Netcongestie verminderen met verticale zonnepanelen

Bifaciaal én verticaal

Bas van Aken, wetenschappelijk onderzoeker innovatieve zonneparken bij TNO, duikt dieper op de materie van VBS in. Toen hij bij TNO begon, bestond de standaard pv-technologie uit enkelzijdige panelen. Van Aken: ‘Door de pv-cellen bloot te stellen aan zonlicht van beide zijden en die tussen een glasplaat of doorzichtige folie in te kapselen, krijg je hogere opbrengsten, ook bij diffuus licht, heiig weer of tijdens de wintermaanden. Maar daarmee is de duckcurve nog niet opgelost. Tijdens de midi – na elf uur ’s morgens en half twee ’s middags (wintertijd) – produceren reguliere zonnepanelen maximaal. Aan de randen van de dag ligt de productie veel lager, terwijl juist dan veel stroom wordt gevraagd.’
De oplossing, met name voor netcongestie, is door de panelen verticaal neer te zetten. Van Aken licht toe: ‘TNO heeft een testveld in Petten met VBS. Dan staat de zon ’s ochtends op de ene kant van het dubbelzijdig paneel. Rond lunchtijd belicht de zon de bovenkant en daalt de opbrengst richting 15 procent. Maar als de zon na theetijd naar het westen gaat en lager komt te staan, neemt de opbrengst weer toe tot ruim 80 procent, net als ’s ochtends. Kijk je naar de productie over de gehele dag, dan krijg je geen duckcurve, maar een kameel. Opbrengsten worden dus gespreid en pieken in de middag geminimaliseerd.’

‘Opbrengsten worden gespreid en pieken in de middag geminimaliseerd’

Op de grond

Volgens de TNO-expert is VBS gunstig voor grondgebonden zonneparken. ‘Het meeste wat we nu weideland noemen’, vervolgt hij, ‘is grasland dat wordt geoogst als groengras of als hooi. Daarop zijn amper of geen koeien te vinden. Plaats je op grasland VBS, dan wordt de voetafdruk aanzienlijk kleiner, terwijl we daarmee wel heel veel energie opwekken. Natuurlijk is VBS schaduwgevoelig. Normaliter hebben we in ons land per vier meter zonnepaneel zo’n vijf meter grond. Als je die verticaal zou opstellen, dan moet je de hoogte in. Schuttingen van twee meter hoog willen we liever niet in ons landschap. De neiging is bovendien om zonnepanelen, voor de zichtlijnen, wat vlakker neer te leggen.’
Volgens Van Aken hoeft dat niet. Met minder hoog opgestelde VBS, zeg tussen 40 en 120 cm, vallen uitstekende resultaten te bereiken. ‘Kijk maar eens naar het aantal vollasturen’, zegt hij. ‘Een goed presterend zonnepaneel kan in ons land per jaar iets meer dan 1.100 uur aan vol vermogen leveren, uitgesmeerd over ruim 4.000 lichturen. Dit betekent dat de aansluiting, de kabel, meestal maar deels wordt gebruikt. Als je bifaciale zonnepanelen verticaal neerzet en een veel hoger vermogen aan zonnepanelen plaatst, dan is het mogelijk om meer dan 2.000 uren per jaar de kabel in vol vermogen te gebruiken.’
‘Het is een combinatie van AC/DC en het plaatsen van VBS en normale opstellingen achter dezelfde meter. Stel, je hebt een 10 MW aansluiting op AC. Daar kun je 10 MW zuid-pv op aansluiten. Dit geeft optimaal 1.100 uren vol vermogen. De huidige SDE⁺⁺-regeling gaat uit van een ­AC/DC-verhouding van 50 procent, dus twee maal zo veel DC-panelen als de aansluiting. Door VBS wordt de opbrengst over de dag gespreid. Een VBS opstelling met 50 procent AC/DC zal nog minder verliezen door piekscheren krijgen. Met de juiste verhouding van zuid en VBS, waardoor je het gat tussen de bulten opvult, kan je beter gebruik maken van de kabel.’

Opbouw van het lichtgewicht VBS-systeem.

Op daken

‘Voor de gebouwde omgeving is VBS wel een nichemarkt’, gaat hij door. ‘Verticale opstellingen werken goed bij gevels, tweezijdig wordt moeilijk. Architecten en installatiedeskundigen kunnen nadenken over plaatsing van VBS op balustrades, galerijflats of dakterrassen, waar zonlicht van twee kanten komt en waar het prettig is dat je er doorheen kunt kijken. Met onze collega’s aan de TU/e voeren we daarmee, op het dak van hun universiteit, momenteel experimenten uit.’
Een van de marktpartijen die zich op de combinatie van zonnepanelen en groendaken heeft gericht, is Sempergreen. Het bedrijf uit Odijk is een toonaangevende leverancier van duurzame kwaliteitsproducten voor bodembedekking, groene daken en gevels. Zowel in Nederland als in andere landen heeft het kwekerijen. In september 2024 ging Sempergreen de samenwerking aan met Over Easy Solar, een jonge Noorse onderneming die prefab VBS-units ontwikkelt, produceert en levert voor groene daken met lichtgewicht dakconstructies. Sempergreen is inmiddels Europees distributeur van hun lichtgewicht VBS-units.

‘VBS-systemen staan de vooravond van doorbreken’

Vegetatie en solar

‘Wij kijken allereerst naar welk type vegetatie het meest geschikt is voor welke omgeving’, zegt Kai van Gool, business development manager bij Sempergreen. ‘Dat kan een waterprobleem zijn of over biodiversiteit gaan. Vervolgens zoeken we daar de juiste vegetatie bij, vaak sedumplanten, maar steeds vaker een combinatie met andere vegetatiesoorten voor extensieve dak- en gevelbedekkingen. Met de bijenstichting en vlinderstichting hebben we verschillende onderzoeken gedaan om te kijken welk type vegetatie het meeste effect heeft. Tevens kijken we naar zo min mogelijk onderhoud op zo’n dak. De plant moet redelijk zelfvoorzienend zijn, in de winter ook groen blijven en ’s zomers bloeien om bijen en vlinders aan te trekken.’
Bij Sempergreen is de combinatie van groen en solar niet uit de lucht gevallen. Daar ging een lange periode aan vooraf. ‘Zo’n zeven jaar geleden zagen we al kansen voor die combinatie’, vervolgt hij. ‘De vraag is: hoe pak je dat aan? Bij een regulier zonnepaneel zit er amper ruimte tussen het zwarte dak en het paneel. Je moet dus een manier verzinnen om het paneel omhoog te brengen voor voldoende lichtinval en water; meer heeft groen niet nodig. Wij hebben montagesystemen waarbij de zonnepanelen omhoog worden gebracht voor voldoende licht, water en onderhoudsmogelijkheden.’
‘Vorig jaar kwamen we in contact met Over Easy Solar, een jong bedrijf waarvan de medewerkers vaak tientallen jaren in de zonnestroommarkt actief zijn. Zij beseften dat de combinatie van solar met groendaken een andere aanpak vereiste en kwamen op het idee om de zonnepanelen rechtop te zetten en het hele systeem zo licht mogelijk te maken.’ Dat was voor ons een eye opener. Toen is het balletje gaan rollen.’

Het vermijden van de duckcurve met VBS.

Lichtgewicht systeem

De meeste dakconstructies in ons land zijn niet ingericht om veel gewicht te dragen. De combinatie van VBS en groen geeft extra uitdagingen. Van Gool verduidelijkt: ‘De VBS-units van Over Easy Solar zijn extreem licht, hebben geen ballast nodig en wegen 11 kg per m². Als je dat combineert met ons lichtste groendak van 41 kg, dan zit je onder de 60 kg per m². Dat is absurd weinig. Daardoor kan je veel besparen op materiaal, arbeid, staalconstructies en dergelijke.’
Een recent voorbeeld is het eigen hoofdkantoor in Odijk. ‘Na het plaatsen van zonnepanelen kwamen we erachter dat we 10.000 kWh tekort kwamen om ons volledige verbruik duurzaam te dekken. Ons platte dak scheen daarvoor de perfecte locatie. Daarop lag al ons groendak van 41 kg per m². De dakconstructie kon echter maximaal 60 kg/m² aan. Met het gewicht van het groendak was het onmogelijk om extra zonnepanelen voor onze behoefte te plaatsen. De oplossing was Over Easy Solar. Met een gewicht van 11 kg/m² konden we alsnog ons dak benutten zonder risico van overbelasting. Helaas sneuvelden wel enkele stroken groen om deze VBS-units naar behoren te monitoren.’
Volgens Van Gool levert VBS door het groeneffect – de combinatie van straling, koeling en het albedo effect – weliswaar 30 procent hogere opbrengsten op ten opzichte van horizontaal geplaatste panelen, er zijn wel enkele zaken waar een installatiedeskundige rekening mee dient te houden. ‘Je moet je realiseren dat je op een groen dak, bij een combinatie met solar, veel minder VBS-panelen kwijt kunt, omdat je altijd het groen dient te respecteren, in welke vorm dan ook.’ De grootste fout die opdrachtgevers volgens hem kunnen maken, is de technici afzonderlijk van groenvoorzieners te laten werken.

Over Easy Solar unit in Dilbeek, Vlaams-Brabant (B).

Toekomst

TNO heeft niet specifiek gekeken naar de kenmerken van VBS voor ons energielandschap. Wel heeft het, net als andere onderzoeksinstellingen, verschillende toekomstscenario’s gemaakt van de Nederlandse energieopwek en -vraag. Wat gaat er met zonnestroom gebeuren als alle fossiele centrales worden afgeschakeld en windparken op zee operationeel zijn? Wat wordt de waarde van zonnestroom bij verschillende opstellingen?
Van Aken: ‘We zien dat de traditionele opstellingen – op het zuiden, oost-west, maar ook de volgsystemen waarbij de panelen naar de zon draaien – allemaal hetzelfde doen: als er veel stroom wordt aangeboden, dan dalen de prijzen. Alleen de verticale opstellingen doen het aanzienlijk beter. Die wekken stroom op als er meer vraag is, aan de randen van de dag als mensen douchen, koken of de auto opladen.’
De TNO-expert plaatst er wel een kanttekening bij. ‘VBS-systemen staan de vooravond van doorbreken. Ik denk echter wel dat als heel Nederland op VBS overstapt, ook die prijzen zullen dalen. Voor een stabiel, robuust energiesysteem is hoe dan ook opslag nodig. Dat kunnen batterijen zijn, dat kan waterstof worden. Zet je een batterijsysteem als achtervang bij een zonnepark, dan wil je dat ook weer zo vaak mogelijk gebruiken. Het blijft zoeken naar een balans, net als bij snelwegen en treinstellen. Tijdens de spits wil je een langere trein, een extra rijbaan. De rest van de dag heb je daar niets aan.’
Ondertussen ziet Van Gool dat VBS-units in combinatie met groendaken steeds meer worden toegepast. ‘Over hoeveel systemen en geïnstalleerd vermogen het gaat’, besluit hij, ‘kan ik niet zeggen. Wij hebben nu drie uitgevoerde VBS-projecten met Over Easy Solar, een paar dozijn staat voor 2025 op de planning. We zien dat er steeds meer architecten op intekenen, vanuit bouwbedrijven, gevraagd door gemeentes. Ik schat dat er nu bij ruim honderd projecten verticale, bifaciale zonnepanelen boven groendaken liggen. Dat aantal zal de komende jaren sterk toenemen.’ <<

Bronnen
- Rozentopf T., ‘Analysis of innovative system designs for a power market optimized PV portfolio in Germany’, Enervis Energy Advisors, Berlin (D), 2023.
- Szabo L., Moner-Gironda M., et al., ‘Impacts of large-scale deployment of vertical bifacial photovoltaics on European electricity market dynamics’, Nature, Springer Nature, London (UK), 2024.
- Ruijter F.J. de, Aken B. van, et al., ‘Call for a clear definition of agrivoltaics’, WUR, Wageningen, 2024.
- Hier, ‘Verticale zonnepanelen Culemborg’, Klimaatstichting Hier, Utrecht, 2022.

Tekst: Tseard Zoethout
Fotografie: Sempergreen, Solarix, Solar Batteries

Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief