Ga naar hoofdinhoud

Bewegende PV-panelen in dubbele glasgevel leveren maximale energie

Lumiduct, zonnecellen, pv-panelen, gevel

De Lumiduct bestaat uit bewegende PV-panelen van glas in een dubbele gevelconstructie. De PV-panelen weren de zonnewarmte, terwijl indirect daglicht en uitzicht gehandhaafd blijven. Door ook nog eens de warmte uit de spouw te benutten, wordt tachtig procent van de zonne-energie benut. Een kantoor in Alblasserdam had de primeur. 

De Lumiduct is een heel nieuwe manier om energie te winnen uit de gevel. Het systeem combineert diverse functies met elkaar zoals zonwering, warmtewinning en opwekking van elektriciteit. Kern van de Lumiduct is een zonnecel van Morgan Solar uit Canada. Dit is een hoogrendement zonnecel die wordt gebruikt in de ruimtevaartindustrie. En daarmee is het ook een heel dure cel. “Maar we hebben er maar weinig van nodig. Waar een standaard PV-paneel helemaal bestaat uit zonnecellen, concentreren wij het licht op een heel beperkt aantal kleine zonnecellen. En daarmee wordt het dan weer betaalbaar”, vertelt Stan de Ridder van Wellsun dat de Lumiduct ontwikkelde.

De weinige cellen zorgen wel voor een grote opbrengst. Het paneel benut 30% van het zonlicht voor elektriciteit, wat beduidend hoger is dan de opbrengst bij gewone PV-panelen. Dat komt door de opbouw van het glaspaneel waar ze in zitten. Dat werkt door zijn vormgeving namelijk net zoals een vergrootglas waarmee licht wordt gefocust, zodat je er zelfs een vuurtje mee aan kunt maken. In dit geval zorgen de ‘light guiding optics’ ervoor dat er 700 keer meer zonlicht bij de cel komt dan in een standaard situatie.

Suntracker

De light guiding optics op het glaspaneel hebben een aaneensluitend hexagonaal patroon, zodat het hele oppervlak van het paneel wordt benut. Alle direct invallende zonlicht wordt hiermee dus naar de zonnecellen geleid en gebruikt voor elektriciteit. Wel belangrijk is dat het paneel exact op de zon gericht is zodat het licht er recht op valt. Daarvoor zijn de frameloze volglazen panelen aan een staande kolom bevestigd met koppelingen die zowel verticaal als horizontaal kunnen draaien. Een suntracker zorgt ervoor dat ze automatisch precies in de goede stand komen te staan.

Selectieve zonwering

Het feit dat alle directe zonlicht naar de cel wordt geleid, betekent dat het glazen paneel ook slechts selectief licht doorlaat. Alleen indirect licht komt naar binnen. Op die manier komt dus wel licht maar geen zonnewarmte binnen. “En daarmee hebben we dus de perfecte selectieve zonwering”, zegt De Ridder. “Het systeem laat ongeveer 70% van het indirecte licht door. Dat is uiteraard minder dan bij een volglazen gevel. Maar wie heeft er nu werkelijk een volglazen gevel? Zodra de zon schijnt sluiten de screens en loopt de hoeveelheid daglicht enorm terug.”

De hoeveelheid daglicht is over het jaar ongeveer anderhalf tot drie keer zoveel als bij een gevel met normale zonwering, waarmee dus kan worden bespaard op verlichting. Een afwisseling van zon en wolken – altijd lastig bij automatisch geregelde screens – heeft geen invloed op de hoeveelheid daglicht die binnenkomt. Alleen de elektriciteitsproductie wordt erdoor beïnvloed, maar de hoeveelheid indirect licht blijft vrijwel gelijk.

Het bewijs werd onder meer geleverd door de cameramensen van RTL Nieuws, die opnamen kwamen maken van de Lumiduct. Zij begonnen – op een bewolkte dag – het licht te meten toen de Lumiduct volop openstond. Ze bleven meten tot de Lumiduct volledig gesloten was. Verschil bleek er niet te zijn; het werd niet donkerder.

Doordat de panelen zich altijd op de zon richten, is er rondom de panelen steeds een open strook beschikbaar voor het uitzicht. De panelen staan namelijk nooit in exact verticale stand en ook maar korte tijd precies parallel aan het gevelvlak. De zichtlijnen verschillen wel bij elke zonnestand. “Maar bij gesloten screens heb je helemaal geen zicht meer.”

Dubbele gevel

De Lumiduct wordt geplaatst in een dubbele gevelconstructie, zodat deze is afgeschermd van regen en wind. Dit is ter bescherming van de gevoelige besturing en elektronica en voorkomt tevens vervuiling. De buitenruit kan van enkel glas zijn en is bij voorkeur low iron. Dit ontijzerde glas is helderder en laat dus meer licht door dan standaard glas.

De constructie van de binnengevel heeft geen invloed op de Lumiduct. Samen met ODS is een standaard systeem ontwikkeld op basis van Jansen-profielen, maar andere mogelijkheden zijn er ook. Omdat de Lumiduct al in een dubbele gevel staat, zou de binnenruit eventueel ook van enkel glas kunnen zijn. “Maar dat soort beslissingen met bijbehorende berekeningen laten we aan de ontwerpende partijen over.”

Ook de positionering van de gevel is vrij. “De binnenruit kan op de vloerrand staan, met een hulpconstructie voor het naar buiten plaatsen van de Lumiduct en buitengevel. Maar ook zou de buitengevel op de vloerrand kunnen staan. Nadeel daarvan is wel dat er dan minder licht binnenkomt.”

De Lumiduct zelf heeft niet meer nodig dan een goed uitgelijnd T-profiel aan onder- en bovenzijde. De hoogte van de Lumiduct-kolom is nu nog maximaal 3,30 meter, maar Wellsun werkt op verzoek van een klant aan een kolom van 6 meter hoog. Dat vereist niet alleen een hogere sterkte van de kolom, maar ook een aanpassing van de aansturing van de panelen en dergelijke. Zo zijn er op zich ook grotere of kleinere glaspanelen dan de huidige mogelijk, waarmee het aantal kolommen en de dikte van de dubbele gevel kunnen worden beïnvloed, maar ook dat vereist een stukje engineering. “Voorlopig houden we dit dus even aan als standaard.”

Warmtewinning

De dubbele gevelconstructie gebruikt Wellsun ook nog eens voor warmtewinning. De spouw wordt bovenaan afgezogen en de warme lucht wordt middels een wisselaar gebruikt voor warm water. Inzetten voor verwarming is niet zinvol omdat de meeste warmte wordt gewonnen in het zomerseizoen als er juist moet worden gekoeld.

Met deze combinatie weet Wellsun volgens de eigen berekeningen 80% van de energie uit het zonlicht te benutten. “De overige 20% weerkaatst tegen de gevel.”

Wellsun presenteerde eerder al een prototype van de Lumiduct op de beurs Gevel. Toch duurde het geruime tijd voordat Wellsun het eerste project kon uitvoeren. Pas afgelopen maanden augustus en september werd de eerste Lumiduct-gevel gebouwd bij het kantoor van Mondial Movers in Alblasserdam. In die tijd is het product doorontwikkeld en is het paneel slanker, transparanter en frameloos geworden, waardoor het steeds dichter bij het oorspronkelijke idee is gekomen van een zwevend glasplaatje.

Gevelrenovatie

Mondial Movers integreerde de Lumiduct in een totale gevelrenovatie. De kantoorgevel was gelegen op het zuiden en had een glazen trappenhuis, waarin de temperatuur soms opliep tot meer dan 40 ºC. De Lumiduct voorkomt die opwarming en levert nieuwe energie. In totaal is 40 m2 gevel voorzien van de Lumiduct. Betrokken partijen naast Wellsun waren EGM architecten, Pellikaan bouwbedrijf en ODS geveltechniek.

Wat de kosten van de gevel betreft, geeft Stan de Ridder aan dat je die moet vergelijken met de kosten van een dubbele gevel met automatische zonwering. “Ten opzichte van zo’n constructie heeft de Lumiduct-gevel een terugverdientijd van ongeveer tien jaar.”

Meer informatie: Wellsun, Delft

Tekstproductie: Henk Wind
Fotografie: Wellsun

Schrijf je in voor de nieuwsbrief

Met deze wekelijkse nieuwsbrief blijf je op de hoogte van het laatste nieuws uit de bouwtechniek.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *