Wijk van Morgen verwelkomt golfplaten met geïntegreerde zonnecellen: ‘Potentie van miljoenen vierkante meters op agrarische daken’

maandag
18.03.2019

Miljoenen vierkante meters golfplaten met asbest vervangen. Dat is in een notendop de ambitie die ten grondslag ligt aan een proefproject in de Wijk van Morgen in Heerlen. Als onderdeel van het Europese innovatieproject PV OpMaat worden daar momenteel golfplaten met geïntegreerde dunne-filmzonnecellen getest. ‘De integratie in golfplaten scheelt een extra arbeidsgang en daarmee aanzienlijke kosten bij de installatie van zonnepanelen’, aldus Zeger Vroon, lector Sustainable Energy in Built Environment aan Zuyd Hogeschool en senior scientist bij Brightlands Materials Center.

Zuyd Hogeschool heeft als onderdeel van het Europese innovatieproject PV OpMaat, in een gezamenlijke inspanning met golfplatenfabrikant Eternit en zonne-energiefabrikanten HyET Solar en Solliance/MiaSolé, de pv-golfplaten ontwikkeld. ‘Alleen al in Nederland hebben deze dunne-filmproducten de potentie om miljoenen vierkante meters asbestdaken te vervangen’, zegt Vroon.

30 miljoen vierkante meter
Want met bijvoorbeeld in de provincie Limburg 3 miljoen vierkante meter aan asbest op daken van agrarische gebouwen zijn de marktkansen met recht gigantisch te noemen. In heel Nederland gaat het zelfs om 30 miljoen vierkante meter. De wetenschap dat boeren niet, zoals consumenten 20 eurocent, maar gemiddeld slechts 6 eurocent per kilowattuur betalen voor elektriciteit, zorgt wel voor een fikse uitdaging om de golfplaten met geïntegreerde zonnecellen zo goedkoop mogelijk te vervaardigen. Toch denken de consortiumdeelnemers in de voorbije periode een belangrijke stap in de goede richting te hebben gezet. De resultaten worden momenteel in een praktijktest beproefd.

Deze praktijktest wordt uitgevoerd binnen het PV OpMaat-project dat 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.

Vezelcement
In de veldtesten worden niet alleen de prestaties van de ontwikkelde dunne-filmproducten gemonitord, maar worden deze ook afgezet tegen de prestaties van standaard kristallijn-siliciumzonnepanelen. In de Wijk van Morgen zijn daartoe 2 carports verrezen: een monitoringscarport en een demonstratiecarport. ‘De monitoringscarport is gebouwd om de prestaties van de standaardproducten in kaart te brengen’, duidt Vroon. ‘Op de demonstratiecarport zijn de binnen PV OpMaat ontwikkelde dunne-filmproducten aangebracht. Daarbij gaat het om golfplaten van Eternit die zijn uitgerust met dunne-filmzonnecellen van het Amerikaanse MiaSolé (red. dat onderdeel is van de Chinese zonne-energiefabrikant Hanergy) en die in samenwerking met Solliance geoptimaliseerd zijn, én om golfplaten van Eternit die zijn uitgerust met dunne-filmzonnecellen van de Nederlandse fabrikant HyET Solar.’

De zonnecellen van MiaSolé hebben een efficiëntie van 12 tot 13 procent, die van HyET Solar een efficiëntie van circa 9 procent. Eternit is de enige Nederlandse golfplatenproducent van vezelcement. Vanuit de vestiging in Goor aan het Twentekanaal zijn dagelijks zo’n 150 medewerkers voor Eternit actief. Jaarlijks produceert het bedrijf zo’n 10 miljoen vierkante meter plaatmateriaal, waarvan een groot gedeelte zijn weg weet te vinden naar de agrarische sector. Op veel van de agrarische daken in Nederland worden dan ook zonnepanelen geplaatst die via montagesystemen verbonden worden met Eternit’s golfplaten. De interesse bij het bedrijf om op het golfplaatmateriaal al in de fabriek zonnecellen aan te brengen, is groot.

Voor 1991
‘De dunne-filmproducten die nu ontwikkeld zijn, zijn specifiek bedoeld voor stallen met zwakkere constructies’, duidt Vroon. ‘Stallen en allerlei andere agrarische gebouwen die voor 1991 zijn gebouwd, zijn namelijk niet berekend op een grotere daklast.. Deze bouwwerken kunnen het gewicht van standaardzonnepanelen in mindere mate verdragen en de flexibiliteit en het lichte gewicht van dunne-filmzonnecellen bieden soelaas. Bovendien kun je met dunne-filmproducten in tegenstelling tot met kristallijn-siliciumzonnepanelen, vrijwel het volledige dak bedekken en zorgdragen voor een mooie integratie. Vandaag de dag wordt omwille van het gewicht veelal maar 20 tot 30 procent van de agrarische daken van dit type gebouwen bedekt met zonnepanelen. Met dunne-filmproducten kun je 80 tot 90 procent van deze daken uitrusten met pv.’

In de Wijk van Morgen in Heerlen heeft Zuyd Hogeschool in samenwerking met de consortiumpartners bij de bouw van de 2 testcarports de situatie in de agrarische sector zoveel mogelijk nagebootst. Het technisch vernuft van de ontwikkelde producten betreft vooral de golvende vormen die de zonnecellen moeten aannemen bij de integratie in golfplaten. ‘De dunne-filmproducten die tot op heden commercieel uitgerold zijn, zijn vrijwel alle volledig vlak. Daarmee wordt de flexibiliteit van dit type zonnecellen niet benut’, stelt Vroon. ‘Door ze aan te brengen op golfplaten benut je die flexibiliteit wel, maar dat zorgt meteen ook voor een uitdaging. Door de golvende vorm is de lichtinval immers niet overal hetzelfde.’

Effect van kanaalvorming
En dat maakt volgens Alex Masolin, onderzoeker bij Zuyd Hogeschool, vanuit elektrisch perspectief een groot verschil. ‘Gedurende de dag is op een golfplaat de lichtinval sterk aan verandering onderhevig. Ieder uur treedt er immers op een ander gedeelte van de zonnecellen schaduwvorming op. De zonnecellen en de elektrische connectie zijn in ons onderzoeksproject dusdanig gedimensioneerd dat ze hier optimaal mee kunnen omgaan. Daarbij zijn de zonnecellen van Solliance/MiaSolé in de lengterichting aangebracht en zijn de zonnecellen van HyET Solar dwars aangebracht. De verwachting is dat dit ook voor verschillen in de opbrengst zal zorgen.’

Voor de testfase, die eind augustus afgerond wordt, zijn een groot aantal onderzoeksvragen geformuleerd. Het vaststellen van de opbrengst en het eventuele opbrengstverlies van de pv-golfplaten ten opzichte van vlakke dunne-filmproducten en standaard kristallijn-siliciumzonnepanelen vormt de hoofdonderzoeksvraag. ‘Maar ook het effect van kanaalvorming op de zonnecellen staat centraal’, stelt mede-onderzoeker Joost Rijkers. ‘Bij golfplaten loopt het water immers altijd weg via de golf die in het “dal” ligt. Dit betekent dat voortdurend dezelfde zonnecellen aan een grote hoeveelheid water blootgesteld worden. Het effect hiervan is nooit goed onderzocht.’

Geen extra arbeidsgang
Ondanks dat de meerwaarde van het kunnen gebruiken van golfplaten voor Vroon en zijn team evident is, mag het verschil in opbrengst met standaard kristallijn-siliciumzonnepanelen volgens hen niet te hoog oplopen. ‘We verwachten een verschil in de zonnestroomproductie van maximaal 30 procent. Dat wordt door alle consortiumpartners als acceptabel gezien.’

‘De testen zijn bevredigend als later dit jaar blijkt dat dunne-filmproducten de verwachte efficiency ook daadwerkelijk in de praktijk behalen’, vult Rijkers aan. ‘Dat betekent dat de golven in de zonnecellen niet tot grote opbrengstverliezen leiden, maar ook dat ze om kunnen gaan met de kanaalvorming.’

Bij positieve testresultaten zal het volgens Vroon en Rijkers wel een uitdaging blijven om de gewenste kostprijs te behalen. ‘Het voordeel qua kostprijs van deze technologie is dat je geen extra montagesysteem hoeft te gebruiken. Dat is bij het achteraf plaatsen van standaardzonnepanelen wel het geval. Het kostprijsvoordeel moet dus gevonden worden door het al in de fabriek aanbrengen van de zonnecellen op de golfplaten. Dit voorkomt een extra arbeidsgang in het veld. Maar ook voor dunne-filmzonnecellen geldt, net als bij de in de markt dominante kristallijn-siliciumtechnologie, dat het nog altijd lastig is om in Nederland zonnestroom te produceren voor minder dan 8 eurocent per kilowattuur.’

Kilowattuurprijs
En de stap naar de markt? ‘Na deze test van 6 maanden zal er nog zo’n 1,5 jaar nodig zijn alvorens het product marktrijp is’, vermoedt Rijkers. ‘We testen de producten nu op een schaalgrootte van 10 tot 20 vierkante meter. Alvorens een product commercieel te lanceren, wil je nog een grootschaligere test uitvoeren. Die is nodig om de kilowattuurprijs van het product definitief vast te kunnen stellen.’

Criticasters zullen stellen dat dit misschien te laat is voor het verbod op asbestdaken na 2024. Vroon hierover: ‘Het is in ons voordeel dat de agrarische wereld in het verleden aangetoond heeft in staat te zijn om relatief lastminute aan nieuwe regelgeving te voldoen. Dat neemt niet weg dat het wenselijk is om eind 2020 het product op de markt te hebben om zo snel mogelijk met de grootschalige uitrol te kunnen starten.’


PV OpMaat-workshop 9 mei
Als onderdeel van het PV OpMaat-project vindt er op donderdagmiddag 9 mei bij Zuyd Hogeschool in Heerlen een workshop plaats over de potentie van dunne-filmzonnecellen in de agrarische sector. Het volledige programma is te raadplegen via de website van PV OpMaat: www.pvopmaat.nl.

Naar overzicht