Veldonderzoek naar PV op composiet gevelelementen

Op de campus van de TU Eindhoven onderzoeken Nederlandse wetenschappers en ondernemers de potentie van verschillende kleuren composiet gevels die zijn uitgerust met dunne-film zonnecellen. Doel is te komen tot fraaie oplossingen voor PV in de gevel. Composiet is een snel opkomend materiaal onder architecten. In het afgelopen decennium zijn in Nederland honderden gebouwen met gevels van composiet gebouwd. Van het Hilton Hotel op Schiphol tot het stadskantoor in Utrecht. Tegelijkertijd staan zonne­energietoepassingen in gevels en het gebruik van op maat gemaakte dunne­film zonnecellen aan de vooravond van grootschalige toepassing.

Designgevel ontwerp van composiet elementen

Binnen het Europese innovatieproject PV OpMaat zijn deze twee nu gecombineerd in een designgevel ontwerp van composiet elementen met dunne­-film zonnecellen. Studio Solarix heeft hiertoe de handen ineengeslagen met Solliance, Flexipol Composites, Sorba Projects, CUBE architecten en SCX Solar. Het ontwerp wordt nu getest op de locatie van SolarBEAT bij de TU Eindhoven.

Gevels die energie opwekken

Studio Solarix, geleid door Marloes van Heteren en Reinier Bosch, heeft de ambitie om duurzame designgevels te ontwikkelen: gevels die energie opwekken en er dus tegelijkertijd mooi uitzien. Als architect verbaast Van Heteren zich erover hoe weinig zonne­ energiesystemen tot op heden in gevels geïntegreerd worden. “Zonder mooie producten haal je als zonne­ energiesector de bouwsector niet over om PV toe te passen. Dat moet anders, want voor de energietransitie is het heel hard nodig om zonne ­energie ook in gevels te integreren. Daarom hebben we een PV­-gevel uitgewerkt die wel goed toepasbaar is en er vooral ook goed uitziet. De hoogste opbrengst is namelijk niet altijd het belangrijkste uitgangspunt. Voor een mooi uiterlijk is een klant best bereid om wat van de energieopbrengst in te leveren. Binnen de architectuur is het veel belangrijker dat een PV-­product op alle gebouwen toepasbaar is en dat er variatie in kleuren mogelijk is.”

Dunne-film zonnecellen

Studio Solarix heeft hiertoe eerder al een energie opwekkend gevelsysteem ontwikkeld waarin traditionele kristallijn siliciumzonnecellen zijn geïntegreerd. Deze eerste energie opwekkende solar designgevel wordt dit jaar opgeleverd bij Kuijpers Installaties. Als vervolg is nu dus ge­ kozen voor het ontwerp van dunne ­film zonnecellen op een composiet element, wat met de partners wordt doorontwikkeld. Hiermee wil het bedrijf meer vormvrijheid realiseren en de zonnecellen onderdeel van het materiaal laten worden. “Bovendien verwachten we dat het systeem door het gebruik van dunne­ film zonnecellen minder gevoelig is voor scha­duw werking en dat de perfecte hellingshoek minder belangrijk is”, aldus Bosch. Het ontworpen gevelpaneel kent een schuine lijn en een gekanteld vlak. Van Heteren: “Het is als het ware een tegel van 60 bij 60 centimeter met een vrije vorm én een gekleurd oppervlak. Waar men tot op heden bij zonnepanelen direct aan zwarte rechthoeken denkt, hebben we nu een paneel gecreëerd dat totaal anders is. Bovendien verwachten we dat de opbrengst niet veel zal afnemen ten opzichte van een traditionele toepassing. In de praktijkproef wordt dit geverifieerd.”

Extra laag

“We moesten in het ontwikkelen niet alleen een antwoord vinden op de vraag hoe je dunne film zonnecellen zo optimaal mogelijk kunt integreren in het
gevelpaneel en in het productieproces, maar ook hoe je tot een optimaal kleurresultaat komt zonder aan opbrengst in te leveren. Hiertoe zijn tal van verschillende testen uitgevoerd met verschillende soorten composiet met diverse kleurtechnieken. Al deze varianten zijn in een klimaatkamer getest qua opbrengst en degradatie.” “Flexipol heeft onderzocht hoe je ervoor kunt zorgen dat de dunne ­film zonnecelfolie goed aan het composietmateriaal hecht en hoe je dat proces kunt integreren in het productieproces. Composiet is opgebouwd uit verschillende laagjes en met de dunne­film zonnecellen voeg je dus een extra laagje toe. Omdat je een nieuw materiaal toevoegt, heeft dit invloed op de mate waarin de materialen hechten. Met het productieproces zijn dan ook een grote hoeveelheid testen gedaan, want een product kan er esthetisch mooi uitzien, maar de robuustheid moet wel intact blijven.  Ook het bevestigingsprincipe en de achterconstructie spelen een grote rol aangezien het uiteindelijk een gevelpaneel is waaraan eisen worden gesteld omtrent veiligheid, montage en demontage.

Drie kleurtechnieken

Binnen PV OpMaat heeft Studio Solarix voor de SolarBEAT­opstelling samen met de partners uiteindelijk acht verschillende zonnepanelen vervaardigd met drie verschillende kleurtechnieken. “Een van de zonnepanelen is van een print voorzien. Hier hebben we een exterieurfolie toegepast waarmee de kleur van het paneel dus achteraf bepaald kan worden. Bij de andere zonnepanelen hebben we de kleur al tijdens het productieproces aangebracht. Doordat je hier niet in vaste patronen hoeft te werken en het een kleurtoevoeging aan het composiet is, is ieder paneel anders. Dat geeft je als architect veel vrijheid. In de praktijkproef gaan we nu testen welke invloed de kleuren hebben op het rendement en hoe de exterieurfolie zich houdt.” Op de campus van TU Eindhoven worden inmiddels zes panelen voor een periode van zes maanden getest. Daarbij wordt er ook gekeken naar de robuustheid van het montagesysteem. “De gebruikte panelen in de proefopstelling zijn gezamenlijk – dus zes panelen in één keer – aan een achterframe bevestigd”, duidt Bosch. “Het formaat is hierdoor 1,8 bij 1,2 meter geworden. Met dergelijke maten kun je heel snel een gevel bekleden.”

Product op de markt brengen

Als het aan Studio Solarix ligt, start de commercialisatie van het ontwikkelde product zodra de praktijkproef succesvol is doorlopen. De praktijk zal mogelijkerwijs weerbarstiger kunnen zijn, vreest Van Heteren. “In de gevelbranche dien je aan verschillende attesten, garanties en andere zaken te voldoen. We onderzoeken momenteel aan welke voorwaarden we allemaal moeten voldoen om zo snel mogelijk de stap naar de markt te kunnen maken. Bovendien willen we in de praktijkproef bevestigd zien dat deze PV-gevel zich net zo goed houdt als ieder ander composietmateriaal. Onder aan de streep kan dit product eind 2019 als commercieel verkrijgbaar zijn. Daarvoor moeten we de wind wel vol in de zeilen krijgen, want alleen het certificeringstraject kan al 6 tot 12 maanden duren. Bovendien moet er zich een geschikte investeerder aandienen.”

Tekst: De duurzame uitgeverij
Fotografie Bram Saeys