Задача по обеспечению энергоэффективности и энергосбережения в настоящий момент является одной из самых актуальных. В большинстве развитых стран она решается, в том числе, и за счет грамотного архитектурного и строительного остекления. Так, в автомобилестроении и применяются тонированные стёкла, последнее время в строительстве успешны спектрально-селективные, которые обладают способностью в разной степени пропускать солнечный свет.
Нынешний этап в развитии остекления связан с разработкой регулируемого свето- и теплозащитного стекла или так называемых «умных» стекол или «умных» окон (в англоязычной литературе «smart» glass и «smart» window). Под термином «умное» стекло подразумевается группа хромогенных материалов, придающих стеклу способность изменять свою светопроницаемость в зависимости от воздействия электрического тока и иных внешних факторов. Такое стекло может переходить от состояния «полная прозрачность» до состояния «светонепроницаемость» и, наоборот, с помощью простого включения или выключения.
Коммерчески доступным «умное» стекло стало с 1983 г., когда его впервые применили в производстве светозащитных очков. Затем оно хорошо зарекомендовало себя в качестве зеркал дальнего вида автомобилей. В патентной литературе дискутируется также вопрос об использовании плоских электрохромных устройств в автомобильных окнах, узлах самолетных иллюминаторов, панелях кузовных крыш, фонарях верхнего света, архитектурных окнах и т.д. При этом в настоящее время в дизайне архитектурных строений и транспортных средств прослеживается тенденция к увеличению площади остекления, что вызывает ряд проблем, связанных с масштабированием существующих технологий для получения крупногабаритных электрохромных стекол. Открытие электрохромных материалов позволило выпускать регулируемый тип стекла, который производят по вакуумным технологиям с помощью напыления в магнетронных установках.
В ООО Научно-техническом центре «ТАТА» (ООО НТЦ «ТАТА») при участии специалистов Института проблем химической физики Российской Академии наук (ИПХФ РАН) разрабатываются принципиально новые электрохромные наноструктурированные материалы с дистанционно управляемыми свойствами и повышенным временем эксплуатации коммерческой направленности, предназначенные для применения в системах климат-контроля различного назначения, в том числе в авиационной и ракетно-космической технике.
В связи с проводимыми работами было интересно проанализировать текущее положение на мировом рынке электрохромных устройств и ознакомиться с перспективами его дальнейшего развития.
Все ведущие производители стараются совершенствовать технологии выпуска своих электрохромных изделий, отлаживая точность регулировки применяемых контрольных систем и изобретая более эффективные способы подачи электропитания на электрохромное устройство. Согласно экономическим расчетам, в частности компании ToolBase Services, стоимость электрохромных окон в настоящий момент в 2 — 3 раза превышает стоимость стандартных окон из обычного стекла. Аналитики полагают, что со временем, когда технологии выпуска «умных» стекол усовершенствуются и увеличатся объемы их продаж, цены на электрохромные изделия значительно снизятся.
В последние годы электрохромизм стал набирать популярность благодаря управляемой способности электрохромных материалов отражать не только видимый свет, но и инфракрасные лучи. Подобные характеристики позволяют создавать автоматически затемняемые или управляемые «умные» окна, кокпиты, зеркала заднего обзора, иллюминаторы и многие другие системы для термо- и световой регуляции. Не случайно программа «умных» окон, в силу своей важности и актуальности, вот уже более 30 лет является национальной программой США в рамках разработки энергосберегающих технологий.
Количество компаний-патентовладельцев технологий на мировом рынке «smart» стекол весьма ограничено. На рынке гораздо больше таких, которые закупили у первых лицензии и производят конечную товарную продукцию по этим лицензионным технологиям. Как правило, и те и другие компании работают в тесном сотрудничестве, часто организовывая совместные предприятия и даже целые корпорации с многочисленными филиалами по всему миру.
Современный рынок электрохромных изделий пока характеризуется не крупномасштабным производством, а в основном серийным выпуском прототипов готовой продукции, которые предназначены не только для заказных продаж конкретным покупателям, но и служат в качестве рекламных демонстрационных инсталляций для потенциальных клиентов.
Самые известные производители на рынке электрохромных стекол представлены компаниями: Sun Active Glass Electrochromics, Inc. (SAGE), Research Fronties, Gentex Corporation, SmartGlass International Inc. (SGI), Flabeg GmbH, Saint-Gobian SA, Innovative Glass Corp. и др. (табл. 1).
Таблица 1
Ведущие производители «умных» электрохромных стекол:
Страна — Компания — Технология/Продукция
Sage Electrochromics SageGlass
Research Frontiers Inc. SPD-SmartGlassTM
View Inc. View Dynamic GlassTM
Pleotint LLC SuntuitiveTM
США Innovative Glass Corp. LC Privacy Glass, SPD SmartGlass, SolarSmart
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (143) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 2014
RavenBrick RavenWindowTM
Heliotrope Technologies Next generation smart windows
Gentex Corporation Alteos™ Interactive Window Systems
Великобритания SmartGlass International Ltd Switchable Glass Technology
Германия Flabeg GmbH Flabeg
Gesimat GmbH Electrochromic Laminated Glass
Япония Murakami Corp. Mirror System, Opt-Electronics
Франция Saint Gobian Saint-Gobian Glass
Россия TechnoGlass Engineering TGE-Electrochrome
Канада SWITCH Materials Inc. Active Control Interlayer
Швеция ChromoGenics AB ConverLightTM
Испания Domoticware D-Mu™ Smart Museum Display Case
Израиль Citala OnyxTM
Помимо таких технологически продвинутых стран, как США и Япония, попытками разработки электрохромных технологий и их патентованием в настоящий момент активно занимаются в странах Европы, Юго-Восточной Азии, а также в Австралии и России.
Источник: http://naukarus.com/na-mirovom-rynke-umnyh-elektrohromnyh-ustroystv
Техгологии “Смарт стекла”
- Смарт-стекло на основе жидкокристаллических полимерных частиц (PDLC или LCD)
Стекло PDLC и LCD выполнено на основе жидкой смеси полимерных кристаллов, находящихся среди двух пластов стекла с электропроводящим покрытием и формирующих слой, изменяемый прозрачность. Жидкокристаллические частицы распадаются на составляющие, а затем переходят в твердое состояние. Так, жидкие частицы и твердой полимер оказываются несовместимы, тем самым формируются вкрапления в полимере.
Без электричества они располагаются хаотично, свет рассеивается, проходя через них, и такое стекло приобретает матовый оттенок: может быть молочно-белый, молочно-серый или молочно-голубой оттенок. При включении электричества жк-частицы меняют позицию, все как одна встают вертикально по отношению к стеклу, и оно становится прозрачным или полупрозрачным, в зависимости от возможности подаваемого электричества, причем просветление может быть сегментированное. Продукт на основе PDLC имеет регулируемую прозрачность и потребляют электричества около 4-5 Вт. на м2, прозрачности или матовости достигается за 5 секунд. На выставке Glasstec 2016 несколько компаний представили свои разработки смарт-стекла. Компания Saint Gobain продемонстировала посетителям Privacy Smart Glass – универсальное решение для тех, кто хочет создать личное пространство. За счет подачи электричества smart glass из прозрачного превращается в непрозрачное менее чем 0.01 секунд. Управлять им можно с помощью встроенного выключателя, дистанционного пульта, датчиками движения, таймера, в зависимости от индивидуальных потребностей каждого клиента. Компания NSG Group, владелец торговой марки Pilkington представили Private Window – окно, выполненное на основе жидких кристаллов.Испанская компания Dream Glass Group (DGG) на выставке Glasstec 2016 представила новый продукт DreamGlass® Privacy Glass – ламинированное стекло, покрытое тонкой пленкой, которая позволяет мгновенно изменять его цвет с помощью выключателя. Privacy Glass позволяет управлять яркостью, то есть может быть не полностью матовым, а осветляться по квадратам или полоскам, что дает большой простор для творческой мысли дизайнеров и архитекторов. DreamGlass® Privacy Glass может поставляться в различных формах и может быть установлено в любом месте, что предоставляет возможность конечному потребителю создать интерьер по своему желанию и вкусу. Этот продукт сочетает в себе не только функциональность, но и эстетическую привлекательность. Фото: Privacy Glass (on/off)
- Смарт-стекло на основе «взвешенных частиц» (SPD)
Способ на основе SPD использует «взвешенные частицы», которые помещаются между двумя слоями электропроводящего покрытия. Пленка SPD практически схожа по структуре с LCD. Но благодаря слоистой стержнеобразной структуре частиц, стеклянные смарт панели SPD визуально открыты в разных состояниях. При выключенном напряжении имеет черный или темно-синий цвет, при подаче электроэнергии частицы выравниваются, и свет может беспрепятственно проходить, и оно становится прозрачным. Скорость переключения, при котором оно меняет цвет от темного до светло-голубого или серого оттенка, практически мгновенная (2-3 сек.). Комплектация смарт-стекла с регулируемой прозрачностью поставляется как дополнительная опция в элитные автомобили. Фото: Смарт-стекло SPD (on/off)
- Смарт-стекло на основе электрохромных частиц (ECD)
Электрохромная или электрохимическая стекольная продукция позволяет контролировать количество света и тепла, проходящих через них. В них изменяемый слой формируется за счет напыления ионов лития в несколько слоев. Принципиальная разница между способами изготовления PDLC и SPD и ECD в том, что без электричества смарт-стекло ECD прозрачное, а под воздействием электричества оно затеняется. Оттенки варьируются от цветного до полупрозрачного состояния (обычно до синего). Электрическая подпитка в границах 3-5 Вт необходима электрохромным панелям только при изменении цвета, далее нет нужды в постоянной поддержке электропитания. Скорость изменения цвета более длительная, чем у стекол PDLC и SPD. Так, время на его затемнение может варьироваться от 2 до 6 минут, а время осветление – 5 до 8 минут. Изделие, выполненное по ECD технологии, применяется в основном в автомобилях, но становится популярным и в оконных конструкциях, в том числе в мансардных окнах. Кроме того, электрохромное стекло может применяться в устройствах защиты, например экспонатов музея. Такое смарт-стекло защитить редкие шедевры от воздействия ультрафиолетовых лучей и световых волн.
Фото: Смарт-стекло ECD (on)
Компания Saint Goben представила на выставке динамический электрохромный продукт SageGlass, которое благодаря функции light zone предоставляет возможность регулировать передачу тепла, адаптирует свет, что, в свою очередь, позволяет более рационально затемнять и осветлять пространство.
Твердотельный неорганический электрохром.
Наиболее интересной технологией в общемировой практике является твердотельный неорганический электрохром. Работа по разработке технологии ведется множеством мировых компаний работающими в сфере “умного стекла”. Результаты по данной технологии предоставляются для показов на выставках и печатают в научных изданиях, но этих результатов, пока не достаточно для выпуска ими качественного продукта.
Основными плюсами данной технологии является основа — рабочие многослойные металлизированные покрытия созданные путем магнетронного напыления в вакууме. Металлизированные, неорганические покрытия не восприимчивы к УФ и ИК, что дает долговечность эксплуатации стеклопакета и возможность его применения в направлении архитектуры. Так же стеклу не требуется постоянная подача напряжения для поддержания затонированного или растонированного состояния (напряжение нужно, только на момент перехода из одного состояния в другое). Амплитуда светопропускания стеклопакета 6-80%. Ну и самый главный плюс — это себестоимость квадратного метра стекла, она во много раз ниже конкурирующих технологий дает возможность массовости применения.
Стеклопакет, собранный на основе триплекса представляет собой 2 стекла, где 1-ое анод, 2-ое катод. Полимер выполнен в виде электролита и при подаче напряжения к одному или другому стеклу происходит процедура изменения светопропускания в сторону затемнения или растонирования. Сам эффект создается за счет структурного изменения металлизированных покрытий при подачи положительного или отрицательного потенциала.
В нашей компании разработана и создана промышленная технология вакуумного магнетронного напыления неорганической электрохромной структуры, более известной как «электрохромное стекло» с изменяемым светопропусканием под действием электрического тока. Также на руках имеется патент обладателя технологии на промежуточный результат.
Мы предлагаем к использованию оборудование и технологию для создания производства «электрохромного стекла» на основе вакуумного магнетронного осаждения тонкопленочных структур. Структура состоит из атомов металла и представляет собой прозрачное многослойное покрытие на стекле с рядом молекулярных переходов между слоями. Технология полностью готова к началу промышленной реализации на данном этапе. На сегодняшний день уже определены пути и направления развития технологии неорганического электрохрома, удешевляющее и упрощающее конечный продукт.
Направление деятельности:
- формирование функциональных, декоративных и оптических тонкопленочных покрытий в вакууме;
- модификация поверхностных свойств различных материалов;
- моделирование, проектирование, комплектация и изготовление оборудования, оснасток и систем контроля для промышленного использования технологических вакуумных процессов;
- пуско-наладка, технологическое обеспечение, сопровождение и обучение, как на своей производственно-экспериментальной базе, так и на производственных площадях и оборудовании заказчика.
Перспективы развития смарт-стекла
Новые тенденции в стекольной промышленности, представленные на выставке Glasstec 2016, показали, что смарт-стекло может скоро войти в нашу повседневную жизнь. Помимо всех функциональных преимуществ это еще и экономия энергии, защита от уф-излучения, снижение шума, безопасность в эксплуатации и многое другое. Оно способно выступать в качестве элемента декорирования и создания приватности пространства. Специалисты предрекают умному стеклу большое будущее. Такой продукт позволяет совмещать свойства других видов стекольных изделий. Хотя его цена баснословна от 1000 евро за один м2, но новаторы и последователи интерактивных технологий готовы отдать за них любые деньги. По данным Министерства энергетики США, применение смарт-стекла вполне может сократить потребление энергии почти на 40%. Энергосберегающее свойство такого продукта становится основной движущей силой торговли смарт-стекла. Смарт стекло уже достигло ограниченного коммерческого успеха. Так, смарт-стекло, выполненное по технологии «взвешенных» частиц, в настоящее время все чаще применяют в автомобилях премиум и люкс класса, таких как Mercedes-Benz SLK. Электрохромные были установлены в новом Boeing 787 Dreamliner. Ведущие игроки рынка стекольной промышленности, безусловно, заинтересованы в развитии способов производства смарт-стекла, а главное – в их удешевлении и, соответственно, в большей доступности для конечного потребителя. Компания Saint Gobain инвестировала $80 млн. в SageGlass для разработки нового энергоэффективного стекла. В целом на разработку технологий изготовления смарт-стекол за последние несколько лет было выделено около $100 млн. Согласно отчету Stratistics Market Research Consulting, глобальный рынок смарт-стекла в 2015 году составил более $32 млрд. и по оценкам специалистов к 2022 году достигнет $126.7 млрд., увеличивая ежегодные темпы роста на 21.2% в течение прогнозируемого периода (2015-2022). Аналитики TechNavio прогнозируют рост глобального производства smart стекла в среднем на 19.88% за период 2016-2020 гг. Доклад, представленный TechNavio, охватывает настоящую ситуацию и перспективы роста мирового рынка смарт-стекла. Аналитики поделили общую площадку на 3 сегмента, основанные на географии: Северная и Южная Америка, страны APAC и регион EMEA (Европа, Россия, Ближний Восток, Африка). Отчет также включает в себя обсуждение ключевых поставщиков смарт-стекла таких, как AGC, Corning, Saint-Gobain, PPG и DuPont. В целом, глобальный рынок умного стекла в настоящий момент развивается очень бурно. Растет спрос на энергосберегающие продукты и экологически чистые здания. Но недостаток знаний потребителей о преимуществах смарт-стекол и пока еще слишком высокая стоимость создает препятствие для более интенсивного и глобального роста смарт-стекол. Компании-лидеры в этой области стараются объединяться, сотрудничать и развиваться вместе с другими компаниями смежных областей, в том числе с производителями и поставщиками химических продуктов, научно-исследовательскими институтами и т.д. Для оконных компаний в России умные окна открывают широкие горизонты. Производители и потребители только начинают «входить во вкус» и видеть преимущества новых технологий. Со временем смарт-стекла станут доступны широким массам, что приведет к вытеснению таких привычных сейчас аксессуаров для окон, как шторы и жалюзи.
Источник портал ОКНА МЕДИА: https://www.oknamedia.ru/novosti/smart-steklo-novaya-realnost-v-stekolnoy-industrii-45174
Так же есть официально опубликованная статья развитии рынка “Смарт стекла” на 2019 год
Июль 31, 2019, 12:00
Генеральный директор ООО «Комберри» (Ульяновский наноцентр ULNANOTECH)
Электрохромное стекло — это стекло с изменяемой оптической прозрачностью. Оно управляется напряжением, от этого меняется цвет стекла и его прозрачность. Применяется оно на фасадах зданий и в автомобилях. Управление электрохромными стеклами может быть подключено к системе управления зданием. Рынок электрохромного стекла — один из самых быстроразвивающихся рынков. CAGR (Compound annual growth rate — совокупный среднегодовой темп роста) этого рынка в зависимости от сегмента составляет от 40% до 80%. Таких рынков в мире можно пересчитать по пальцам одной руки. Объем этого рынка, согласно отчету одной из крупнейших в мире консалтинговых компаний, в 2017 году составил $288 млн, в 2018 году — $450 млн. Ожидается, что к 2022 году этот рынок достигнет $9 млрд.
На этом рынке сейчас работает три крупных компании (View, Sage Electrochromics и Halio) и несколько мелких. Объем инвестиций во View в настоящий момент составляет 1 млрд $700 млн. Последний инвестиционный раунд они закрыли в ноябре 2018 года на $1 млрд 100 млн. Это подтверждает, что инвесторы реально делают ставки на этот рынок, инвестируют в его масштабную экспансию.
Сдерживающим фактором развития этого рынка сейчас является его производственная себестоимость. Производство электрохромного стекла — это сложный технологический процесс. Поскольку система является активной, на стекло наносится несколько слоев (обычно 7-8) с помощью магнетрона в вакууме. Это высокие технологии: нужно выдерживать много параметров, чтобы качество было высоким и продукт служил долго.
Рынок электрохромного автомобильного стекла в 2018 году составил $66 млн (на R&D), к 2022 году прогнозируется его рост до $1,3 млрд. Крупные компании — производители стекла инвестируют в этот рынок большие средства. Пока на него зашли три крупных производителя стекла: Corning, Saint-Gobain и AGC. Другие компании пока присматриваются и еще не проинвестировали. Если крупные производители зайдут и внедрят такую технологию, они смогут получить низкую производственную себестоимость, а значит, продукт на рынке резко подешевеет. С этим как раз и связан ожидаемый рост рынка.
Есть несколько причин, по которым крупные компании применяют электрохромные стекла уже сегодня. Во-первых, нет необходимости приобретать жалюзи или шторы на окна, чтобы закрыться от посторонних глаз.
Во-вторых, электрохромные стекла — это модно, эстетически красиво и подчеркивают статус, репутацию компании. Например, электрохромные стекла установлены в некоторых бизнес-центрах и штаб-квартирах крупных корпораций. Это дорогая технология: сейчас стоимость 1 квадратного метра такого стекла составляет $800. Тем не менее компании делают из такого стекла весь фасад, потому что это смотрится высокотехнологично: умная система затемняет только те фрагменты фасада, на которые светит солнце.
В-третьих, эта технология связана с энергосбережением. И эта причина будет драйвером развития рынка смарт-стекол в ближайшие несколько лет. Энергосбережение при использовании электрохромных стекол возникает в двух аспектах. Когда стекла затемнены, в здание попадает меньше тепла, соответственно, в жарком климате можно меньше использовать кондиционеры. Второй момент: когда строится новое здание и делается расчет системы вентиляции и кондиционирования, то, в случае если здание имеет окна с изменяемой прозрачностью, нагрузка и требования к этой системе, которые предъявляются при проектировании, существенно уменьшаются. Экономия может составить порядка 30%. По мере удешевления технологии гораздо выгоднее будет делать фасады из электрохромного стекла, чем делать перегрузку системы вентиляции и кондиционирования. При этом еще важно учитывать фактор вреда кондиционеров для окружающей среды. Крупные компании обращают на это внимание — и использование таких технологий для них актуально.
Сейчас разрабатываются такие технологии электрохромного стекла, которые меняют свою прозрачность не только в видимом оптическом спектре, но и в инфракрасном, и в ультрафиолетовом спектре, которые отсекают тепловые и вредные ультрафиолетовые лучи и имеют несколько диапазонов переключения. Такие технологии уже есть. В перспективе, вероятно, цена упадет очень сильно и стоимость готового продукта на рынке упадет до нескольких десятков долларов. Это рано или поздно будет, и тогда все стекла будут электрохромными.
Если продукт не прослужит 15-20 лет, он никому не нужен на рынке. Альтернативных технологий нет. Есть попытки использования жидких кристаллов, взвешенных частиц. Я говорю о технологиях PDLC и SPD, которые используются в том числе для фасадов. Но они пока неуспешны, поскольку органика имеет существенно меньшее количество циклов переключений и деградирует от солнечного света. Поэтому гарантии в 15-20 лет на такие технологии никто дать не может, а ни один девелопер не будет инвестировать в фасад здания, который гарантированно не прослужит срок возврата окупаемости здания.
Поскольку продукты View и Sage давно на рынке, они себя зарекомендовали, так как имеют большое количество циклов переключений. Их деградация со временем ясна, но они являются теми, кто этот рынок «распаковывает», а следовательно, он будет расти. Еще раз повторю: рынки с такой динамикой роста в мире можно пересчитать по пальцам одной руки — их очень-очень мало. Поэтому мы ожидаем, что будет большой поток инвестиций, и интерес к этому рынку будет разогреваться стремительно.
Российское отделение роснано по нашей тематике. Комберри. Есть подтвержденная информация, о том ,что у вышеперечисленные компании не продают стекло и объекты опубликованные на сайте фэйки. Возможно это связанно с моделью работы на американском рынке, возможно с неготовностью технологии.
ИНФОРМАЦИЯ ПО ПРОЕКТУ:
ФИНАНСОВАЯ МОДЕЛЬ: https://cloud.mail.ru/public/2N4s/5yuM9zYqi
ПРЕЗЕНТАЦИЯ:https://cloud.mail.ru/public/4cis/5BkZ3feww