Dieses Fenster lenkt Licht an die Decke

Professor Dr. Andreas Neyer von der TU Dortmund mit der Hightech-Scheibe, die Räume erhellt.
Professor Dr. Andreas Neyer von der TU Dortmund mit der Hightech-Scheibe, die Räume erhellt.
Foto: WR/Franz Luthe
Die Fensterscheibe der Zukunft lenkt Tageslicht in Innenräume , sorgt für eine natürliche Beleuchtung und spart rund 30 Prozent Energie ein.

Dortmund. Forscher der TU Dortmund haben eine Fensterscheibe entwickelt, die – vereinfacht gesagt – Innenräume heller macht. Wissenschaftlich ausgedrückt handelt es sich um ein mikrostrukturiertes Lichtlenksystem: Winzig kleine Linsen und Prismen leiten Tageslicht um und sorgen im Zimmer für eine natürliche Beleuchtung. Schon bald soll die Erfindung serienreif sein und bis zu 30 Prozent Energie einsparen.

1,50 Meter mal 40 Zentimeter groß, weißlich schimmernd: Der Prototyp, der in einem Labor der Fakultät Elektro- und Informationstechnik steht, macht nicht viel her. „Sie sieht aus wie eine stinknormale Milchglasscheibe“, sagt Prof. Dr.-Ing. Andreas Neyer. Das Geheimnis der Scheibe, die Licht um die Ecke bringen kann, liegt in winzigsten geometrischen Anordnungen, und damit kennen sich die Forscher des Arbeitsgebiets Mikrostrukturtechnik der TU aus. 0,5 Millimeter große Prägungen lenken einfallendes Sonnenlicht im Oberlichtbereich des Fensters mit einem Wirkungsgrad von 70 Prozent so um, „dass nur die Decke des Raumes beleuchtet wird und als diffuse Lichtquelle dient“.

Versuche und Konstruktionen, Tageslicht in schummrige, sonnenseitenabgewandte oder in Untergeschossen liegende Räume zu bringen, gibt es seit mehr als 30 Jahren. Lichtkamine, Sonnenröhren oder „Light pipes“ fangen Sonnenstrahlen auf dem Dach ein und lenken es über eine reflektierende Röhre ins Innere des Gebäudes, wo es über eine Streuscheibe verteilt wird. Technisch und konstruktiv sehr aufwändig, folglich teuer und nachträglich kaum zu installieren. Renommierobjekte wie der Berliner Bahnhof Potsdamer Platz zum Beispiel lassen ihren Untergrund von Lichtröhren fluten.

Vorläufer der Dortmunder Lichtscheibe fielen klobig und dick wie Glasbausteine aus, bis der inzwischen emeritierte Prof. Dr. Helmut Müller vom TU-Lehrstuhl für klimagerechte Architektur ein Kunststoffprofil zwischen zwei Glasscheiben entwickelte. „Die Technik ist wunderbar, viel Plexiglas, alles Handarbeit, aber nur für Gebäude, die sich Exklusivität und teure Technologie leisten können. Das störte Müller“, sagt Neyer.

Und so kam, was kommen musste, wenn auf dem Dortmunder Campus ein Experte mit einer Frage („Können Sie mir Lichtlenkung in eine dünne Platte bauen?“) einen Experten mit einer Lösung trifft. Seit 2009 arbeiten Neyer und der Doktorand Stephan Klammt daran, dass Lichtlenksystem besonders flach und einbaubar in Standardfenster zu konstruieren. Experimentelle Simulationen waren ermutigend und wurden durch einen zehn mal 10 Zentimeter großen Silikonprototypen bestätigt.

Bald Serienproduktion

Die Ablenkwirkung fiel so aus, wie es die Forscher berechnet hatten. 70 Prozent des Tageslichtes werden an die Decke geleitet und sorgen dort für ein angenehm natürliches Wohlfühllicht. Medizinische Studien belegen, dass Sonnenlicht die Produktion des Schlafhormons Melatonin unterdrückt. „Sonnenlicht hat wunderbare Eigenschaften: Es spart Beleuchtungsenergie und steigert das biologische Wohlbefinden der Menschen“, sagt Neyer.

Inzwischen ist das Design nur noch vier Millimeter dick und passt problemlos in den Zwischenraum eines doppelverglasten Fensters. Linsen- und Prismenstrukturen werden in einem Heißprägeverfahren auf Polymethylmethacrylat (PMMA) – Plexiglas – aufgebracht. Ein Prozess, den bislang nur eine Firma in Deutschland beherrscht. Bei der Olper Firma Jungbecker räumt Geschäftsführer Dr. Andreas Heße der Tageslichtumlenkung großes Potenzial ein und die Dortmunder Lösung „ist eine der ersten robusten Ansätze.“ Noch in diesem Jahr will Jungbecker mit der Serienproduktion der Lichtlenksysteme beginnen, Verhandlungen mit Spezialglasherstellern wie Schott gebe es bereits. Heße hat das System auch im eigenen Haus getestet: Ein Flur der Olper Verwaltung wird durch Sonnenlicht erhellt. „Die Decke nimmt das Licht dankbar an und es funktioniert unabhängig davon, ob man wie im Sommer, den Rest des Fensters verdunkelt.“

Die Dortmunder Mikrostrukturforscher haben sich das System patentieren lassen und theoretisch könnte sich jemand wie Stephan Klammt damit selbstständig machen. Doch der Doktorand winkt ab: „Das erfordert riesige Investitionen und viel Kapital.“ Praktisch bleibt Klammt lieber bei den ganz kleinen Dingen des Lebens.

 
 

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