Een zonnepaneel of PV-paneel (van het Engelse 'Photo-Voltaic') is een paneel dat stralingsenergie van de zon omzet in elektriciteit. Hiertoe wordt een groot aantal fotovoltaïsche cellen op een paneel gemonteerd. Ook de zonnecollector wordt soms tot de zonnepanelen gerekend, maar deze is op een ander principe gebaseerd, namelijk opwarming van een stromend medium, meestal water.

Bouw en werking

Zonnecellen zijn meestal gemaakt van silicium. Dat silicium bestaat uit twee lagen. Onder invloed van licht gaat er tussen de twee lagen een elektrische stroom lopen. Daarom heten zonnepanelen ook wel fotovoltaïsche cellen (Grieks phos: licht, en Volt naar de eenheid van elektrische spanning). Afgekort wordt gesproken van PV-systemen. Een andere vorm van PV zijn de elementen gemaakt met de dunnelaagtechnologie. Hierbij wordt gebruikgemaakt van amorf silicium. Deze elementen hebben een lager rendement, maar zijn ook beduidend goedkoper. Het rendement van gangbare zonnecellen ligt tussen ca. 5 en 15%, waarbij de cellen met betere rendementen wel meestal onevenredig veel duurder zijn.

Fotovoltaïsche zonnepanelen benutten zonlicht of daglicht, waarbij door de absorptie van fotonen in de zonnecellen een spanning ontstaat die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. De fotovoltaïsch opgewekte stroom kan aan het lichtnet geleverd worden (netgekoppeld systeem), in accu's opgeslagen worden (voor verlichting of bijvoorbeeld voor communicatiesystemen op afgelegen plekken) of direct gebruikt worden om bijvoorbeeld een pomp aan te drijven (autonoom systeem).

De opbrengst van een zonnepaneel en/of een zonneboiler is niet alleen afhankelijk van de grootte, maar ook van de hellingshoek van het dak en de stand van het dak. Als de hellingshoek tussen de twintig en zestig graden ligt en het paneel op het zuiden is gericht, is de opbrengst optimaal.

Ook als het bewolkt is, werkt een zonnecel. Wolken houden slechts een deel van het zonlicht tegen, de rest van de stralen verspreiden ze. Aan de Franse Riviera, waar veel minder bewolking is, levert de zon toch slechts 1,5 keer zoveel energie als in Nederland.

Elektriciteitsnet

Sommige zonnepanelen worden via een inverter aan het elektriciteitsnet gekoppeld, andere slaan overtollige energie op in een accu. Voor de tweede mogelijkheid wordt vooral gekozen op plekken waar het elektriciteitsnet ontbreekt of een aansluiting te duur is. De accu's moeten natuurlijk wel voldoende capaciteit hebben om een paar donkere dagen te overbruggen. Systemen die aan het elektriciteitsnet zijn gekoppeld sluizen de energie die niet wordt gebruikt door naar het energiebedrijf. In dat geval loopt de elektriciteitsmeter terug zolang in huis minder elektriciteit wordt gebruikt dan het zonnepaneel levert. Systemen die aan het elektriciteitsnet gekoppeld worden zijn netgekoppelde decentrale opwekkers.

Kosten

De terugverdientijd voor fotovoltaïsche zonnepanelen ligt anno 2006 rond de 30 jaar. De levensduur, afhankelijk van de kwaliteit, ligt tussen de 30 en 45 jaar voor zonnepanelen met kristallijne cellen en tussen de 5 en 15 jaar voor panelen op basis van amorf silicium. Tot 2004 werd in Nederland veel geïnvesteerd in zonne-energie, maar het abrupt stopzetten van subsidie heeft hier een eind aangemaakt. In andere Europese landen wordt nog wel veel geïnvesteerd in zonnepanelen omdat deze op lange termijn zinvol zijn. Niet alleen vanuit milieu-oogpunt, maar met de stijgende stroomprijs (tussen 2000 en 2004 met 8% per jaar en in 2005 met 12%), toenemend ook vanuit economisch oogpunt.

Een zonnepaneel kost ongeveer €600 per 100 Wp (prijspeil 2006). Een PV paneel levert in Nederland per 100 Wp op jaarbasis ca. 80 kWh. Elektriciteit kost €0,21 per kWh (NL, 2005). De jaarlijkse besparing bedraagt dus €17 per 100 Wp. Een paneel verdient zich daarom volgens de huidige stand van zaken in 33 tot 40 jaar terug. Als de elektriciteitsprijs stijgt zal deze tijd korter worden.

Deze berekening gaat er van uit dat er dichtbij een stopkontakt beschikbaar is. Op afgelegen plaatsen, waar geen elektriciteitsnet beschikbaar is kan het wel degelijk kosteneffectief zijn om een zonnepaneelinstallatie te installeren, vooral bij kleine vermogens waar een dieselgenerator te veel van het goede zou zijn. Men vindt zonnecellen dan ook al vaak op plaatsen waar een net niet voorhanden is, bijvoorbeeld op zeiljachten, boeien, palen langs de weg of op draagbare voorwerpen zoals rekenmachines.

Toepassing

In verhouding tot conventionele energiebronnen zijn zonnepanelen dus duur in aanschaf en slechts op lange termijn kostenbesparend. Van de wereldwijde energiebehoefte wordt slechts een zeer klein deel opgewekt met zonnepanelen. In Duitsland, Japan, Australië, Canada en de Verenigde Staten staan enkele grote zonnepaneelinstallaties die veelal door overheden zijn gesubsidieerd.

Een gebied waar zonnepanelen op grote schaal zeer succesvol worden toegepast is de ruimtevaart. Ruimtevaartuigen in een baan om de Aarde en met bestemmingen in het binnenste deel van het zonnestelsel worden veelal uitgerust met zonnepanelen. Voor bestemmingen verder dan Mars kunnen zonnepanelen onvoldoende energie opwekken als gevolg van het zwakke zonlicht en zijn dus andere systemen zoals bijvoorbeeld radioisotoopgeneratoren beter geschikt.

Opbrengst

De opbrengst van een zonnepaneel is afhankelijk van een aantal factoren:

- Oppervlak: lengte maal breedte. Maar ook hoe de panelen aan elkaar zijn bevestigd (parallel of serieel).
- Rendement; het percentage van de energie in het op het zonnepaneel vallende zonlicht dat wordt omgezet in elektriciteit. Verschillende typen zonnecellen hebben een verschillend rendement. Door onderzoek en ontwikkeling stijgen de rendementen nog voortdurend.
- Het achterliggende systeem; bij een autonoom systeem speelt de grootte van het opslagsysteem een belangrijke rol. Wanneer dit vol is kan er namelijk geen energie meer bij. Het paneel werkt dan voor niks.
- Zoninstraling; de hoeveelheid opvallend zonlicht bepaald in belangrijke mate de opbrengst. Bewolking zorgt voor een afname en in gebieden dicht bij de evenaar is de opbrengst hoger dan in meer gematigde gebieden.
- Hellingshoek; een zonnepaneel levert de hoogste opbrengst wanneer zonlicht er loodrecht opvalt.

Om het vermogen van zonnepanelen te kunnen vergelijken zijn er standaardcondities opgesteld: instraling van 1000 Watt/m2, luchtmassa van 1,5 en een celtemperatuur van 25°C. Het vermogen onder deze condities wordt het piekvermogen genoemd en wordt geschreven als Wp.

Ontwerpen van gebouwen met pv-installaties

Probleem
Het zodanig ontwerpen van gebouwen met pv-installaties dat de effectiviteit van de zonnepanelen is gewaarborgd.

Achtergrond informatie
Naast de bekende gevelbekledingen en dakbedekkingen kunnen op verschillende plaatsen in de bebouwing zonnepanelen worden toegepast. Door de specifieke uitstraling is het voor stedenbouwkundigen en architecten een uitdaging om zonnepanelen op een esthetisch verantwoorde manier te integreren in woning en kantoorgebouwen. Om tot een goede renderend pv-systeem te komen zijn uiteenlopende ontwerpaspecten van belang.

Aandachtspunten
Ontwerp
Betrek in het ontwerp de bereikbaarheid van de zonnepanelen in verband met onderhoud. Zorg er tegelijkertijd voor dat de panelen onbereikbaar blijven voor dieven. Omvormers in grotere pv-projecten worden in een aparte ruimte geplaatst, al dan niet los van de woningen. Ze zijn alleen toegankelijk voor de eigenaar/beheerder van het pv-systeem.

Juridische aandachtspunten
Het is belangrijk te weten wie de eigenaar van het pv-systeem is; het energiebedrijf of de bewoner. Als het energiebedrijf eigenaar is, gebruikt deze het dak als productiemiddel. De geproduceerde stroom gaat rechtstreeks naar het elektriciteitsnet. Het energiebedrijf sluit daartoe een overeenkomst met de eigenaar/bewoner, waarin het recht van opstal op het dak van de woning is vastgelegd. Bij huurwoningen zal dit opgenomen moeten worden in de huurovereenkomst. Let in zo'n overeenkomst op:

- bereikbaarheid van de installatie (voor onderhoud en onderzoek);
- afwikkeling van schade aan de rest van de woning die mogelijk door de pv-installatie wordt veroorzaakt;
- afwikkeling van schade aan de pv-installatie zelf;
- procedures voor het geval dat het energiebedrijf de installatie zou willen weghalen;
- procedures ingeval het energiebedrijf de installatie wil overdoen aan de eigenaar/bewoner.

Een bewoner kan eigenaar zijn van een pv-systeem, wanneer de pv-installatie per woning is geïnstalleerd en de geproduceerde energie ten goede komt aan de bewoner. De eigenaar/bewoner zal dan met het energiebedrijf een overeenkomst moeten sluiten over het terugleveren van overtollige elektriciteit aan het openbaar net. In veel gevallen krijgt de bewoner toestemming voor teruglevering van elektriciteit aan het energiebedrijf tegen kleinverbruikerstarief.

Aandachtspunten EPC
Mocht de opgewekte energie uit de zonnepanelen niet ten goede komen aan de bewoners, dan mag de pv-installatie niet in de energieprestatieberekening worden meegenomen. Als het systeem wel in de berekening wordt meegenomen, zijn uitvoering en grootte van de installatie samen met het type woning bepalend voor de EPC-verlaging. Deze varieert tussen 0,03 en 0,2. De exacte bepaling is mogelijk met behulp van de bepalingsmethoden in NEN 5128 en NEN 2916.

Oplossingsrichtingen

Oriëntatie
De oriëntatie van zonnepanelen heeft een grote invloed op de energie-opbrengst. Een zuid-oriëntatie levert de optimale opbrengst. Bij een zuidoost- en zuidwest-oriëntatie treedt slechts een minimaal verlies op. Bij plaatsing van zonnepanelen op platte daken is het gemakkelijker een optimale oriëntatie te kiezen. Bijkomend voordeel is dat de vormgeving van het gebouw niet wordt beïnvloed.

Hellingshoek
Kies voor een optimale energie-opbrengst van zonnepanelen in de ontwerpfase. Ga zo mogelijk uit van een hellingshoek van 36°. Bij plaatsing van zonnepanelen op platte daken is het gemakkelijker een optimale hellingshoek te kiezen.

In dichter bebouwde gebieden kan een kleinere hellingshoek verstandig zijn om de kans op beschaduwing te verkleinen. Om vervuiling op de zonnepanelen tegen te gaan, moet de hellingshoek minstens 20° bedragen. zonnepanelen met een nog kleinere helling worden te weinig schoongespoeld door hemelwater en moeten dus regelmatig worden gereinigd.

Ventilatie
Achter zonnepanelen in een hellend dak moet een luchtspouw worden opengehouden die aan boven- en onderzijde in verbinding staat met de open lucht. Hierdoor ontstaat een natuurlijke ventilatie. Dit moet voorkomen dat de temperatuur van de panelen te hoog oploopt: de energie-opbrengst neemt bij hogere temperatuur namelijk af.

Neem maatregelen om deze spouw te beschermen tegen ongedierte, vogels en vervuiling. Het is belangrijk dat het dak onder de luchtspouw dampdicht is, omdat anders waterdamp vanuit de woning op de achterzijde van de panelen condenseert. Dit betekent dat aan de warme zijde van de isolatie een dampremmende laag moet worden aangebracht en aan de koude zijde een waterwerende dampdoorlatende laag.
Houd er rekening mee dat een pv-systeem bestaande uit zonnepanelen in kassenbouwprofielen, niet 100% waterdicht is. Doordat de panelen 's nachts kouder zijn dan de omgeving, treedt bovendien condensvorming op aan de achterzijde van de panelen. Zorg er daarom voor dat het dak waterwerend en dampdoorlatend is.

Beschaduwing
Schaduw beperkt de opbrengst van een pv-systeem. Elke afzonderlijke zonnecel fungeert als een schakel die de opgewekte elektriciteit doorgeeft. Schaduw op één of meerdere cellen kan zo'n schakel verbreken, waardoor de zonnepanelen die op de string zijn aangesloten niet goed presteren. Dakkapellen, schoorstenen en dakdoorvoeren veroorzaken per definitie schaduw op daken.

Geluidsoverdracht
Voorkom ongewenste flankerende geluidsoverdracht door er bij het detailleren rekening mee te houden dat de pv-installatie boven woningscheidende wanden wordt onderbroken. Dit is te realiseren door juist op die plaats een pasgoot te projecteren.

Bekabeling
De doorvoeren voor kabels moeten, ter voorkoming van vochtproblemen in de dak of gevelconstructie, water-, lucht- en dampdicht worden afgewerkt. Essentieel daarbij is dat de bekabeling via een manchet luchtdicht wordt aangesloten op de dampremmende laag aan de binnenzijde van de constructie. Houd er bij de detaillering rekening mee dat elektrische bekabeling, indien blootgesteld aan de UV-straling van de zon, hard kan worden. Dat zou op termijn kunnen leiden tot kabelbreuk en kortsluiting. Verder moet de bekabeling onbereikbaar zijn voor knaagdieren, vogels en insecten.

Inverterruimte
Situeer de ruimte voor de inverter(s), ook wel omvormers genoemd, zo dicht mogelijk bij de zonnepanelen. Dat beperkt het verlies van energie via de kabels. Houd rekening met de warmte-ontwikkeling in de omvormer (tot 10% van het geïnstalleerde vermogen). Goede ventilatie van de omvormer kan oververhitting voorkomen.

Plaatsing van zonnepanelen op platte daken

Probleem
Het juist toepassen van zonnepanelen op platte daken.

Achtergrond informatie
Platte daken zijn bij uitstek geschikt voor het plaatsen van zonnepanelen. De panelen zijn eenvoudig in de ideale hellingshoek en in de richting van de zon te plaatsen. De zonnepanelen op platte daken veranderen het aanzicht van een woning of gebouw meestal niet omdat ze vanaf de straat vrijwel onzichtbaar zijn. Hierdoor zullen nagenoeg nooit problemen met het afgeven van bouwvergunningen ontstaan. Verder kunnen de zonnepanelen altijd in een optimale oriëntatie en hellingshoek worden geplaatst. Dit komt de elektriciteitsproductie ten goede. Bij gebruik van het dak voor zonnepanelen is aandacht voor enkele kritische factoren van belang.

Aandachtspunten
- De dakdoorvoeren voor kabels moeten, ter voorkoming van vochtproblemen in de dakconstructie, water-, lucht- en dampdicht worden afgewerkt. Essentieel daarbij is dat de bekabeling via een manchet luchtdicht wordt aangesloten op de dampremmende laag aan de binnenzijde van de dakconstructie.
- Gebruik om het gewicht van het pv-systeem te verdelen tegeldragers onder de draagconstructie, ter voorkoming van het indrukken en beschadigen van het dak.
- Breng het grind na montage van het daksysteem weer op de plaats terug, in verband met bescherming van de dakbedekking tegen UV-straling.
- Zorg dat het regenwater op het dak onbelemmerd (door het zonne-energiesysteem) blijft doorstromen naar de afvoer.
- En ‘last but not least’: maak goede afspraken over de garantieverplichtingen met het bedrijf dat het dak gemonteerd heeft!

Oplossingsrichtingen

Constructie
Speciaal ontwikkelde platdakconsoles en andere draagconstructies maken het mogelijk de zonnepanelen eenvoudig in de ideale positie en in de richting van de zon te plaatsen. Platte daken zijn bij uitstek geschikt voor het plaatsen van zonnepanelen. De console kan los op het dak staan als men deze verzwaart met tegels of grind: ‘ballastgewicht’. Het dak moet wel bestand zijn tegen het gewicht van de verzwaarde constructie: de zonnepanelen, de draagconstructie en het ballastgewicht. Het noodzakelijke ballastgewicht is sterk afhankelijk van de toepassingssituatie en wordt gebaseerd op drie zogenaamde ‘bezwijkingsoorzaken’: kantelen, optillen en verschuiven van het pv-systeem. Voor elk van deze bezwijkingsoorzaken wordt vervolgens het benodigde ballastgewicht bepaald. De hoogste waarde van deze drie is bepalend voor het minimaal vereiste ballastgewicht.

In de NVN 7250 staat in Bijlage B een methode voor de berekening van het benodigde ballastgewicht. Dit gewicht wordt in hoofdzaak bepaald door vier factoren:

- locatie en gebouwvorm- en hoogte waarop het pv-systeem is geplaatst;
- uitvoering van het systeem, zoals de hoek waaronder de panelen zijn geplaatst en de uitvoering van de draagconstructie (open of gesloten);
- plaats van het pv-systeem op het dak (vlak bij rand of in het midden); omdat zich bij de rand onvoorspelbare windeffecten kunnen voordoen, kan men beter voldoende afstand houden (minimaal 1 meter) van de rand;
- wrijving tussen de pv-draagconstructie en de ondergrond, wat afhankelijk is van de toegepaste materialen.

De wrijvingsweerstand tussen draagconstructie en dakoppervlak wordt sterk bepaald door de toegepaste materialen. In de NVN 7250 is hiervoor een veilige waarde aangehouden van 0,3. Indien dit leidt tot een te hoog ballastgewicht voor de betrokken constructie, is het wenselijk om de daadwerkelijke wrijvingsweerstand te laten onderzoeken.

Op de console, vervaardigd van polyethyleen, is een zonnepaneel te monteren. Door de vorm van de bak ligt het zonnepaneel na plaatsing in de ideale hellingshoek. Door meerdere consoles naast elkaar te plaatsen kunnen rijen zonnepanelen op een plat dak worden geplaatst. Men hoeft de consoles, indien ze met ballast worden gevuld, niet aan het dak te verankeren.

Bij geballaste systemen blijft de bestaande dakconstructie door het plaatsen van de zonnepanelen in stand. Problemen met daklekkages door het monteren van de pv-systemen komen dan niet voor. Als de onderliggende dakconstructie echter te zwak is om de geballaste pv-systemen te kunnen dragen, kan men het systeem ook aan het dak bevestigen. Ook hier geldt dat de bevestiging stevig genoeg moet zijn om de berekende windbelasting aan te kunnen.

Optimale afstand
Als de rijen zonnepanelen op het platte dak (‘arrays’) te dicht op elkaar staan, worden ze door elkaar beschaduwd. Hierdoor neemt de energieopbrengst af. Als ze echter te ver van elkaar af zijn geplaatst, wordt onvoldoende gebruik gemaakt van de beschikbare oppervlakte en neemt ook de energieopbrengst af . Er is dus een optimale afstand tussen de paneelrijen. Hierbij is de energieopbrengst maximaal in relatie tot het beschikbare dakoppervlak.

Rekenvoorbeeld: een zonnepaneel met een lengte van 1,4 meter, dat onder een hellingshoek van 15° wordt geplaatst, moet volgens de tabel een verhouding tussen lengte en afstand van 2,0 hebben. De optimale afstand tussen de rijen is dus 2,0 * 1,4 = 2,8 meter. Let op, de afstand tussen de paneelrijen wordt gemeten tussen de onderzijden van de betreffende zonnepanelen.

Plaatsing van zonnepanelen op hellende daken

Probleem
Het juist toepassen van zonnepanelen in of op hellende daken.

Achtergrond informatie
Zowel bij nieuwbouw als bij renovatie is het toepassen van pv-systemen een interessante mogelijkheid om de EPC van een gebouw te verlagen. Het dak is een gunstige en logische plaats voor de zonnepanelen. Bij hellende daken kan men het pv-systeem zowel op het dak, dus boven de bestaande dakbedekking, als geïntegreerd in het dak monteren. De eerstgenoemde plaatsingsmethode past men vaak toe bij bestaande woningen. Bij nieuwbouwwoningen wordt meestal voor een geïntegreerde aanpak gekozen.

Aandachtspunten
Hellingshoek
Als de hellingshoek van de zonnepanelen groter is dan 20° worden ze automatisch door hemelwater schoongespoeld: ‘natuurlijke schoonspoeling’. Wel moet men af en toe (eenmaal per jaar) controleren op hardnekkig vuil, zoals vogelpoep en algaanslag dat zich meestal aan de onderzijde van het paneel tegen het frame bevindt. Deze controle/schoonmaakbeurt kan het beste in het begin van het voorjaar plaatsvinden, omdat dan de periode met de hoogste opbrengst begint.

Bekabeling
Men moet speciale aandacht besteden aan de dakdoorvoeren voor de bekabeling. Om vochtproblemen in de dakconstructie te voorkomen moeten deze doorvoeren water-, lucht- en dampdicht worden afgewerkt. Essentieel daarbij is dat de bekabeling via een manchet luchtdicht wordt aangesloten op de dampremmende laag aan de binnenzijde van de dakconstructie.

Ventilatie en vervuiling
Tussen het oorspronkelijke dak en het frame van de zonnepanelen moet voldoende ruimte aanwezig zijn: bij voorkeur minimaal 6 cm. Die ruimte is noodzakelijk voor voldoende ventilatie en het voorkomen van vervuiling door bladeren die tussen het dak en frame blijven hangen.

Geluidsoverdracht
Pv-systemen die over meerdere woningen doorlopen kunnen de geluidsoverdracht tussen de woningen bevorderen. Door de panelen ter plaatse van de woningscheidende wand te ontkoppelen is de overdracht van geluid te beperken. Dit kan met behulp van dubbele opsluitingsprofielen en een pasprofiel.

Combinatie met zonnecollectoren
Bij het in combinatie toepassen van zonnepanelen en zonnecollectoren moeten rekening worden gehouden met een verschil in dikte. Panelen hebben doorgaans een dikte van 70 mm, terwijl de collectoren circa 110 mm dik zijn.

Condensatie
Tegen de onderzijde van zonnepanelen kan gemakkelijk condensatie optreden, zowel door damp vanuit de woning als door nachtelijke uitstraling. Om te voorkomen dat dit leidt tot lekkage in het bouwwerk moet er - zeer zorgvuldig - een waterkerend dampdoorlatend membraan worden aangebracht. Speciale aandacht verdienen daarbij de overlappen. De profielen van het panelensysteem moeten worden voorzien van lekgaatjes om het condensvocht af te voeren.

Oplossingsrichtingen

Op het dak
De zonnepanelen worden in een draagconstructie gelegd die men op het hellende dak aanbrengt. Voordeel van deze methode is dat de draagconstructie met zonnepanelen niet waterdicht hoeft te zijn. De oorspronkelijke dakbedekking blijft immers in stand.
Voor de montage zijn verschillende systemen verkrijgbaar. Vaak worden haakconstructies toegepast. Daarbij worden er speciale haken onder de dakpannen aan de gordingen en/of daklatten vastgezet. Op de haken monteert men boven de dakpannen een profielsysteem. Op het profielsysteem bevestigt men vervolgens de zonnepanelen.
In plaats van haakconstructies kan men ook dakpannen met opzetstukken toepassen. Op deze opzetstukken zijn de draagprofielen te bevestigen, waarop de zonnepanelen worden gemonteerd.

Geïntegreerd
Bij integratie van een pv-systeem in een hellend dak doet het pv-systeem tevens dienst als waterkering: ‘het mag niet gaan lekken’. Daarnaast mag het systeem de warmteweerstand en de geluidsisolatie van de dakconstructie niet nadelig beïnvloeden. De bestaande functies van het dak mogen dus door het toepassen van een geïntegreerd pv-systeem niet verloren gaan. Een geïntegreerd systeem is dan ook meestal duurder dan een opbouwsysteem.

Voor de integratie van zonnepanelen in daken zijn diverse mogelijkheden beschikbaar. Enkele voorbeelden zijn:

- prefab dakmodules;
- zonnepanelen in de dakpanvorm;
- pv-voldaksystemen.

Prefab dakmodules
Bij prefab dakmodules worden speciale dakonderplaten (‘intersoles’) toegepast, waarop zonnepanelen worden aangebracht. Deze dakconsoles moeten waterdicht aansluiten op de omringende dakpannen. Voor de meest gangbare dakpannen zijn passende consoles beschikbaar. De consoles zijn gemaakt van weerbestendige kunststof. Samen met de zonnepanelen fungeren de dakconsoles als dakbedekking voor een hellend dak met dezelfde weersbestendigheid en duurzaamheid als de normale dakpannen.
De pv-systemen van prefab dakconsoles kan men fraai in de dakconstructie inbouwen. Het installeren van geïntegreerde zonnepanelen is een nauwkeurig werk. Onvolkomenheden kunnen al snel leiden tot lekkages. Daarnaast moet men met dezelfde factoren rekening houden als bij de opbouwsystemen van hellende daken.

zonnepanelen in de dakpanvorm
Pv-dakpannen zijn zeer fraai in een dakconstructie te integreren en volledig te combineren met bestaande dakpannen. Mits de pv-dakpannen goed aansluiten op de bestaande dakpannen ontstaat een dakconstructie die waterdicht is. zonnepanelen in de vorm van dakpannen zijn eenvoudig te monteren omdat de montagetechniek bekend is bij dakdekkers. Bovendien hebben deze pv-systemen een gering gewicht en zijn ze klein van afmeting, waardoor ze gemakkelijk hanteerbaar zijn.
Nadelig zijn de vele kabelaansluitingen die tussen de pv-pannen moeten worden gemaakt; dit maakt de montage bewerkelijk en vergroot de kans op slechte contacten waardoor één of meerdere pv-dakpannen (‘string’) kunnen uitvallen. Voor beschaduwde gedeelten van het dak kan men uit esthetisch en kostenoogpunt dummy dakpannen toepassen, die qua uiterlijk identiek zijn aan de pv-dakpannen.

Pv-voldaksystemen
De ultieme vorm van een geïntegreerd systeem is een hellend dak dat volledig uit zonnepanelen bestaat. Omdat het dak integraal onderdeel vormt van het woningontwerp, kan het er bijzonder fraai uitzien. Dit type systeem is met name geschikt voor nieuwbouw of vergaande renovatie. Het dak is al in de fabriek in prefab te vervaardigen en is te voorzien van de noodzakelijk frames en bedrading voor de zonnepanelen. Dit verhoogt de kwaliteit en verlaagt de kosten.

Opname van zonnepanelen in gevels

Probleem
Het juist toepassen van zonnepanelen in gevelsystemen.

Achtergrond informatie
Gevelbekleding van zonnepanelen is uitermate geschikt voor de utiliteitsbouw. Door zijn hightech en milieubewuste uitstraling heeft een dergelijk pv-systeem een grote onderscheidingswaarde. Daarnaast zijn de architectonische vrijheden vele malen groter dan bij dakintegratie, doordat de zonnepanelen analoog aan standaard gevelbeplating zijn toe te passen. Bovendien zijn de zonnepanelen als zonwering toe te passen. Tot slot kan dit systeem vaak in prijs concurreren met de gebruikelijke gevelbekleding, zoals natuursteen.

Aandachtspunten
Bij toepassing van een pv-systeem als gevelbekleding ontstaat altijd een instralingsverlies. Dit komt door de afwijking ten opzichte van de optimale hellingshoek. Het rendement van pv-systemen in gevels ligt daarom al gauw circa 30 procent lager dan van een pv-systeem op een hellend dak, onder de optimale hoek en dezelfde oriëntatie. Bovendien is de kans op beschaduwing bij pv-systemen als gevelbekleding groter. Hierdoor kan de opbrengst nog verder afnemen.
Om vervuiling van de zonnepanelen in gevelbekleding tegen te gaan, moeten ze regelmatig worden schoongemaakt. Automatische reiniging door regenwater is niet mogelijk door de geringe hoeveelheid regenwater dat op een verticale gevel valt. Wel zijn de zonnepanelen in dit geval mee te nemen in het reguliere reinigingsprogramma voor de beglazing.
Belangrijke knelpunten zijn de kabeldoorvoeren naar binnen toe. De kabels zullen door de gevel heen naar binnen moeten worden geleid, zonder een koudebrug te veroorzaken. De junctionbox en bekabeling moeten bestand zijn tegen de weersinvloeden.

Oplossingsrichtingen

Pv-systemen als gevelbekleding zijn leverbaar voor drie gevelvarianten:

- koude gevel;
- warme gevel;
- vliesgevel.

Koude gevel
Bij de koude gevel worden de zonnepanelen aangebracht op het binnenspouwblad, meestal van beton of metselwerk. De gevel is hier massief en voorzien van een gevelbeplating, die kan bestaan uit zonnepanelen. Tussen de gevelbekleding en de massieve muur zit bij systemen met een onderconstructie een spouw. Dit resulteert in een koude gevel met een geventileerde luchtspouw. Door de ventilatie blijven de zonnepanelen koel, wat gunstig is voor het rendement van de panelen.

Warme gevel
Door sandwichpanelen voor het binnenspouwblad op te hangen, ontstaat een spouw die niet met buitenlucht wordt geventileerd. De zonnepanelen die op de sandwichpanelen zijn gemonteerd, worden dan niet gekoeld. De temperatuur van de zonnepanelen kan daardoor hoog oplopen, waardoor het rendement afneemt.

Vliesgevel
Een vliesgevel is een compleet afgewerkte geïsoleerde gevelconstructie, die alleen wordt bevestigd aan vloeren en eventueel aanwezige kolommen. Vliesgevels worden vaak voor ramen of galerijen geplaatst in utiliteitsgebouwen en flats.
De vliesgevel kan doorzichtige en niet-doorzichtige elementen bevatten. Voor beide gevelonderdelen kan men zonnepanelen toepassen. Om voldoende daglichttoetreding te bewerkstelligen worden de zonnepanelen in vliesgevels vaak afgewisseld met panelen van dubbelglas.

Veilig monteren en installeren van zonnepanelen op daken

Probleem
Het creëren van veilige omstandigheden voor montage en installatie van zonnepanelen op hoogte.

Achtergrond informatie
Werken op hoogte is risicoverhogend. Het belang van veiligheid kan bij dakwerkzaamheden dan ook niet vaak genoeg worden benadrukt. Dit geldt dus ook voor de montage van pv-systemen. Immers, zonnepanelen worden nagenoeg altijd op een dak of aan een gevel gemonteerd. Ongeveer de helft van alle dodelijke ongevallen in de werksituatie doet zich voor bij werkzaamheden op hoogte. Hoewel de kans op een ongeluk niet veel groter zal zijn dan bij het werken op de begane grond, zijn de gevolgen ervan meestal veel ernstiger. Bij zonnepanelen spelen meerdere veiligheidsaspecten. Het werken op hoogte in combinatie met grote oppervlakten en elektrische spanning zorgen voor risicovolle omstandigheden. Zorgvuldige veiligheidsmaatregelen zijn daarom zeker noodzakelijk.

Aandachtspunten
Elektriciteit
In installaties waarvoor de norm NEN 3140 ‘Bedrijfsvoering van elektrische installaties - Aanvullende Nederlandse bepalingen voor laagspanningsinstallaties’ van toepassing is, mogen alleen elektrotechnisch deskundigen of voldoende opgeleide personen werkzaamheden verrichten. Personen die in een arbeidsorganisatie werkzaamheden verrichten aan of met elektrische installaties of elektrisch gereedschap moeten zijn aangewezen conform de in deze norm aangegeven procedure.

Werken op hoogte
Beperk de werkzaamheden op hoogte zoveel mogelijk. Door goed ontwerp en/of slimme toepassingen van materialen kan veel van het werk elders worden voorbereid. Laat u niet verrassen door de wind, zeker niet op een hellend dak. Zonnepanelen zijn veel groter dan dakpannen en kunnen dus onverwacht veel wind vangen.
Werk bij voorkeur met minimaal twee personen, zeker op een hellend dak. Gebruik de juiste hulpmiddelen als ladders, steigers, verankeringen, etc. Als het echt niet mogelijk is om veilig te werken, doe dit dan niet.

Oplossingsrichtingen

Veilig werken op hoogte
Er is een aantal regels en veiligheidsvoorschriften van toepassing op het werken op hoogte. Deze zijn vastgelegd in Arbo-informatieblad AI-15. Er moeten voorzieningen aanwezig zijn en men moet maatregelen hebben getroffen om te voorkomen dat personen of voorwerpen van een hoogte kunnen vallen. Daarnaast moeten er maatregelen zijn om te voorkomen dat vallende voorwerpen schade en/of letsel tot gevolg hebben. Ook moet men een Veiligheid- en gezondheidsplan (V&G plan) en een Risico- en Evaluatieplan (R&E plan) hebben opgesteld.
Naast de algemene maatregelen is het bij zonnepanelen van belang rekening te houden met de oppervlakte van de panelen en mogelijk optredende schrikreacties door elektrische spanning.

Veilig werken met elektriciteit
Bij het monteren van zonnepanelen hebben we te maken met of werken we in de omgeving van elektrische spanningvoerende delen. Bij het werken aan zonnepanelen doet zich de bijzondere situatie voor dat de spanningsbron niet op normale wijze te schakelen is. Immers, zolang er licht op de zonnepanelen valt, zal er spanning worden opgewekt. Het afschermen van het zonnepaneel om het spanningsloos te maken is vaak niet praktisch. Dit kan opgelost worden met de volgende maatregelen:

- werk met éénaderige kabel (de + en – aansluiting);
- isoleer de uiteinden van alle gelijkstroomkabels goed;
- voer alle gelijkstroomkabels dubbelgeïsoleerd uit;
- scheid de + en – kabels goed van elkaar door ze apart te bundelen;
- werk met aanrakingsveilige connectoren.

Klasse-II-systemen hoeven niet te worden geaard. Toch kan er door capacitieve koppeling in de omvormer een spanning op het frame van het zonnepaneel komen te staan. Deze spanning is niet gevaarlijk, maar kan wel een schrikreactie teweeg brengen. Om dit te voorkomen kunnen zonnepaneel en ondersteuningconstructie daarom toch beter worden geaard.

Uit veiligheids- en service oogpunt moet in de buurt van de omvormer een mogelijkheid zijn om de zonnepanelen te scheiden van de omvormer (bijvoorbeeld schakelaar of stekers). Ook moet volgens NEN 1010 een schakelmogelijkheid aanwezig zijn om de omvormer te scheiden van het elektriciteitsnet.