Samenvatting

Er is in Nederland een duidelijke tendens naar het plaatsen van zonne-energiesystemen in de gebouwde
omgeving, in plaats van grote installaties in het landelijk gebied. Onderdeel van deze ambitie is het
maximaal benutten van de gehele gebouwschil voor energie-opwekking. In dit project is gericht op
transparante dakdelen. Een glazen dak is transparant voor zonlicht en isolerend voor warmte. Daardoor
kan de warmtelast in de binnenruimte op warme, zonnige dagen flink oplopen, waardoor ruimtekoeling
nodig is. Door gebruik te maken van een semi-transparant, laag-geconcentreerd zonnestroomsysteem,
kunnen bovenstaande punten simultaan worden aangepakt. Door gebruik te maken van een lenssysteem
in plaats van een regulier transparant bouwdeel, wordt een deel van het zonlicht gefocusseerd naar een
kleine collector waarmee lokaal energie opgewekt wordt. Doordat een deel van het licht wordt
weggenomen wordt de warmtelast gereduceerd, waardoor minder koeling nodig is. Het resterende deel
van het licht blijft beschikbaar voor natuurlijke binnenverlichting. Er is een prototype systeem van 2 m2
ontworpen en vervaardigd waarin deze principes zijn toegepast. Het systeem is te zien in figuur 1a. We
zijn hierbij zoveel mogelijk uitgegaan van inkoop extrusieprofielen en andere inkoop onderdelen. Om de
zonne-energie collector gedurende de dag en het jaar in de focuslijn van de lens te houden is gebruik
gemaakt van een spelingsvrij spindelsysteem, aangedreven door een steppermotor en geregeld door
een zonne-volg routine die we in dit project ontwikkeld hebben. Het systeem is in winkelcentrum
Overvecht in Utrecht onder het glasdak geplaatst voor een praktijktest in de maanden april – juni 2021.
Op basis van de resultaten is bepaald dat het toepassen van speciale silicium zonnecellen die geschikt
zijn voor geconcentreerd licht, een betere optie voor dit systeem zijn dan commercieel verkrijgbare, hoogefficiënte
‘triple junctie’ concentrator zonnecellen. Wanneer deze silicium zonnecellen worden toegepast
is de bevinding dat het uiteindelijk beoogde product bij een gemiddelde zoninstraling en de dakhelling
van winkelcentrum Overvecht een vermogen van ongeveer ongeveer 24,3 W/m2 elektrische energie en
45,8 W/m2 thermische energie heeft. Bij een gunstiger dakhelling zou dit tot een factor 1,4 kunnen
toenemen. Een ontwerp voor het uiteindelijk beoogd product is gemaakt en weergegeven in figuur 1b.
Op basis van een techno-economische analyse van deze verbeterde versie van het LCPV dak wordt de
terugverdientijd onder ideale condities geschat op 8 tot 9 jaar.