Zonnepanelen op ramen, gevels en daken

Thema:
Zonne-energie op gebouwen

Om CO2-uitstoot tegen te gaan is het opwekken van energie uit zonlicht essentieel. Maar het kost veel ruimte om zonnepanelen op land te plaatsen. Wat als je bestaande ruimte van de gebouwde omgeving daarvoor kunt gebruiken? Wij ontwikkelen mogelijkheden voor innovatieve zonnepanelen op gevels, daken en in ramen.

Zonnepanelen op gevels

Er is in Nederland in totaal zo’n 2.200 vierkante kilometer aan geveloppervlak, waarvan 660 vierkante kilometer geschikt is voor het opwekken van zonne-energie. Bij elkaar kan hier een vermogen van 58 gigawattpiek op geïnstalleerd worden. Om dat in perspectief te zetten, in 2022 was het vermogen van alle zonne-energie-installaties in Nederland 18,8 gigawattpiek. Enorme kansen dus voor het opwekken van zonnestroom, die we willen benutten. Daarom werken we aan een revolutionair product voor op de markt, samen met bouwbedrijven en fabrikanten.

De afgelopen jaren ontwikkelden we in het Dutch Solar Design-project met partners technologie die dit mogelijk maakt. We letten hierbij op esthetiek en duurzaamheid. Zo zijn fantasieloze gevels van oude flatgebouwen om te toveren tot fraai ogende wanden die energie opwekken. We willen dat binnen afzienbare tijd de zonnepanelen die energie opwekken even duur zijn als de meest gangbare materialen in de bouw. Zo krijgen we huizen en gebouwen versneld energieneutraal.

De nieuwe generatie zonnepanelen is zo flexibel dat je eindeloze mogelijkheden hebt in formaat, vorm en kleurpatroon. Een aantal situaties waarin zonnepanelen op gevels zijn geplaatst:

  • Een afbeelding gevormd door esthetische zonnepanelen van mat glas, op een betonnen huisje langs het spoor, bij treinstation Naarden-Bussum (zie afbeelding)
  • Esthetische zonnepanelen op de gevel van het hoofdkantoor van BAM, waarbij gekozen is voor een baksteenpatroon dat naadloos aansluit op de gevel zelf.
  • Zonnepanelen gemonteerd in oude luchtinlaten, tegen de gevel van Shell Technology Centre aan het IJ in Amsterdam.
  • Zonnepanelen als klimop aan een gevel in Eindhoven.

De variatie aan maten, vormen, kleuren en transparantie van zonnepanelen waar we aan werken kan de opbrengst per paneel verminderen. Maar daar tegenover staat dat ineens veel meer oppervlakken in de gebouwde omgeving zonne-energie kunnen opwekken. Zo kan de totale hoeveelheid opgewekte energie sterk toenemen.

Webinar: Productie van zonnepanelen terug naar Europa

Maak kennis met de nieuwe generatie zonnepanelen en ontdek de kansen voor verduurzaming en werkgelegenheid in de gebouwde omgeving.

Korte uitleg over het belang van nieuwe technologie voor zonnecellen op gevels bij het hoofdkantoor van BAM.

Zonnepanelen op daken

Nederland heeft zo’n 800 vierkante kilometer aan daken vrij voor zonnepanelen, waarvande helft commercieel vastgoed is of een agrarisch dak. Maar niet alle daken zijn geschikt. Ook is het gewicht van standaard zonnepanelen vaak te hoog voor het draagvermogen van het dak, of zijn de panelen vanuit esthetisch oogpunt niet wenselijk. Daarom werken we aan oplossingen voor lichtere, mooiere, goedkopere en eenvoudigere constructies.

We doen die innovaties samen met bedrijven. Bijvoorbeeld door het ontwikkelen van een aanpak die ervoor zorgt dat zonnecellen flexibel en betaalbaar in oppervlakken en objecten kunnen worden verwerkt. Van zonnedaken en gevels tot op auto’s. We hebben daarvoor een onderzoeks-pilotlijn gebouwd. Die staat model voor een nieuwe generatie fabrieken die flexibele halffabricaten met zonnestroom gaan produceren.

Ook zijn variatie in vorm, maat en kleur belangrijk voor bredere acceptatie van zonnepanelen. Zodat het de creatieve vrijheid van de architect niet belemmert. Deze innovatieve oplossingen zorgen bovendien voor nieuwe marktcombinaties en bedrijvigheid. Denk aan kansen voor bouwbedrijven, leveranciers, machinebouwers en installateurs.

Een belangrijk aspect van zonnepanelen is de brandveiligheid. Met verschillende partijen onderzoeken we bestaande zonnepanelen en -systemen en ontwikkelen we nieuwe producten. Dat zijn bijvoorbeeld oplossingen om het risico op vlambogen tot een minimum te beperken of nieuwe technologie die hotspots door schaduw voorkomt.

Ook leveren we voor verschillende partijen expertise over zonnemodules en -systemen in relatie tot vermogenselektronica. Dit doen we met onze geavanceerde testfaciliteiten voor het meten, analyseren en karakteriseren van deze modules.

Technische en esthetische onderzoek naar gevelpanelen.

Zonnepanelen in ramen

Als je zonnepanelen in ramen kunt verwerken, gaat er een wereld aan mogelijkheden open. Je moet echter wel zorgen dat het raam transparant blijft en dat is een uitdaging. De juiste balans is daarbij belangrijk. De oplossing hebben we gevonden in zonneramen: een licht getinte ruit, die behoorlijk wat zonne-energie opwekt, maar ook zonlicht doorlaat. Op onze faciliteit SolarBEAT testen we bijvoorbeeld zonnelamellen in project ZieZo (zie afbeelding). SolarBEAT test de opbrengst van meerdere varianten lamellen, uiteenlopend in kleur en coating, zonneceltechniek en de bedekkingsgraad van de zonnecellen.

Voor zonneramen gebruiken we dunnefilm-zonnecellen of gestreepte kristallijn silicium zonnecellen. Het doel is glas dat minstens 20 procent zonlicht binnenlaat terwijl minimaal 10 procent wordt omgezet in zonnestroom. De ramen kunnen zo bijvoorbeeld bijdragen aan het energieneutraal maken van gebouwen.

We hebben een innovatief werkend prototype semitransparante module op basis van het materiaal perovskiet ontwikkeld dat zonne-energie opwekt. Het prototype is 10 bij 10 centimeter, met een efficiëntie van 5 procent. Als we 50 procent van het materiaal weghalen, blijft 40 procent van de opbrengst behouden.

Ramen gevels daken1-TNO_Solar BEAT_EDV7530

Op testfactiliteit SolarBEAT testen we in de buitenlucht gebouwgeïntegreerde zonneproducten.

Zonne-energie omzetten in warmte

Het is gebruikelijk om de zonne-energie die wordt opgewekt via daken, ramen en gevels om te zetten in elektriciteit. Maar een andere mogelijkheid is het gebruiken van zonnecollectoren die zonlicht omzetten in warmte. Zonnewarmte kan op termijn zorgen voor maximaal 10% van de nodige warmte in Nederland. Wel is daarvoor seizoensopslag nodig, om in de zomer gewonnen warmte op te slaan voor de winter.

We werken samen met marktpartijen aan innovaties in fotovoltaïsch-thermische systemen (pvt-systemen). Deze systemen wekken zowel warmte als elektriciteit op. Onder andere om deze beter en betaalbaarder te maken. Pvt-systemen op daken in combinatie met een warmtepomp kunnen bijdragen aan een energieneutrale gebouwde omgeving.

Zonnewarmte kan voorzien in een kwart van de totale warmtevraag van de gebouwde omgeving, utiliteit, landbouw en industrie. We deden onderzoek naar het gebruik van zonne-energie als warmtebron. De knelpunten en concrete aanbevelingen om zonnewarmte optimaal te benutten lees je in een verkennende studie.

Uit eerder onderzoek blijkt dat pvt-modules qua kleur en formaat optisch mooi kunnen aansluiten bij het gebouw. Dit hebben we gedemonstreerd bij esthetische gevels met zonnemodules en met zonnecollectoren met een warmte-absorberende verf.

Op onze onderzoekslocatie SolarBEAT voeren we testen uit aan verschillende pvt- en zonnewarmtecollectoren.

Outdoor testen op SolarBEAT

SolarBEAT (Solar Building Elements Application Testing) is een testfaciliteit van TNO en TU/e waar 24/7 gebouwgeïntegreerde zonne-energieproducten en -systemen worden getest, zowel voor het opwekken van stroom als warmte.

Contact

TNO ontwikkelt innovaties en technologieën voor een duurzamere samenleving. Ben je werkzaam bij een bedrijf dat geïnteresseerd is met ons samen te werken aan innovaties, neem dan contact met ons op.

Heb je als consument vragen over zonnepanelen, neem dan contact op met organisaties die advies geven over dit onderwerp zoals Vereniging Eigen HuisConsumentenbond, en Milieu Centraal. Lees ook de veelgestelde vragen over zonnepanelen op onze website.

Laat je verder inspireren

14 resultaten, getoond 11 t/m 14

Auto’s op zonne-energie

Informatietype:
Artikel
Auto's op zonne-energie doen hun intrede in de commerciële markt. De zonnepanelen ‘tanken’ zonlicht als de auto stilstaat en als hij rijdt.

Opening ultramodern Solar Lab TNO in Petten

Informatietype:
Nieuws
15 september 2021

Het LEEF-project: 2 innovatieve coatings en gekleurde zonnepanelen

Informatietype:
Nieuws
1 juli 2021

TNO en Lightyear verlengen samenwerking.

Informatietype:
Nieuws
17 september 2020