Zonnepanelen op ramen, gevels en daken

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.

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.

Voor zonneramen gebruiken we dunnefilm-zonnecellen, en dan vooral van het materiaal perovskiet. 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 werkend prototype glasraam ontwikkeld dat zonne-energie opwekt. Samen met bedrijven in de bouw en glasindustrie ontwikkelen we dit verder zodat het de markt op kan. 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. Binnen 2 jaar willen we de 5 procent efficiëntie verbeteren tot 10 procent, zonder in te leveren op esthetiek en doorlatendheid.

We werken samen met marktpartijen aan innovaties in fotovoltaïsch-thermische systemen (pvt-systemen). Onder andere om deze beter en betaalbaarder te maken. Pvt-systemen op daken in combinatie met een warmtepomp kan een deel van de gebouwde omgeving energieneutraal maken.

Zonnewarmte kan voorzien in 10 procent 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 in kleurpatroon en formaat optisch mooi moeten aansluiten bij het gebouw. Dan wordt het energieneutraal maken van de gebouwde omgeving een goede marktkans voor pvt. Dit hebben we gedemonstreerd bij esthetische gevels met zonnemodules en met een warmte-absorberende verf op gevelelementen.

We hebben 3 pvt-systemen ontworpen, samen met de Technische Universiteit Eindhoven en een groot aantal bedrijven. Dit deden we op onze onderzoekslocatie SolarBEAT. De systemen zijn vervolgens gebouwd en in labomgeving gesimuleerd getest. Met de resultaten hieruit rekenen we de businesscase van pvt-systemen door.