Nieuw multifunctioneel zonneraam wekt stroom op

Onderzoekers van een consortium onder leiding van TNO hebben een nieuw type raam ontwikkeld en getest dat stroom opwekt en tegelijkertijd de warmte en lichtinval regelt. Dit raam, het eerste in zijn soort, heeft speciale dubbelzijdige zonnecellen en ingebouwde jaloezieën die zonlicht weerkaatsen. Hierdoor gaat er meer licht naar de achterkant van de cellen, wat de energieopbrengst verhoogt en oververhitting voorkomt.

Om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn, moeten gebouwen in Nederland veel duurzamer worden. Strengere energieprestatiestandaarden voor gebouwen stimuleren de markt voor gebouw-geïntegreerde zonnetechnologieën (BIPV).

Zonne-energie expert bij TNO Roland Valckenborg: “Door effectief gebruik te maken van zonlicht en zonnewarmte kan dit raam een grote impact hebben op de energie-efficiëntie van gebouwen. Voor een gemiddeld kantoorgebouw kunnen deze ramen de CO₂-voetafdruk van dat gebouw met minstens 20% verminderen. Het is ook commercieel interessant omdat dit concept, voor zover wij weten, nog niet op de markt beschikbaar is.”

Deze zonneramen kunnen de CO₂-voetafdruk van een gemiddeld kantoorgebouw met minstens 20% verminderen.

Drie standen

Het nieuwe zonneraam, genaamd ZIEZO (Zonwering Inclusief Elektriciteitsopwekkend Zonneraam), bestaat uit dubbelzijdige kristallijne silicium zonnecellen en ingebouwde jaloezieën. Wanneer de jaloezieën naar beneden zijn, weerkaatsen ze zonlicht naar de achterkant van de zonnecellen, waardoor er meer energie wordt opgewekt. Het biedt drie standen. De eerste is als de jaloezieën opgeslagen zijn in de bovenbak (no boost), de tweede met de jaloezieën naar beneden en horizontaal (partial boost), de derde met de jaloezieën naar beneden maar dan verticaal zodat al het zonlicht geblokkeerd wordt (max boost). Gebruikers kunnen de jaloezieën automatisch aanpassen om meer energie op te wekken of de temperatuur en het licht in de kamer te regelen.

Hoe werkt het?

zonneramen model — Wanneer de jaloezieën naar beneden zijn, fungeren ze als reflector en wordt (een deel van) het zonlicht omgeleid naar de achterkant van de dubbelzijdige cellen. Bij een verticale stand geeft dat een hogere energieopbrengst dan bij een horizontale stand.

25% energietoename

De onderzoeksgroep bestaat naast TNO verder uit TU/e, glasbedrijf Pilkington Nederland en W/E adviseurs. Het afgelopen jaar hebben ze 12 kleine versies van dit raam getest bij de outdoor research faciliteit SolarBEAT in Eindhoven en 6 volledige ramen geïnstalleerd in het Experience Center van Pilkington in Enschede. Op zonnige dagen verhoogt het zonneraam de energieopbrengst met maximaal 25% met de meest reflecterende jaloezieën, vergeleken met een raam met slechts enkelzijdige zonnecellen zonder jaloezieën. Gemiddeld over het hele jaar is de energietoename ongeveer 13%. De resultaten van het systeem zijn onlangs gepubliceerd in een artikel voor het zonne-energie tijdschrift Solar RRL.

Volgende stappen

In de nabije toekomst zal de groep de impact van het zonweringssysteem op het zicht en de binnentemperatuur in het gebouw verder onderzoeken. De projectpartners overwegen ook een vervolgproject in een Europese context. Daarnaast ontwikkelen ze een nieuwe tool om gebouwontwerpen te verbeteren. Hierbij worden zonne-energieopwekking, binnenklimaat en CO₂-besparingen geoptimaliseerd door de verwarmings- en koelingsbehoeften te verminderen. Dit is uitdagend vanwege veranderende zonposities en wisselende patronen in kantoorbezetting (doordeweekse dagen versus weekenden), samen met individuele voorkeuren voor licht en temperatuur achter het ZIEZO-raam. Pilkington neemt ook stappen om het product op de markt te brengen.