Gevelelementen, glaspartijen of zonnewering met zonnecellen: hoe ver staan we al?

BIPV: betaalbaarder en breder inzetbaar

Fotovoltaïsche systemen die geïntegreerd zijn in gevelelementen, dakpannen, overkappingen of andere bouwmaterialen (Building-Integrated Photovoltaics of BIPV) zouden de energietransitie wel eens in een stroomversnelling kunnen brengen. In Vlaanderen werd er de afgelopen jaren hard gewerkt aan manieren om BIPV betaalbaarder en breder inzetbaar te maken. Hier staan we tot nog toe.

Wat is BIPV?

Met het imec.icon-project BIPV4ALL hebben de bedrijven AGC Mirodan, IPTE Factory Automation, Soltech, VdS Weaving en VK Architects + Engineers samen met onderzoekers van imec/EnergyVille – en met steun van VLAIO - aan manieren gewerkt om BIPV betaalbaarder en breder inzetbaar te maken. We spraken met Stefan Dewallef, Product Development Manager bij Soltech die als fabrikant van geïntegreerde zonnecellen deelnam aan BIPV4ALL.

“De zonnecellen worden gelamineerd op dragers”, aldus Stefan Dewallef. “En die dragers kunnen zeer uiteenlopende materialen zijn. Er kunnen zonnecellen worden geïntegreerd in gebouwonderdelen, de zogenaamde BIPV, maar dat kan evengoed in vlakke delen van voertuigen of in een wegdek bijvoorbeeld.”

“Gebouwgeïntegreerde zonnecellen bieden veel potentieel voor de toekomst. In plaats van enkel op het dak zonnepanelen te plaatsen, kunnen er zonnecellen geïntegreerd worden in gevelbekleding, maar ook in glaspartijen, zonnewering of balustrades. Vooral voor hoogbouw biedt dit veel voordelen. Deze gebouwen beschikken relatief gezien maar over een klein dak, maar herbergen wel veel verbruikers. Extra zonnepanelen zijn dan een goede maatregel om het gewenste energieprestatiepeil te halen.”

De meerkost van een BIPV-module is 7 à 10 jaar extra terugverdientijd in vergelijking met een klassiek zonnepaneel. “Maar het grote voordeel is dat BIPV-modules in de eerste plaats een bouwelement zijn, en pas als secundaire functie stroom opwekken. Als je ze inzet als gevelelement is er dus geen onderliggende gevelbedekking meer nodig”, verduidelijkt Stefan Dewallef.

Opbouw BIPV-module

De opbouw van een BIPV-module zelf is grotendeels vergelijkbaar met die van een standaard zonnepaneel. Net als bij een klassiek paneel worden de zonnecellen tussen verschillende beschermlagen ingekapseld.

“Aan de bovenkant bevindt zich een glasplaat die het geheel beschermt tegen weersinvloeden en mechanische schade, maar tegelijk voldoende zonlicht doorlaat. Daaronder ligt een transparante laag die de zonnecellen fixeert en afschermt tegen vocht en vuil. De zonnecellen zelf zijn in reeksen met elkaar verbonden en geïntegreerd in een technische weefstructuur die zowel voor de elektrische verbinding zorgt als plaats biedt aan de bypass-diodes, zodat de module betrouwbaar blijft werken bij gedeeltelijke schaduw. Aan de achterzijde volgt opnieuw een beschermlaag, afgesloten met een glasplaat die de nodige stevigheid en extra bescherming biedt.”

Esthetische mogelijkheden en rendementen

“Door de buitenlaag van de BIPV-module te kleuren en er textuur in aan te brengen, kunnen we esthetisch zeer mooie resultaten bereiken. Ook logo’s en fotoprints kunnen perfect. De esthetische mogelijkheden zijn met andere woorden eindeloos.”

“Al blijft het natuurlijk altijd een evenwichtsoefening tussen rendement en esthetiek, want door de buitenlaag te kleuren, wordt er minder licht opgevangen en vermindert de opbrengst van de module. Hoe witter je gaat, hoe meer licht er wordt weerkaatst en hoe lager het rendement. De modules halen afhankelijk van de afwerking rendementen van tussen de 50% en de 100% ten opzichte van traditionele zonnepanelen.”

“BIPV-modules kunnen in heel uiteenlopende afmetingen worden gemaakt: van kleine panelen van 20 op 20 centimeter tot grote platen van 2,5 bij 4,5 meter. Toch verkiezen we geen té kleine modules, zoals bijvoorbeeld in de vorm van dakpannen, omdat die veel onderlinge verbindingen nodig hebben. Uit onderzoek blijkt dat al die stekkeraansluitingen een grotere kans hebben om storingen te veroorzaken, bijvoorbeeld wanneer ze niet helemaal goed met elkaar verbonden zijn. Té grote panelen moeten dan vaak weer erg dik worden gemaakt om aan bepaalde belastingen van bijvoorbeeld de wind te kunnen voldoen.”

Levensduur en installatie

“Ook de levensduur is hetzelfde als bij een standaard zonnepaneel: 25 jaar garantie op het vermogen en de levensduur van de materialen. En ook de bekabeling, de aansluitingen met de omvormer, enz. is voor de elektro-installateur hetzelfde.”

“Natuurlijk is het wel zo dat er bij BIPV soms twee stielen in elkaar overvloeien. Bijvoorbeeld die van gevelbouwer en van elektro-installateur. In de lastenboeken beschrijven we dan ook duidelijk dat de gevelbouwer de modules plaatst, alsook de kabeldoorvoer voorziet. Vanaf dan is het aan de elektro-installateur om alles correct aan te sluiten en te sturen.”

“Het wegwerken van bekabeling vormt trouwens geen enkel probleem. Bij modules die als gevelelement worden toegepast, kunnen de kabels netjes achter de panelen worden verborgen. Voor glaspartijen met geïntegreerde zonnecellen is het mogelijk de connectoren aan de zijkant van het glas te plaatsen, waarna de bekabeling eenvoudig kan worden weggewerkt in raamkaders, valse wanden of muren. Zo is er altijd een oplossing om de kabels volledig uit het zicht te houden.”

Laatste ontwikkelingen

Het onderzoek naar BIPV blijft doorgaan. “Dankzij BIPV4ALL kon ons productieproces verder worden geautomatiseerd. Zo kan een stuk soldeerwerk dat vroeger met de hand gebeurde nu automatisch. We zijn er ook in geslaagd om spectraal selectieve coatings te ontwikkelen, die een mooi kleur geven maar toch de lichtgolven doorlaten die de zonnecellen nodig hebben. Tot slot werd er ook een softwaretool ontwikkeld die kan worden ingezet om al tijdens het klantengesprek de module-opties uit te tekenen en zo inzicht te geven in wat de mogelijkheden zijn.”

“Want dit blijft op vandaag de grootste struikelblok van BIPV: het product is nog niet genoeg gekend en nog niet top of mind bij project engineering. Nochtans staat BIPV er vandaag al. Het product is kwalitatief, de productiecapaciteit is er, en de prijzen zijn al aardig gezakt. Nu is het een kwestie om de markt overtuigen.” 

Foto's: Soltech