Zelf snel zien hoe geschikt jouw huis is voor zonnepanelen? Of voor stadsplanners: met een druk op de knop aanschouwen welke ambities mogelijk zijn op het gebied van zonne-energie? Het kan dankzij tools van het lab voor duurzame energie TU Delft (Electrical Sustainable Power Lab).
Met de toenemende behoefte aan duurzame energie en steeds meer inwoners die zonnepanelen aanschaffen, probeert de hub voor het opwekken van duurzame elektrische energie in Delft een handje te helpen. Een recent webinar over de bezigheden van Delftse experts (onderzoeksgroep Solar Urban) op het gebied van zonnepanelen was volgeboekt. Het geeft aan hoe ‘hot’ hun activiteiten zijn.
Amsterdam: zonnepanelen op elk dak
Een grote opgaven bij opwekking van duurzame energie is de inpassing van zonnepanelen op stedelijk niveau. Amsterdam probeert hierin voorop te lopen. Daar is het ook dat de Delftse onderzoeker Maarten Verkou, onder leiding van dr. Hesan Ziar en dr. Olindo Isabella, heeft geprobeerd duidelijk te maken welke bijdrage zonnepanelen kunnen leveren. Met financiering door het AMS Institute en collega Paul Voskuilen heeft hij er onderzoek naar gedaan.
Geen enkel dak moet onbenut worden gelaten, is de ambitie van de hoofdstad.. De totale potentie wordt op 1100 megawatt geschat. De helft daarvan moet in 2030 zijn verwezenlijkt. Verkou heeft in kaart gebracht hoeveel ongebruikt dakoppervlak er nog in Amsterdam is, hoeveel energie dat kan opleveren en welke hindernissen er zijn.
Amsterdam wil weten waar -wijk, straat of woning- de hoogste energieopbrengst valt te behalen. Verkou verdiepte zich in factoren die daarbij een rol spelen. Dat zijn behalve zonneschijn onder meer beperkingen door het lage voltage elektriciteitsnetwerk, het streven daken blauwgroen te maken, of historische kwaliteit van een pand. De studie heeft geresulteerd in 3D-modellering met simulaties en berekeningen. Verkou: „Hoofddoel van het project is een routekaart voor de gemeente Amsterdam voor de installatie van zonnepanelen. Die komt in de vorm van een advent kalender. Aan de hand daarvan wordt bepaald welke wijken en buurten het eerste aan de beurt komen.”
Opbrengst zonnepanelen: hoogte en horizon
De eerste stap is het berekenen van de maximaal mogelijke opbrengst in zonne-energie voor elk huis, om de locaties te bepalen waar de terugbetaaltijd van een zonnepaneel onder de tien jaar ligt. Berekening per huis kan met het Actueel Hoogtebestand Nederland, waarin gedetailleerde hoogte-informatie beschikbaar is. Dit bestand heeft data van een per vliegtuig gemaakte laserscan (Lidar). Verkou: „Dan kan je bijvoorbeeld gebouwen van beplanting onderscheiden en zien welke daken geschikt zijn voor zonnepanelen.”
Aan de hand van een driedimensionaal model worden virtueel zonnepanelen geplaatst op alle daken en muren en hun ligging ten opzichte van de zon wordt geoptimaliseerd.
Normaliter wordt met de positie van de zon, omgevingstemperatuur en andere klimaatparameters de efficiëntie van elk zonnepaneel per uur berekend. Dit is een tijdrovende klus. In plaats daarvan wordt alleen naar de horizon gekeken.
Verkou licht de methode toe: „We berekenen eerst hoeveel van de horizon geblokkeerd is door gebouwen of dergelijk. Dit bepaalt hoeveel licht van de blauwe lucht op de zonnepanelen valt, oftewel indirect, diffuus licht. Daarnaast berekenen we hoeveel uur de zon niet achter een gebouw is. Oftewel, direct zonlicht. Deze twee indicatoren zijn genoeg om de jaarlijkse opbrengst te bepalen, waardoor een flink aantal stappen wordt overgeslagen.”
Met de snellere en toch accurate methode dan gebruikelijk wordt vervolgens de jaarlijkse energieopbrengst voor een wijk of zelfs een stad berekend. Binnen een paar minuten kan zo de mogelijke opbrengst van duizenden gebouwen worden verkregen. Want de rekensnelheid is amper 2,5 gebouwen per seconde.
Gevaar voor net bij piekbelasting
Een van de problemen, wijst Verkou op, is het voorkomen van ‘overload’. Dat is overspanning als gevolg van een groot verschil in opbrengst en verbruik. „Dat is al eens in Australië gebeurd. Daar is op een gegeven moment de toelevering van zonne-energie onmogelijk gemaakt om een staatsbrede blackout te voorkomen. De netbeheerder heeft toestemming gekregen om dit te regulieren.”
Verkou wijst in dit verband op het verouderde, lage voltage elektriciteitsnetwerk in Amsterdam dat beperkingen heeft. „Als alle geschikte daken vol worden gelegdg, zijn er lokaal wat plaatsen waar netcomponenten bij piekbelasting kunnen bezwijken.” Het kan volgens hem ook in Amsterdam worden voorkomen door aanvoer van energie uit zonnepanelen te beperken.
Zonne-energie heeft tevens te maken met andere belangen. Als er ook voor wordt gekozen daken te vergroenen voor een leefbaarder klimaat of ze extra regenwater bij plensbuien te laten opvangen, dan rest er minder plek voor panelen.
Historische gebouwen niet
En beleidsmakers moeten aangeven welke panden te belangrijk zijn in historisch opzicht om die te gebruiken voor het opwekken van zonne-energie. Het is niet de bedoeling het paleis op de Dam vol te ‘plempen’ met zonnepanelen. Historische gebouwen worden niet in de berekeningen meegenomen.
Het virtueel maken van de mogelijkheden van zonnepanelen in stedelijk gebied met gebruik van meerdere factoren, zoals groenblauwe daken of historische gebouwen aanvullend op de maximale opbrengst, moet ambtenaren een overzicht geven van de potentie. Het verwerken van diverse datalagen voor het overzicht is in principe overal toepasbaar. Verkou verwacht daarom toepassing in Rotterdam en andere steden. De modellering van de grootschalige implementatie van zonnepanelen in een stedelijke omgeving is ook handig om te bepalen waar door te veel zonnekracht bij mooi weer de netwerkbeheerder moet ingrijpen om een storing te voorkomen.
Eigenaren zelf rendement berekenen
Voor nieuwsgierige woningeigenaren en andere partijen (bedrijven en overheden) kan nu al in heel Nederland per adres helderheid worden verschaft. Met in te voeren gegevens moeten vastgoedeigenaars inzicht kunnen krijgen in het rendement van zonnepanelen bij hen en zo worden geholpen bij de overwegingen voor de aanschaf.
Op The Dutch PV Portal kan op basis van wetenschappelijk onderzoek door de Photovoltaic Materials and Devices group van de TU Delft informatie worden verkregen over zonne-energie. Het portaal helpt onder meer bij het maken van keuzes voor het type zonepanelen, waar deze te plaatsen op een woning en welke opbrengsten mogelijk zijn. Dat gebeurt met behulp van een exacte locatie.
De belangstellende moet aangeven waar zonnepanelen worden geplaatst (schuin/plat dak) en om welk adres het gaat. Ook moet worden aangegeven hoeveel personen er wonen (voor geschat verbruik), hoeveel graden de dakhelling is, de beschikbare oppervlakte en wat de dakoriëntatie is (windrichting). Er wordt dan met gegevens van de dichtstbijzijnde weerstations berekend welke opbrengst mogelijk is en er wordt advies gegeven hoe verder te gaan.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
