PV-panelen in ramen

Zonnepanelen en vooral de fotovoltaïsche panelen voor productie van elektriciteit, overheersen vandaag in Vlaanderen onze daken. Esthetisch hebben ze weinig voordelen: ze geven schaduw als ze op platte daken staan, de verdeling op het dak vraagt aandacht (vb. als er dakvlakramen zijn), donkere kleuren, soms blijken deze panelen een reflectie te geven op omliggende bebouwing die als hinderlijk kan worden ervaren, en bovendien kan een rendementsverlies ontstaan door vocht, grote temperatuurvariaties en mechanische spanningen. Door verminderde productie door kerncentrales, is er nu eenmaal nood aan een alternatief. Door allerlei stimulansen (zonnekaart, EPB, enz.) worden de particulieren en KMO’s aangezet tot het plaatsen van zonnepanelen.

Zijn er esthetische alternatieven voor de donkere dakvlakken? Absoluut, we zetten de zonnecellen welke geïntegreerd kunnen worden in het gebouw even op een rijtje en bespreken de voor- en nadelen. Om deze panelen te kunnen integreren, moet het gebouw er uiteraard op afgestemd zijn.

Nederlands onderzoek heeft aangetoond dat vooral gebrek aan informatie een hindernis is om voor deze gebouw-geïntegreerde zonne-energiesystemen (BIPV of Building Integrated PhotoVoltaics) te kiezen.

Type BIPV Esthetiek Opbrengst vs. kostprijs
Modulaire PV-elementen + +++
Semi-transparante PV-elementen ++ ++
Transparante PV-elementen +++ ++

Esthetische mogelijkheden, integratie en ontwerp

De BIPV onderscheiden zich doordat ze geen toevoeging van materiaal zijn aan het gebouw, maar deel uitmaken van het bouwmateriaal zelf.

De eerste mogelijkheid is om de standaard geprefabriceerde panelen of elementen te gaan organiseren, schakelen, schikken, tot een geheel dat kan dienen als dakdekking of gevelbekleding. Dit kan met zowel monokristallijne, polykristallijne als amorfe panelen. We spreken van modulaire PV-elementen. Meestal kunnen ze gedemonteerd worden om te vervangen of te herbruiken. Voorbeelden hiervan zijn ook de zonnedakpannen of -leien (waarbij een deel van de pan/lei is voorzien van een zonnecel) en de geprefabriceerde dakelementen.

PV-panelen

Afbeelding: zonnedakpannen

PV-panelen

Afbeelding: monokristallijne panelen geschakeld als gevelbekleding.

PV-panelen

Afbeelding: monokristallijne panelen als zonwering en afscherming van de achterliggende gevel

PV-panelen

Afbeelding: panelen voor zonnewering en beschaduwing van vensters


  • Voordelen: snelle plaatsing, eenvoudige levertermijn, weinig tot geen maatwerk, extra functies als zonwering, hoge rendementen mogelijk,...
  • Nadelen: er is een draag- of steunstructuur nodig die verankerd moet worden op een voldoende draagkrachtige ondergrond, aandacht voor water- en winddichting (voegen en spleten),...

Bij transparante of semitransparante PV worden de zonnecellen tussen glasplaten aangebracht. Wegens veiligheidsredenen wordt de glasplaat aan de buitenzijde gelaagd en het glas aan de buitenzijde ijzerarm gehard.

Een standaard paneel bestaat uit een glasplaat, de zonnecellen en een achterzijde met kunststof. Elke laag heeft een zekere degradatie door vocht, temperatuur en spanningen, waardoor het vermogen langzaam achteruit gaat. Door de kunststof te vervangen door glas is het vermogensverlies veel lager.

Zo komen we op de tweede mogelijkheid tot de integratie van PV in gebouwen: zonnecellen in het glas of de ramen. We spreken van semi-transparante zonnepanelen. De zonnecellen – bestaande uit dunne vierkantjes kristallijn silicium - zelf zijn zichtbaar en nooit transparant, maar rondom de cel is er licht en zicht mogelijk. De zonnecellen bevinden zich tussen de glasplaten en worden beschermd tegen vocht, temperatuurschommelingen en UV-straling door een hars of kunststof. De buitenste glasplaat bevat steeds een laag ijzergehalte om een maximale zonne-energie tot de zonnecel toe te laten. Vermogens tussen 80 – 150 W/m² zijn mogelijk. De beglazing kan met of zonder frame geplaatst worden. Deze oplossing kan bovendien zorgen voor een beperking van de zoninval en is ideaal voor serres, atria, lichtstraten, dubbele gevels of andere grote beglaasde oppervlaktes in en rond gebouwen.

  • Voordelen: het (veiligheids)glas kan dezelfde eigenschappen hebben als een gewoon raam (akoestiek, veiligheid, lichtdoorlatendheid, brandwerendheid), doordat het wordt geïntegreerd is er minder materiaal nodig voor het (ver)bouwproces (dus ook minder afval in de levenscyclus van het gebouw), hoge vermogens mogelijk, kan ook met gekleurde zonnecellen of glasplaat aan de binnenzijde, kan in gebogen glasplaten,...
  • Nadelen: maatwerk, wordt beter niet in opengaande delen voorzien, bij gekleurde zonnecellen: hoe lichter de kleur des te lager de efficiëntie, beschikbaarheid en aanschafprijs, bij defecten moet de volledige glasplaat vervangen worden, rendement ligt lager dan een standaard monokristallijn paneel,...
PV-panelen

Bron afbeelding: pwsolarpower.com

PV-panelen

Bron afbeelding: hoofdkantoor Alliander te Arnhem (NL)

PV-panelen

Bron afbeelding: EnergyGlass


Een derde uitbreiding op dit verhaal zijn de transparante zonnepanelen. Een goed alternatief op zonwerend glas en bovendien brengt het ook op. Vaak bestaat deze zonnecel uit organische of anorganische stoffen die 100x dunner zijn. Op een glasplaat wordt het foto-actieve materiaal aangebracht of opgedampt. De tweede glasplaat zorgt voor bescherming van de fotovoltaïsche laag, maar kan ook uit polycarbonaat of flexibele folie bestaan. Deze flexibiliteit zorgt voor extra mogelijkheden zoals gebogen vormen en grote oppervlaktes. De productie vereist minder materiaal en energie, waardoor de prijs van deze dunne film panelen lager is.

Interessanter is dat dunne film panelen bij indirect (zon)licht een hogere efficiëntie hebben als kristallijne panelen. Ze zijn daarom geschikt op plaatsen met minder optimale oriëntaties of hellingen. Als extra zijn deze panelen minder gevoelig bij hogere temperaturen in vergelijking met kristallijne panelen.

Een nieuwe prikkeling voor de verbeelding. Ideaal om als ontwerper of architect of zelfs bouwheer mee aan de slag te gaan. Zelfs geluidsschermen kunnen hiermee uitgerust worden.

  • Voordelen: grote variatie aan mogelijkheden en combinaties, patronen kunnen via lasertechnologie op maat gevormd worden, goedkoper dan semi-transparante panelen (door de dunne film technologie), geen afzonderlijke zonnecellen zichtbaar, kan met kleur voorzien worden, ook toepasbaar op minder optimale oriëntaties,...
  • Nadelen: maatwerk, wordt beter niet in opengaande delen voorzien, lagere opbrengst mogelijk door lagere rendementen (rond 10-15%), bij defecten moet de volledige glasplaat vervangen worden, bekabeling kan weggewerkt worden in de profielen,...
PV-panelen

Afbeelding: voorbeeld van patronen met lasertechnologie, bron: www.bipv-bapv.be

PV-panelen
PV-panelen

Voorbeeld: transparante zonnepanelen nemen de plaats in van zonwerend glas

Plaatsing

De plaatsing van de semi- en transparante panelen kan met en zonder rand of kader. Een kader of profiel biedt het voordeel dat de leidingen en verbindingen kunnen weggewerkt worden. Zoals bij standaard PV-panelen, is schaduw op de panelen te vermijden.

Over het algemeen is de oriëntatie en helling af te stemmen op de zon en de omgeving. Hoe lager het rendement, hoe belangrijker. Gelukkig zorgt de dunne film technologie voor meer gevoeligheid bij diffuus licht.

De panelen bevinden zich in een glasplaat, dus de plaatsing is gelijkaardig als bij de huidige glastypes op de markt.

Kan een PV paneel gerecycleerd worden?

Dit kan zeker. PV Cycle werd in 2007 opgericht door producenten van zonnepanelen. Het is een Europese non-profitorganisatie die zich sinds 2010 bezig houdt met het inzamelen en recycleren van zonnepanelen. De producenten betalen lidmaatschap aan PV Cycle. Er zijn inzamelpunten voor zonnepanelen over heel Europa.

Als we rekenen dat PV-panelen een technische levensduur hebben van ongeveer 30 jaar en dat de meeste panelen geïnstalleerd werden, is te verwachten dat er het komende decennium een grote hoeveelheid afgedankte panelen zullen zijn.

PV-panelen

Afbeelding: Absolute hoeveelheid verwerkte afgedankte PV-panelen in periode 2010-2013 (PV CYCLE, 2013b). Bron: afss.emis.vito.be

PV-panelen

Afbeelding: Percentuele verdeling van het totaal door PV CYCLE behandelde afgedankte zonnepanelen, per PV-technologie (PV CYCLE, 2013b). Bron: afss.emis.vito.be


Gelukkig stelt PV Cycle vast dat slechts een klein aandeel van de PV-modules hun einde van de levensduur hebben bereikt. Meestal is schade tijdens transport of installatie de oorzaak van afdanking.

De ervaring leert dat bij horizontale glasoppervlaktes (dus ook PV of BIPV) vogels een grote oorzaak zijn van schade. Ze breken namelijk noten en harde schelpen door ze op een hard horizontaal oppervlak te laten vallen van grote hoogte. Door de geharde buitenplaat ontstaat minder snel schade.

Toekomstmuziek voor ontwerpers

Ontwerpen kan nu met het glas zelf, zonder dat er zichtbaar PV-panelen in de gevel verwerkt moeten worden. Tekeningen en kleuren in de BIPV zijn mogelijk. Gebogen glasvormen zijn niet langer te vermijden.

En we kunnen met deze technologie verder dromen van de toekomst: wat als we onze elektrische wagen hiermee uitrusten om de batterij op te laden, waardoor langere afstanden afgelegd kunnen worden?

Maar ook de integratie van OLED in glas kan met een BIPV-systeem gecombineerd of geschakeld worden. Stel je voor dat er overdag (zon)licht op en door een raam valt en tegelijkertijd elektriciteit opwekt. ’s Avonds kan de opgewekte energie gebruikt worden om het venster als lamp te gebruiken met de OLED-technologie (verlichting via het raam).

PV-panelen

Bron: www.elektrozine.be

Last but not least...

Voor bouwaanvragen in Vlaanderen voor nieuwbouw en ingrijpende renovaties is sinds 1 juli 2017 ook mogelijk om een E-peil winst te bekomen met panelen die niet oost-zuid-west georiënteerd zijn of welke verticaal geplaatst worden.

En voor bouwaanvragen vanaf 2018 is de opbrengst die wordt ingerekend in EPB zelfs groter dan voorheen door een aanpassing in de rekenmethode.

Let wel, elk paneel moet getest worden volgens de geldende regelgeving (norm NBN EN 60904–1). Als de fabrikant geen testrapport kan voorleggen, kan de opbrengst ook niet gevalideerd worden in EPB.

Meer weten?

Video over de toekomst van transparante PV-panelen: https://youtu.be/5Vx59VLc98E



Comments

Nog geen comment.

Maak een comment