Golfplaten met geïntegreerde zonnecellen: ‘Potentie van miljoenen m2’

Geplaatst op 19 maart 2019 om 15:35 uur
Golfplaten met geïntegreerde zonnecellen: ‘Potentie van miljoenen m2’
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 de pv-golfplaten ontwikkeld als onderdeel van het Europese innovatieproject PV OpMaat, in een gezamenlijke inspanning met golfplatenfabrikant Eternit en zonne-energiefabrikanten HyET Solar en Solliance/MiaSolé. "Alleen al in Nederland hebben deze dunne-filmproducten de potentie om miljoenen vierkante meters asbestdaken te vervangen", zegt Vroon.


De wetenschap dat boeren gemiddeld slechts 6 eurocent per kilowattuur betalen voor elektriciteit, zorgt wel voor een fikse uitdaging. 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.

 

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 nieuwe producten aangebracht. Daarbij gaat het om golfplaten van Eternit die zijn uitgerust met dunne-filmzonnecellen van het Amerikaanse MiaSolé en die in samenwerking met Solliance zijn geoptimaliseerd, en om golfplaten van Eternit die zijn uitgerust met dunne-filmzonnecellen van de Nederlandse fabrikant HyET Solar."


De zonnecellen van MiaSolé hebben een efficiëntie van 13%, die van HyET Solar circa 9%.

 

Speciaal voor zwakke constructies

Eternit produceert jaarlijks zo'n 10 miljoen m2 plaatmateriaal, waarvan een groot deel zijn weg vindt naar de agrarische sector. Op deze daken worden zonnepanelen vaak via montagesystemen verbonden met de golfplaten. "De dunne-filmproducten die nu ontwikkeld zijn, zijn specifiek bedoeld voor stallen met zwakkere constructies", aldus Vroon. "Stallen en allerlei andere agrarische gebouwen die voor 1991 zijn gebouwd, kunnen het gewicht van standaardzonnepanelen namelijk in mindere mate verdragen. Vandaag de dag wordt omwille van het gewicht veelal maar 20 tot 30% van dit type daken bedekt met zonnepanelen. Met dunne-filmproducten kun je 80 tot 90% van deze daken uitrusten met pv. Bovendien kun je met dunne-filmproducten, in tegenstelling tot met kristallijn-siliciumzonnepanelen, vrijwel het volledige dak bedekken en zorgdragen voor een mooie integratie."

 

Vernuftige golven

In de Wijk van Morgen in Heerlen is de situatie in de agrarische sector zoveel mogelijk nagebootst. Het technisch vernuft van de ontwikkelde producten zit vooral in de golvende vormen die de zonnecellen moeten aannemen bij de integratie in golfplaten. "Dunne-filmproducten 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."


En dat maakt volgens onderzoeker Alex Masolin 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."


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 in het project. "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&. Dat wordt door alle consortiumpartners als acceptabel gezien."

 

Kosten vormen een uitdaging

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 m2. 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."

 
© Engineersonline.nl