Nieuwe modelleringstool leidt tot verbeterde ontwerpen van pv-geluidsschermen

Die betreffen bijvoorbeeld een validatiemodel voor de energieopbrengst van diverse typen zonnepanelen en het toepassen van innovatieve sensortechnologie. Daarnaast werd onder andere een nieuw, transparant geluidswerend materiaal ontwikkeld en belangrijke kennis en ervaring opgedaan ten aanzien van de constructie en bouw. Bovendien leidde deze pilot tot een volgend Europees innovatieproject waarin de praktische horden worden genomen om deze vorm van infrastructuurgeïntegreerde zon-pv daadwerkelijk naar de markt te brengen.

Thor Park in Genk is de thuisbasis van EnergyVille en daarmee het epicentrum van het Vlaamse onderzoek naar duurzame energie en intelligente energiesystemen. Solliance-partners UHasselt en imec realiseerden er samen met constructie- en infrabedrijf Habenu-Van de Kreeke, ontwikkelaar en producent van speciale zonnepanelen SOLTECH, en leverancier van ramen en glasproducten Group Ceyssens een pv-geluidsscherm. Die testinstallatie is een cruciale stap in het naar de markt brengen van deze technologie.

Testen
Het pv-geluidsscherm ligt aan een doorlopende noord-zuidweg aan de rand van Thor Park. De installatie is 13 meter lang en 5 meter hoog en bestaat uit 2 delen. Op het betonnen deel zijn aan de oostzijde 3 soorten zonnepanelen aangebracht. 2 siliciumzonnepanelen met perc-zonnecellen en 2 dunnefilmzonnepanelen op basis van cadmiumtelluride zijn gemonteerd op de rail die is bevestigd op het beton. 4 dunnefilmzonnepanelen op basis van cigs-technologie, een ontwikkeling van TNO/Solliance, zijn direct op het beton verlijmd. Het tweede deel van het geluidsscherm bestaat uit een verticaal metalen frame van in totaal 8 meter lang. Daarin zijn 4 dubbelzijdige cigs-zonnepanelen en 4 dubbelzijdige perc-zonnepanelen geschoven. Het testen van het betonnen deel begon reeds halverwege 2021.

Valideren en optimaliseren
‘We monitoren, loggen en lezen de opbrengst van de 3 zonneceltechnologieën sindsdien effectief uit’, vertelt hoogleraar Michaël Daenen van UHasselt. ‘Afgelopen juni zijn we ook begonnen met de metingen aan de tweezijdige zonnepanelen. Binnen de tijd die voor Rolling Solar resteerde, konden we voor dat deel dus niet een heel jaar rond data verzamelen. Toch waren onze metingen voldoende om ver te komen in het verwezenlijken van een van onze hoofddoelen, namelijk modelvalidatie. Researchcentrum voor nano-elektronica en digitale technologie imec ontwikkelde een softwaretool voor het modelleren van de energieopbrengst van de zonnepanelen. De variabelen die daarin worden meegenomen, zijn onder andere het materiaal van de zonnecellen, de omgeving, oriëntatie, temperatuur en albedo – de mate waarin oppervlakken licht reflecteren. Het valideren en optimaliseren van dat model is cruciaal om de opbrengst van pv-geïntegreerde geluidsschermen goed te kunnen voorspellen en dus tot optimale ontwerpen te komen.’

Dagopbrengsten en productieprofielen
Daenen noemt de eerste resultaten van de metingen zeer bemoedigend. Het model van imec ten aanzien van de modules op het betonnen deel van de geluidswal functioneert goed, al helemaal ten opzichte van de software die nu verkrijgbaar is op de commerciële markt. Hij onderstreept ook dat het voorspellen van dagopbrengsten en productieprofielen van geïntegreerde pv-modules in geluidsschermen complex is, mede vanwege klimaat-, warmte- en omgevingseffecten. Het instralingsverlies door ze verticaal te monteren, is sowieso fors. Monteer je bijvoorbeeld een monokristallijn siliciumzonnepaneel verticaal in een perfecte oost-westoriëntatie, dan levert dat in theorie (red. volgens de tabel van Hespul) zo’n 56 procent van de jaaropbrengst op ten opzichte van een ideaal georiënteerd paneel. Bij montage op een staande betonnen wand kan dat 40 tot 50 procent zijn, zo leren de metingen van het Rolling Solar-consortium.

Lees hieronder het volledige artikel in de september 2022-editie van Solar Magazine.