PowerNest maakt hoogbouw energieneutraal

Tienlaagse hoogbouw zou energieneutraal moeten kunnen worden met windturbines onder een plat dak met zonnepanelen. Na testen met een proefversie staat PowerNest 2.0 nu klaar voor de eerste projecten.

PowerNest is een 4,8 meter hoge unit die windenergie en zonnepanelen met elkaar combineert. Dat is gunstig mede omdat het Nederlandse weerbeeld een behoorlijke afwisseling laat zien van wind en zon, zeker gedurende het jaar. Daardoor blijft de totale opbrengst over het hele jaar redelijk stabiel en wordt op termijn ook opslag van energie – en daarmee netonafhankelijkheid ­– een haalbare kaart.

Windrichtingafhankelijk

De open stalen unit wordt op de rand van het dak van een flat geplaatst en helt aan de bovenzijde zelfs een meter daaroverheen. De voorkant is voorzien van lamellen die de wind geleiden, zodat de bolvormige turbine in het PowerNest maximale windvang heeft. Ze maken door hun constructie gebruik van het venturi-effect door de wind die tegen de gevel omhoog blaast optimaal te geleiden. Het betekent wel dat de PowerNest windrichtingafhankelijk is. Bij voorkeur worden ze dan ook geplaatst op een flat met een lange gevel richting het zuidwesten. Daarmee kan de wind tussen zuid en west worden gevangen. Andere windrichtingen doen door de open constructie wel enigszins mee, maar worden vooraf niet meegerekend in de te verwachten opbrengsten.

Zonnepanelen

De bolvormige windturbine heeft een nominaal vermogen van 3.000 watt. De unit neemt enerzijds dakoppervlak weg, maar heeft zelf ook een dak. Daarop liggen zonnepanelen (295 wattpiek per paneel), met een afschot van 8 graden. Die hellingshoek is gunstig voor de aerodynamica en is voldoende voor het zelfreinigend vermogen van de zonnepanelen, terwijl een sterkere helling weinig extra opbrengst geeft. Door de windstroming wordt ook de onderkant van de zonnepanelen gekoeld, wat de opbrengst ten goede komt.

De unit is in principe 7,2 meter breed, zodat die kan afsteunen op de bouwmuren. Het hele gebouwdak wordt gevuld met dezelfde stalen units met zonnepanelen op het dak. Door de goede detaillering en het overstek kan zo 120 procent van het dakoppervlak van een flat worden benut voor zonnepanelen, in plaats van de maximale 60 procent die gebruikelijk is vanwege dakrand, liftschachten en dakdoorvoeren en dergelijke.

Windgebieden

De turbine draait al vanaf een windsnelheid van 2 meter per seconde. Technisch zou dat pas bij 3 meter per seconde zijn, maar de constructie van de lamellen en de plaatsing over de dakrand laten hier hun gunstige effect zien. De beveiliging schakelt de turbine uit bij meer dan windkracht 6.

De opbrengst is wel afhankelijk van de locatie, met name het betreffende windgebied. In Amsterdam en Rotterdam zou een PowerNest voldoende zijn voor 12 appartementen. In Utrecht is dat 6,5, zegt CEO Alexander Suma van IBIS Power. In totaal levert een PowerNest pal aan de kust ongeveer 30 megawatt per jaar en in bijvoorbeeld Breda 20 megawatt. De opbrengst van zonnepanelen is daarbij min of meer gelijk; de opbrengst uit windenergie verschilt. Een PowerNest van 7,2 x 10,8 meter met 40 zonnepanelen van 295 Wp kost circa 55.000 euro en zou in Scheveningen in circa acht jaar terug te verdienen zijn.

Eerste projecten powernest

IBIS Power hoopt binnenkort de eerste projecten te kunnen realiseren. De Rijksgebouwendienst heeft een aanvraag voor twee PowerNests op een gebouw op voormalig vliegveld Valkenburg. Dit is een vrij laag gebouw, maar toepassing is hier toch gunstig door de locatie en het open landschap. Verder hebben twee bouwers tenders gewonnen met ontwerpen waarin PowerNest is opgenomen.

Proefversie

Een testversie is wel al geplaatst. Woningcorporatie Bo-Ex heeft afgelopen zomer een eerste proefmodule van het systeem geplaatst op het dak van een tienlaagse flat aan de Henriëttedreef in Utrecht. Deze versie is overigens 6 x 6 meter met een turbine van 700 watt. Deze PowerNest staat als losse unit op een hoek van het dak en is nog vierzijdig voorzien van windgeleidende lamellen, wat het geheel toch een stukje duurder maakt. Het gewicht bedraagt 5 ton.

Geluidproductie

Inmiddels is de geluidhinder van deze PowerNest gemeten. In de praktijk blijkt er geen hinder te zijn in het ondergelegen appartement of op het balkon. De officieel bepaalde geluidproductie blijft beperkt tot maximaal 35 dB. De turbine in de definitieve versie heeft behoorlijk meer vermogen dan de testversie, maar draait juist langzamer.

Ook aan de opbrengst is gemeten. In Utrecht is sprake van een ongunstig windklimaat, maar desondanks is de opbrengst van de PowerNest toch groter dan vooraf was berekend.

Onderzoek hoogbouw energieneutraal

De plaatsing van PowerNest op de flat aan de Henriëttedreef is onderdeel van een innovatieproject voor duurzaam renoveren van hoogbouw. Bo-Ex wil de flat graag zo duurzaam mogelijk renoveren. Consortium Inside Out speelt daarop in en heeft van deze flat een studie- en innovatieproject gemaakt om de flat niet alleen energieneutraal maar zelfs energieleverend te gaan maken. Inside Out zoekt de oplossingen daarvoor niet in de woning maar voornamelijk daarbuiten. Naast de energieopwekking op het dak werkt het consortium ook aan een ‘slimme gevel’, die niet alleen isoleert maar ook alle installaties combineert, zoals verwarming, water, elektra en ventilatie. Deze slimme gevel wordt ontwikkeld samen met studenten. Een prototype wordt op dit moment getest in de klimaatkamer van de Hogeschool Utrecht.

250.000 woningen

Onderzoek naar verduurzaming van tienlaagse hoogbouw is enorm belangrijk volgens Utrecht Sustainability Institute, dat als projectleider van het consortium Inside Out fungeert. In Nederland omvat deze hoogbouw namelijk wel 250.000 woningen in totaal.

Het consortium Inside Out bestaat uit woningcorporatie Bo-Ex, Nefit-Bosch Thermotechniek, Alkondor Hengelo, Bos Installatiewerken, LomboXnet, architectenbureau cepezed, Universiteit Utrecht en Hogeschool Utrecht en staat onder leiding van het Utrecht Sustainability Institute.

Meer informatie: IBIS Power, Eindhoven

Tekstproductie: Henk Wind
Fotografie: Ibis Power en Henk Wind