Veldtest met gekleurde composieten PV-gevel van start: ‘Een architect wil variatie in kleuren’

dinsdag
19.06.2018

Composiet is het snelst opkomende materiaal van de 21e eeuw 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 zonne-energietoepassingen in gevels en de toepassing van op maat gemaakte dunne filmzonnecellen aan de vooravond van grootschalige toepassing. Op de campus van de TU Eindhoven onderzoeken Nederlandse wetenschappers en ondernemers dan ook de potentie van verschillende kleuren composieten gevels die zijn uitgerust met dunne filmzonnecellen.

De composieten gevelelementen met zonnecellen zijn ontworpen binnen het Europese innovatieproject PV OpMaat. Studio Solarix heeft hiertoe binnen PV OpMaat de handen ineengeslagen met Solliance, Flexipol Composites, Sorba Projects, CUBE architecten en SCX Solar. Het PV OpMaat-project kadert in het samenwerkingsprogramma Interreg Vlaanderen – Nederland, met financiële ondersteuning vanuit het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling, de provincies Noord-Brabant, Vlaams Brabant, Vlaams en Nederlands Limburg, het Nederlands ministerie van Economische Zaken, en het ministerie van Noordrijn-Westfalen.

Handen op elkaar krijgen
Studio Solarix wordt geleid door Marloes van Heteren en Reinier Bosch en heeft de ambitie om duurzame designgevels te ontwikkelen die energie opwekken en er dus tegelijkertijd mooi uitzien. Als architect verbaast Van Heteren zich erover hoe weinig zonne-energie tot op heden in gevels geïntegreerd wordt. ‘Een van de redenen om mij te richten op de integratie van zonne-energie in gevels is dat de producten die tot op heden voorhanden waren geen soelaas bieden. 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. Samen met mijn compagnon heb ik 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 en het gaat om een zeer mooie designgevel die ook nog energie opwekt. Binnen de architectuur is het veel belangrijker dat een PV-product op alle gebouwen toepasbaar is en dat er variatie in kleuren mogelijk is.’

(foto's: Bram Saeys)

Gevelpaneel
Studio Solarix heeft om die reden in de afgelopen jaren al een energieopwekkend gevelsysteem ontwikkeld waarin traditionele kristallijn siliciumzonnecellen zijn geïntegreerd. De eerste energieopwekkende solar designgevel wordt dit kalenderjaar opgeleverd bij Kuijpers Installaties. Met dezelfde uitgangspunten en de kennis van Solliance op het gebied van op maat gemaakte dunne film is binnen PV OpMaat een gevelpaneel ontworpen wat met de partners wordt doorontwikkeld. Door een variant van het gevelsysteem te ontwikkelen die uitgerust is met dunne filmzonnecellen 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 filmzonnecellen ook minder gevoelig is voor schaduwwerking en dat de perfecte hellingshoek minder belangrijk is’, aldus Bosch. ‘Het belangrijkste facet is het volledig integreren van dunne filmzonnecellen in de composietpanelen tijdens het productieproces, wat relatief goed te realiseren is.’

Zo gezegd zo gedaan. In de afgelopen anderhalf jaar is er binnen PV OpMaat door Studio Solarix in samenwerking met de verschillende partners een dunne filmgevelpaneel ontworpen dat een schuine lijn en een gekanteld vlak kent. 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.’

Schaakspel
Na het maken van het hoofdontwerp voor het gevelpaneel en de SolarBEAT-opstelling begon volgens Van Heteren en Bosch het spreekwoordelijke gepuzzel. ‘We moesten niet alleen een antwoord vinden op de vraag hoe je dunne filmzonnecellen 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. 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. Dat is een heus schaakspel geweest.’

Flexipol is daarbij volgens Van Heteren een van de bedrijven die een belangrijke rol heeft vervuld. ‘Ze hebben onderzocht hoe je ervoor kunt zorgen dat de dunne filmzonnecelfolie goed aan het composietmateriaal hecht en hoe je dat proces kunt integreren in het productieproces. Composiet is opgebouwd uit verschillende laagjes en met de dunne filmzonnecellen 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.’

De eerste demonstratie
Binnen PV OpMaat heeft Studio Solarix voor de SolarBEAT-opstelling samen met de partners uiteindelijk 8 verschillende zonnepanelen vervaardigd. Het gaat om 3 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. Omdat we voor bijzondere vormen hebben gekozen is het ook belangrijk om vast te stellen wat het effect van schaduwinval is.’

Als onderdeel van de praktijkproef worden op de campus van TU Eindhoven inmiddels 6 panelen voor een periode van 6 maanden getest. Daarbij wordt er ook gekeken naar de robuustheid van het montagesysteem. En daar komen CUBE architecten, SCX Solar en Sorba Projects om de hoek kijken. ‘De gebruikte panelen in de proefopstelling zijn gezamenlijk – dus 6 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. Sorba Projects heeft veel ervaring met het bouwen van gevels en zij onderzoeken en adviseren binnen PV OpMaat hoe je deze PV-gevel snel kunt monteren maar ook demonteren, SCX is daarbij verantwoordelijk voor het installatietechnische ontwerp.’

Stap naar de markt
Als het aan Studio Solarix ligt, start de commercialisatie van het ontwikkelde product zodra de praktijkproef succesvol is doorlopen. De vraag naar esthetische zonnepanelen in gevels is groot en het bedrijf gelooft in het aanbieden van high-end designoplossingen voor deze markt. 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, maar wat ons betreft staan alle seinen op groen.’

Alle foto's van de composieten PV-gevel zijn hier te bekijken.

Naar overzicht