Jyväskylässä kehitellään tulevaisuuden ikkunaa - Näin se toimii

Kuvittele itsesi kuumana kesäpäivänä huoneeseen, jossa on valtava ikkuna. Aurinko porottaa lasin läpi juuri siihen nahkasohvalle, jossa makaat. Kuumat paikat? Kyllä.

Jyväskyläläinen fysiikan akatemiatutkija Jussi Toppari on sitä mieltä, että sohvalle paistumiselle on olemassa vaihtoehto.

Hän kehittelee ikkunaa, joka pystyy vangitsemaan lämpöenergian – ja tätä kerättyä energiaa voidaan käyttää vaikkapa talousveden lämmittämiseen. Lämpöenergia on myös varastoitavissa kylmien aikojen varalle.

–Parhaiten tuote sopii lämpimissä maissa sijaitseviin toimistorakennuksiin ja pilvenpiirtäjiin, joissa usein yli puolet ulkoseinien pinta-alasta on lasia, Toppari sanoo ja lisää, että auringon käyttö energianlähteenä lisääntyy jatkuvasti.

–Jos tämä saadaan toimimaan hyvin, tästä tulee iso keksintö!

Kun lämpö muuttuu energiaksi, säästetään ilmastointikulut ja samalla luodaan uutta energiaa. Ihannetapauksessa hyötysuhde voisi Topparin mukaan olla jopa 200 prosenttia.

–Tietenkään kummastakaan ei saada talteen ihan sataa prosenttia, mutta koska teoreettinen maksimi on normaalin 100 prosentin sijaan 200, niin on mahdollista käytännössäkin saavuttaa todella suuri hyötysuhde.

Aikaa kolme vuotta

Kuumin kysymys lieneekin nyt se, onko toimivan energiankerääjäikkunan luominen käytännössä mahdollista. Topparin ikkunan toiminta perustuu metallipinnoissa sekä metallisissa nanopartikkeleissa esiintyviin pintaplasmoneihin.

–Se on tavallaan valoa, joka on jumissa metallipinnassa, tutkija selventää.

Hän kertoo, että lämpösäteilyä saadaan jo nyt erotettua suhteellisen hyvin, mutta se teho, jolla säteily saadaan kerättyä talteen ikkunan raameihin, on vielä naurettavan pieni.

Sen selvittämiseen Topparilla on Suomen Akatemialta saadun 300000 euron rahoituksen turvin aikaa kolme vuotta. Yhteistyötä tehdään saksalaisten ja norjalaisten tutkijoiden kanssa.

Ongelma on siis nyt tiedossa, ja Toppari jatkaa pulman ratkomista piirustuspöydällä ja laskujen avulla.

–Toivottavasti saamme seuraavan prototyypin rakennettua tämän projektin aikana. Jos ei siinä ajassa synny, täytyy varmaan todeta, että se ei ole mahdollista.

Vielä toistaiseksi keksintö on fyysisesti olemassa vain pieninä lasinpalasina. Erilaisia pinnoitteita on kokeiltu ainakin sataa erilaista.

Lämpösäteily läpi, UV-säteily ei

Sen sijaan auringon UV-säteilyä ja näkyvää valoa kerääviä laseja on jo markkinoilla. Niissä aurinkokennot on upotettu ikkunaan.

– Kennot eivät ole läpinäkyviä, mutta tarpeeksi harvaan laitettuna ne päästävät valon läpi, eivätkä sumenna näkymää kovin paljon, Toppari kertoo.

Lasi leikkaa suuren osan UV:ta luonnostaan, ja siitä syystä ei ikkunan takana rusketu. Infrapunasäteilyn eli lämpösäteilyn ikkuna sen sijaan päästää läpi.

–Aurinkokenno tekee jännitettä, mutta aurinkokeräin kerää lämpöä, hän havainnollistaa oman keräinikkunansa ja markkinoilla olevien aurinkokennoikkunoiden eroa.

Lämpösäteilynkin osalta käytössä on jo menetelmiä, joilla voidaan estää säteilyn pääsy ikkunan läpi. Kerättyä sitä ei siis vielä saada. Esimerkiksi Suomessa lämpöä luonnollisesti estetään talvella karkaamasta ulos.

Topparin mukaan erikois­ikkunat ovat maailmalla yleistyneet hitaammin kuin hän olisi uskonut. Yksi syy voi hänen mukaansa olla se, että aurinkokennot sumentavat näkymää jonkin verran.

Yksi Topparin haasteista on pitää kehittelemänsä ikkunan hinta aisoissa. Hän ei siis edes kokeile kalleimpia pinnoitteita, sillä valmistettavat pinnat ovat valtavia.

–Idea lähti siitä, kun jyväskyläläisestä Lamit.fi-yrityksestä otettiin yhteyttä ja kyseltiin, olisiko tällaisia ikkunoita mahdollista tehdä – eli tarkoituksenamme olisi ilman muuta kaupallistaa idea.

Jos ikkuna saadaan toimimaan, kyseinen yritys on Topparin mukaan tietenkin mukana.

–Mutta koska se on pieni firma, meidän pitää varmaan etsiä yhteistyökumppaneita, jotka alkavat valmistaa näitä, Toppari kaavailee.

Mitä tunnetta artikkeli sinussa herättää? Ilmaisemalla tunteesi näet toisten reaktiot.