Comment le verre à vitre devient plus intelligent

Technologies Héliotropes , une start-up en phase d'incubation actuellement au Lawrence Berkeley National Laboratory, a peut-être trouvé la clé pour fournir la première fenêtre intelligente rentable. La société a développé un composite de verre relativement peu coûteux avec la capacité sans précédent de bloquer sélectivement le rayonnement infrarouge produisant de la chaleur du soleil ainsi que la lumière visible. Les bâtiments équipés d'un tel verre pourraient être plus économes en énergie.

Verre plus intelligent : Des recherches récentes menées par les cofondateurs d'Heliotrope ont démontré le premier verre électrochrome qui peut être teinté de manière réversible et également bloquer le rayonnement infrarouge tout en étant transparent.

La société a récemment annoncé qu'il commencerait à envoyer des échantillons aux grands fabricants de verre pour évaluer son potentiel pour les bâtiments commerciaux et résidentiels. Elle vise à produire son premier produit d'ici trois ans.

De nombreux experts voient dans la technologie émergente des fenêtres intelligentes ou dynamiques - qui utilisent du verre dont la transmission du rayonnement solaire peut être modifiée à la demande en appliquant de la chaleur (thermochrome), de la lumière (photochrome) ou de l'électricité (électrochrome) - comme un moyen prometteur de freiner la consommation d'énergie pour le refroidissement et l'éclairage des bâtiments. Le Laboratoire national des énergies renouvelables a estimé que l'utilisation généralisée de la technologie pourrait réduire la consommation d'énergie aux États-Unis d'environ 5 %. Le marché du verre intelligent reste cependant minuscule et se limite principalement à des applications de niche telles que les rétroviseurs à teinter dans les voitures. La demande de fenêtres intelligentes est faible car les coûts initiaux sont prohibitifs pour la plupart des acheteurs potentiels.

Deux sociétés, Voir et Electrochromie Sauge , ont pris les devants dans l'industrie naissante. Ce dernier a été récemment racheté par un important verrier, Saint-Gobain. Mais les produits de première génération que fabriquent ces entreprises modulent principalement la lumière visible, et toute petite variation dans leur capacité à bloquer le rayonnement infrarouge (IR) ne peut se produire qu'en même temps que la lumière visible est également bloquée, dit Délia Milliron , cofondateur d'Heliotrope, directeur scientifique de l'entreprise et scientifique du LBNL. Il n'y a pas de séparation en fonction de la tension que nous avons dans nos matériaux.

Le groupe de Milliron à LBNL a publié un article le mois dernier dans La nature dans lequel il décrivait un nouveau matériau composite de verre qui peut être teinté de manière réversible et peut bloquer le rayonnement infrarouge tout en restant transparent - la première démonstration de verre qui permettait un contrôle indépendant de la transmittance de la lumière visible et du rayonnement infrarouge. Le nouveau matériau peut basculer entre trois modes, en fait – entièrement transparent, transparent mais bloquant le rayonnement IR et bloquant à la fois le rayonnement visible et IR – en fonction de la quantité de tension appliquée. Et une fois que le verre a basculé, il n'est plus nécessaire de lui faire passer du courant.

Une fenêtre électrochrome fonctionne essentiellement comme une batterie rechargeable transparente. Deux morceaux de verre conducteur prennent en sandwich un matériau électrolytique, et des changements de transmittance du verre se produisent en réponse à la charge et à la décharge électrochimiques.

Dans la conception démontrée par le groupe de Milliron, le nouveau composite, composé de nanocristaux d'oxyde d'indium et d'étain noyés dans du verre d'oxyde de niobium, est déposé sur une face et sert d'électrode ; une autre électrode est placée du côté opposé de l'électrolyte. L'application d'une tension modérée provoque la charge électronique des nanocristaux, ce qui entraîne à son tour l'absorption et le blocage du rayonnement infrarouge. L'application d'une tension un peu plus élevée entraîne une réduction électrochimique du verre d'oxyde de niobium, ce qui entraîne une coloration. Enfin, une autre tension modeste rend le verre entièrement transparent.

Bien qu'Heliotrope n'utilise pas les matériaux exacts utilisés dans les recherches publiées par Milliron, les compositions exclusives de la société sont similaires à celles que son groupe a démontrées, a déclaré le cofondateur et président Jason Holt.

La nouvelle fonctionnalité puissante du matériau d'Heliotrope n'est même pas sa caractéristique distinctive la plus importante, du moins à court terme, selon Holt. Je pense que ce qui va vraiment élargir le marché des fenêtres intelligentes, c'est un produit beaucoup moins cher que ce qui existe.

Les produits que View et Sage fabriquent sont environ deux fois plus chers par pied carré pour l'utilisateur final qu'une fenêtre statique à double vitrage typique, dit-il. Étant donné que le matériau d'Heliotrope peut être fabriqué à l'aide de techniques de dépôt de solution relativement peu coûteuses et ne nécessite pas les techniques de dépôt sous vide plus coûteuses généralement utilisées pour fabriquer des électrochromes, Holt pense que la société peut éventuellement fabriquer des produits avec des prix plus conformes à ceux de la norme. fenêtres à double vitrage. C'est là que vous devez être si vous voulez commencer à les considérer comme des produits écoénergétiques et les soumettre à des mesures de récupération d'énergie et à des trucs comme ça.

Les produits de verre intelligent actuels sont si chers, et la période de récupération pour eux est si longue, que l'achat de verre intelligent uniquement sur la base de son efficacité énergétique n'est pas quelque chose qui se passe vraiment aujourd'hui, a déclaré Eric Bloom, analyste principal chez Navigant Research qui a récemment auteur un rapport concentré sur le marché du verre intelligent. En fait, au cours des prochaines années, à mesure que Sage et View augmenteront leur capacité de fabrication, le marché sera probablement principalement tiré par des acheteurs qui peuvent se permettre d'acheter du verre intelligent simplement parce qu'il est cool, explique Bloom. Cependant, les coûts diminuent et, du point de vue des économies d'énergie, dit-il, l'analyse de rentabilisation du verre intelligent sera beaucoup plus convaincante dans environ cinq ans.

Pour l'instant, Héliotrope se concentrera sur l'adaptation de sa technologie de fabrication pour fabriquer des prototypes mesurés en pieds carrés au lieu de pouces carrés. Si tout se passe comme prévu, dit Holt, la société fabriquera des appareils à petit facteur de forme, peut-être aussi grand qu'une fenêtre de toit, d'ici environ deux ans et demi.

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