Integratie zonne-energie en veiligheid

Zonne-energie op gebouwen

Veel grote platte daken kunnen de huidige standaardtechnologie niet dragen. Nederland heeft bijvoorbeeld meer dan 2000 distributiecentra met grote daken en tal van bedrijfshallen en gebouwen in de agrarische sector. In totaal gaat het om meer dan 100 vierkante kilometer dakoppervlak dat plaats heeft voor minstens 10 gigawattpiek (GWp) pv. Om dat potentieel zoveel mogelijk te benutten onderzoeken we samen met bedrijven welke lichtgewicht materialen en constructies we kunnen toepassen. Bijvoorbeeld met een nieuw type zonnepanelen op basis van kunststof. Het benutten van al deze daken levert een schat aan zonne-energie in Nederland op, zonder dat het op esthetische bezwaren stuit.

Zonnepanelen op gevels

Tegen de gevel van het hoofdkantoor van bouwonderneming BAM in Bunnik zijn in de zomer van 2020 zonnepanelen geplaatst die in vorm, kleur en patroon mooi aansluiten op het uiterlijk van het gebouw. Ook zijn in Eindhoven zonnepanelen als klimop tegen de gevel gezet. Zulke nieuwe zonnepanelen met een kleur of patroon vormen een aantrekkelijk alternatief voor de traditionele zonnepanelen, die praktisch alleen in één donkere kleur en vast formaat verkrijgbaar zijn. Dit biedt architecten de mogelijkheid zonder enige esthetische beperking gebouwen te ontwerpen die zonne-energie kunnen oogsten. In de toekomst zullen ook ramen zonne-energie kunnen opwekken.

Maatschappelijke kosten omlaag

Zonne-energie opwekken op daken en gevels heeft als grootste voordeel dat de energie wordt opgewekt waar het ook wordt gebruikt. Extra kabels en andere infrastructuur voor transport van elektriciteit zijn niet meer nodig. Dat levert de maatschappij meer duurzame energie op én substantieel minder kosten.

Veilig gebruik van zonne-energie

We zetten onze expertise en ervaring in om samen met partners de veiligheidsrisico’s (pdf) van de huidige systemen en toekomstige producten zo klein mogelijk te maken.

Al deze partijen hebben behoefte aan kennis over veilig gebruik van zonne-energie en over factoren die een rol spelen bij het ontstaan van branden in zonnesystemen. Fabrikanten willen weten volgens welke eisen zij de veiligheid van hun zonnemodules maximaliseren. Voor zon op infrastructuur ontbreekt het vaak nog aan duidelijke richtlijnen voor veilige installaties. Wij bouwen op deze gebieden kennis op. Dit om te voorkomen dat veiligheid een belemmerende factor wordt voor het behalen van onze klimaatdoelstellingen.

Uitbreiding onderzoeksinfrastructuur

We hebben geïnvesteerd in het uitbreiden van de onderzoeksinfrastructuur voor de brandveiligheid van zonnepanelen en -systemen, zowel met extra apparatuur en testopstellingen in het laboratorium als met mobiele apparatuur voor metingen in het veld.  In dit onderzoek werken we nauw samen met partijen als:

• fabrikanten en leveranciers
• bouwbedrijven
• installateurs
• projectontwikkelaars
• eigenaren van gebouwen
• verzekeraars
• gemeenten en rijksoverheid

Met hen ontwikkelen we ook nieuwe producten. Denk aan oplossingen om het risico op vlambogen te minimaliseren. Vlambogen zijn een van de oorzaken  van branden in zonnesystemen,  maar we ontwikkelen ook nieuwe technologie die lokale opwarming van zonnecellen door schaduw voorkomt.

We werken samen met fabrikanten om ontwerprisico’s uit de weg te ruimen. In ons lab doen we onder meer uitgebreide elektrotechnische testen, temperatuurmetingen en testen voor vlamboogdetectiesystemen. Dan gaat het over het beproeven van het product zelf. Maar ook over de interactie met andere materialen, zoals integratie in bouwelementen. Hiermee ontwikkelen we kennis die ook de overheid kan gebruiken, bijvoorbeeld voor regelgeving.

Expertises combineren

Voor verschillende partijen leveren we expertise over de zonnemodules en -systemen in relatie tot vermogenselektronica. We hebben geavanceerde testfaciliteiten voor het meten, analyseren en karakteriseren van deze modules. Voor de integratie van zonne-energie in de gebouwde omgeving en infrastructuur werken we in teams waarin we kennis over onder meer energie, elektronica en constructies combineren.

Auto’s op zonne-energie

Auto's op zonne-energie doen mogelijk hun intrede op de commerciële markt. De zonnepanelen ‘tanken’ zonlicht als de auto stilstaat en als hij rijdt en verlengen daarmee het bereik. We ontwikkelen niet alleen de autodaken en motorkappen met zonnepanelen, maar we doen ook berekeningen om te kijken hoeveel dat opwekt. Hoeveel minder hoef je te laden, of hoeveel kilometerverder kun je rijden met dit soort geïntegreerde zonnepanelen?

Zonnepanelen op geluidsschermen

Daarnaast werken we met partners aan verschillende uitvoeringsvormen van zonne-geluidsschermen. Een mooi voorbeeld is een technologie om in het geluidsscherm tweezijdige zonnepanelen te verwerken. Hiermee zijn in potentie vele honderden kilometers uit te rusten. Door de zogeheten bifaciale panelen is plaatsing op het zuiden niet langer noodzakelijk, omdat ze in elke richting zon oogsten. Dezelfde toepassing testen we nu voor gebruik in geluidsschermen langs het spoor. Daar is in potentie zo’n 700 kilometer beschikbaar.

Zonnepanelen op en langs de weg

Samen met partners hebben we proeven gedaan met zonnecellen in het wegdek. Het opwekken van energie in de weg moet betrouwbaar en economisch lonend zijn, maar mag de verkeersveiligheid niet in gevaar brengen. De wegen worden zwaar belast en om daarop zonne-energie op te wekken is robuust materiaal nodig. Doorontwikkeling van de bestaande technologie is nodig.

Zonnepanelen op dijken

Samen met partners doen we onderzoek naar de mogelijkheden van zonnepanelen op dijken. Wat doet het met de veiligheid van de dijk? Passen ze wel in het landschap? Weegt de energieopbrengst op tegen mogelijke nadelen? Daarbij kijken we bijvoorbeeld naar het effect van zonnepanelen op de grasgroei, dat een belangrijke factor is voor de stevigheid van een dijk.