in der Energieeffizienz oder im Wohnkomfort in Kauf nehmen zu müssen. Da die Sonnenschutz-Funktion bereits im Glas integriert ist, bietet es eine elegante Alterna­tive zu üblichen mechanischen Systemen. Zudem ist der finanzielle Aufwand für elek­trochrome Systeme durchaus mit konventionellen Sonnenschutz-Lösungen vergleich­bar. Da sich dank der Glastechnologie die Ausgaben für Strom, Heizung und Klimaan­lage jedoch um bis zu 20 Prozent reduzieren können, liegen die Gesamtbetriebskosten dieses Systems langfristig darunter.

Von Autoschiebedächern bis Glasfassaden

Jean-Christophe Giron
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Jean-Christophe Giron begann seine Karriere im Norden von Paris bei Saint-Gobain im Bereich elektrochrome Dünnschich­ten. Der studierte Physiker und Chemiker promovierte 1995 in anorganischer Chemie an der Pariser Universität Pierre et Marie Curie, nachdem er sich vier Jahre an der ESPCI Paris Tech (École Supérieure de Physique et Chimie Industrielles) und danach drei Jahre am Lawrence Berkeley National Labo­ratory mit elektrochromen Nickeloxid-Dünnschichten beschäf­tigt hatte. 2001 wechselte der Franzose zu einem anderen Forschungszentrum von Saint-Gobain in der Nähe von Aachen, wo er und sein Team die erste elektrochrome Pilotlinie aufbau­ten, um elektrochrome Schiebedächer für den Automobilmarkt herzustellen. 2005 erhielten sie dafür den Ferrari Technology Award.

2010 investierte Saint-Gobain in SAGE, ein 1989 gegründetes amerikanisches Unternehmen. Dort übernahm Giron die Leitung von Entwicklung und Technik im Firmenhauptsitz in Minnesota, wo er sich auch mit seiner Familie niederließ. Es gelang ihm und seinem Forscherteam, die Technologie innerhalb von vier Jahren von der Pilotphase zur Marktreife zu führen und die smarten Fenster zu entwickeln.

Heute ist Jean-Christophe Giron Vizepräsident der Forschung und Entwicklung und Produktentwicklung bei SAGE, einer 100%-Tochter von Saint-Gobain und Weltmarkt­führerin für dynamisches, elektronisch tönbares Glas. Giron ist bei 500 Patenten welt­weit als Erfinder genannt. Laut Schätzungen verschiedener Analysten wird der Wert des Marktes für intelligente Fensterscheiben bis 2020 auf 500 Millionen Euro anwach­sen.

Weitere Informationen zu elektrochromem Glas können per E-Mail an SAGE Electrochromics angefordert werden.