BIPV4ALL: doorbraken voor bouwmaterialen met geïntegreerde zonnepanelen

AGC Mirodan, IPTE Factory Automation, Soltech, VdS Weaving en VK Architects + Engineers hebben samen met onderzoekers van EnergyVille/imec en met steun van VLAIO een digitale workflow uitgetekend. Deze laat het architecten toe om gebouwgeïntegreerde zonnepanelen op maat te ontwerpen aan hun tekentafel, en quasi rechtstreeks door te sturen naar een geautomatiseerde productiefaciliteit.

Van theorie naar praktijk
Bouwmaterialen zoals dakpannen en gevelpanelen met geïntegreerde zonnepanelen zullen essentieel worden om ambitieuzere klimaatdoelstellingen te halen. Maar tussen theorie en praktijk staan er nog enkele uitdagingen, voornamelijk in het ontwerp- en productieproces van de bouwelementen. In tegenstelling tot de sterk gestandaardiseerde zonnecellen en zonnepanelen, moeten bipv-elementen worden gemaakt om te passen bij unieke bouwsituaties en -omstandigheden. Dat vraagt om een meer aangepaste, flexibele en lokale productie – en een gestroomlijnde workflow tussen architecten, materiaalleveranciers en bipv-producenten.

‘Met verdere digitalisering en flexibele geautomatiseerde tools, waaronder die van BIPV4ALL, kunnen BIPV-producten lokaal in Vlaanderen worden geproduceerd met een gezonde marge om zowel lokale als internationale markten te bedienen’, aldus Stefan Dewallef, Product Development Manager Soltech.

Meer kansen
Het BIPV4ALL-project onderzocht een digitale workflow die het hele ontwerp- en fabricageproces van bipv vereenvoudigt. Deze workflow verbindt verschillende bouwfases en belanghebbenden: van architecten en hun bouwheren, tot ingenieurs en de fabrikanten van op maat gemaakte bouwmaterialen. Een digitaal platform geeft architecten aan hun tekentafel de tools voor simulatie en optimalisatie van het energierendement en genereert vervolgens automatisch technische tekeningen die quasi onmiddellijk – na een check door ingenieurs van Soltech – als technisch bouwinstructieplan gebruikt kunnen worden bij de productiefaciliteit waar de bipv-producten gemaakt kunnen worden. Op die manier verlagen de kosten van ontwerp en assemblage, verminderen bouwfouten en verbetert de haalbaarheid van bipv-projecten, doordat architecten van in het begin met ‘uitvoerbare’ vormen werken.

Maaike Berckmoes, principal Facade Engineering VK – part of Sweco – hierover: ‘Door ontwerptools voor bipv-design digitaal te connecteren met de fabricatie van de uiteindelijke projectspecifieke bipv-module, creëren we een geautomatiseerde workflow die de architecturale ontwerpmogelijkheden van bipv vergroot en tegelijkertijd de energieopbrengst samen met de kosten van de installatie optimaliseert. Hierdoor worden tijdens het volledige ontwerpproces meer kansen geboden om bipv in gebouwen te implementeren.’

Gedeeltelijke beschaduwing
Daarnaast onderzocht imec binnen het project een innovatief concept om betere prestaties en rendement mogelijk te maken in omstandigheden van gedeeltelijke beschaduwing. Een flexibele lay-out van bipv brengt namelijk ook technische uitdagingen met zich mee: de impact van beschaduwing moet worden meegenomen in het ontwerp, door het paneel technisch anders in elkaar te steken. Ook werden nieuwe technologieën voor glaskleuren onderzocht, die de esthetische beperkingen van de huidige bipv-systemen aanpakken en ervoor zorgen dat bipv-materialen nog nauwelijks te onderscheiden zijn van andere bouwmaterialen.

Tot slot werd in het project gewerkt aan verbeteringen in het productieproces van bipv-modules. Automatisering biedt oplossingen voor de grootste uitdagingen van het huidige productieproces, namelijk hoge arbeidskosten en de afhankelijkheid van operators. De in het project ontwikkelde geautomatiseerde ‘bussingtools’ verbinden de verschillende zonnecellen met elkaar, waardoor handmatig solderen overbodig wordt. Dit verkort de productietijd, drukt de productiekosten en verhoogt de betrouwbaarheid. Daardoor worden bipv-systemen niet alleen betaalbaarder, maar ook aantrekkelijker voor architecten.