In Rosmalen in de provincie Noord-Brabant staat het geluidsscherm van de toekomst. Het is uitgerust met 2 verschillende soorten geïntegreerde dunnefilm zonnepanelen, Een daarvan is een absolute wereldprimeur: dubbelzijdige CIGS-zonnecellen. De testopstelling wordt de komende 12 maanden uitvoerig gemonitord en dat is een belangrijke stap om PV-geluidsschermen tot een standaardonderdeel van het straatbeeld te maken. ‘Het ideale plaatje is dat je landschapsarchitecten in de nabije toekomst maximale ontwerpvrijheid kunt bieden’, stelt Stijn Verkuilen, innovatiemanager bij bouwbedrijf Heijmans.

Het geluidsscherm in Rosmalen is ontwikkeld binnen het Europese innovatieproject Rolling Solar waarin diverse consortiumpartners samenwerken aan innovatie rond de integratie van zonnecellen in de publieke infrastructuur.

Proefinstallaties

Het Rolling Solar-project wordt uitgevoerd in het kader van het samenwerkingsprogramma Interreg V Euregio Maas-Rijn. Er is financiële ondersteuning vanuit het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling, de provincies Noord-Brabant, Vlaams-Brabant, Vlaams-Limburg en Luik en het Nederlandse ministerie van Economische Zaken en Klimaat.

Voor de bouw van het PV-geluidsscherm heeft Heijmans binnen Rolling Solar de handen ineengeslagen met Soltech, Sanko Solar, Solliance en TNO EnergieTransitie. Samen met deze partners heeft het bouwbedrijf op eigen terrein in Rosmalen een testinstallatie gebouwd die onder meer is uitgerust met dunnefilmzonnepanelen. Op het Thor Park in Genk werken de Belgische partners van het Rolling Solar-project aan een vergelijkbare proefinstallatie om zo gezamenlijk tot een snelle grootschalige toepassing van PV-technologie in geluidsschermen te komen.

Lokaal verbruik

Heijmans heeft inmiddels de nodige ervaring met PV-geluidsschermen. Zo werd binnen het project Solar Highways in samenwerking met Rijkswaterstaat en TNO een 400 meter lang geluidsscherm gebouwd dat voorzien is van 136 geïntegreerde, tweezijdige zonnepanelen. ‘We hebben met dit PV-geluidsscherm langs de A50 bij Uden meerdere lessen geleerd’, duidt Verkuilen. ‘Enerzijds is het onderhoud enorm meegevallen doordat het geluidsscherm hufterproof blijkt te zijn. Anderzijds zijn de economische opbrengsten enigszins tegengevallen. Dit komt onder meer omdat de opgewekte zonnestroom tegen een lage prijs ingevoed wordt op het elektriciteitsnet. Een van de lessen was dus dat het wenselijk is om lokaal verbruik te stimuleren – bijvoorbeeld door levering aan een lokale energiecoöperatie of voor het opladen van elektrische auto’s – om zo de economische opbrengst te verhogen.’

Verhogen efficiëntie

Maar volgens Verkuilen is er ook technologische doorontwikkeling nodig om de kostprijs te verlagen. ‘Bijvoorbeeld door het verhogen van de efficiëntie. Bovendien willen we de esthetische mogelijkheden verbeteren. Het ideale plaatje is dat je landschapsarchitecten maximale ontwerpvrijheid kunt bieden. Op dat moment kan een PV-geluidsscherm met recht bestempeld worden als het aantrekkelijke groene alternatief voor het betonnen geluidsscherm.’

Puur op prijs concurreren met traditionele betonnen geluidsschermen is vooralsnog een utopie, maar toch valt er volgens Verkuilen een wereld te winnen. ‘We willen via Rolling Solar het “gat” dusdanig verkleinen dat de keuze voor een PV-geluidsscherm voor overheden in de nabije toekomst een stuk eenvoudiger wordt.’

Betonplint

De grootste winst schuilt volgens Verkuilen in het verlagen van de terugverdientijd van de PV-geluidsschermen. Het niveau van de elektriciteitsproductie is goed, maar de initiële investeringskosten zijn nog te hoog. En het verlagen van die kosten is dan ook de belangrijkste opgave waar binnen Rolling Solar aan wordt gewerkt. ‘Op de nieuwe testinstallatie worden daarom een aantal innovatieve PV-technologieën getest. Van een CIGS-module van Solliance tot een module van Soltech die is uitgerust met bifaciale siliciumzonnecellen. Bovendien hebben we goede hoop om uiteindelijk ook nog een module met perovskietzonnecellen toe te voegen aan de testinstallatie. Perovskiet wordt immers gezien als de zonnecel van de toekomst.’

De demonstratieopstelling die Heijmans gebouwd heeft, is opgebouwd uit een betonplint die tot circa 1 meter boven het maaiveld reikt. Dit om te voorkomen dat bijvoorbeeld bij maaiwerkzaamheden laaggeplaatste PV-modules beschadigd zouden worden. Vanaf een hoogte van 1 meter zijn 5 cassettes geplaatst waarin PV-modules zijn verwerkt. Doordat het systeem modulair is opgebouwd en de dragers universeel zijn, kunnen de geluidsschermen snel gebouwd worden. Bij eventuele defecten zijn de zogenaamde cassettes hierdoor snel te vervangen.

Variëren

Verkuilen legt uit dat men volop kan variëren om tot de beste samenstelling te komen. ‘De totale lengte van iedere individuele PV-cassette bedraagt 6 meter en de hoogte 1 meter. Deze kan weer opgebouwd worden uit verschillende delen, bijvoorbeeld 2 PV-laminaten van 3 bij 1 meter of 3 PV-laminaten van 2 bij 1 meter die tussen glas gelamineerd worden. Ook in de glasdikte kan gevarieerd worden. We hebben nu gekozen voor varianten met 2 keer 6 en 2 keer 8 millimeter dik glas. Op veel locaties is wat betreft geluidsreductie de dunste glasvariant toereikend, maar wil je het zekere voor het onzekere nemen, dan kies je voor 2 keer 8 millimeter.’

In de testinstallatie zijn 2 referentiecassettes geplaatst die uitgerust zijn met kristallijn siliciumzonnecellen van Soltech. Verder is er een cassette met cadmiumtelluride (CdTe-)zonnecellen geplaatst die afkomstig is van Sanko Solar. De belangrijkste noviteit schuilt in de middelste 2 van de PV-cassettes. Deze zijn voorzien van dubbelzijdige CIGS-zonnecellen. ‘En dat is voor dunnefilm-PV een wereldprimeur’, duidt Verkuilen. ‘Deze zonnecellen zijn ontwikkeld in de laboratoria van Solliance en gelamineerd in de fabriek van Soltech.’

Constructieschaduw

‘Met deze proefinstallatie laat het Rolling Solar-consortium zien dat je via mass customization complexe systemen zoals een PV-geluidsscherm kunt bouwen’, duidt Minne de Jong, onderzoeker bij TNO EnergieTransitie. De kennisinstelling is binnen Rolling Solar belast met de monitoring van het PV-geluidsscherm. ‘In de proefinstallatie bevinden zich meerdere typen zonnecellen. Een van de aspecten die we willen leren begrijpen, is hoe nieuwe PV-moduletechnologie zich gedraagt in een complexe omgeving zoals een geluidsscherm. Je hebt bij een geluidsscherm namelijk te maken met ongewone instralingspatronen en constructieschaduw. De schaduw waarmee je bij een PV-geluidsscherm geconfronteerd wordt, zie je niet bij zonnedaken of zonneparken.’

De Jong legt uit dat de cassettes met dunnefilmzonnecellen ‘dubbel’ zijn geplaatst, zodat TNO 2 soorten testen kan uitvoeren. ‘Op de ene helft voeren we IV-curvemetingen uit om te zien hoe de module zich gedraagt  bij deze ongewone instralingspatronen. De andere helft van het systeem wordt via omvormers aangesloten op het elektriciteitsnet, zodat we kunnen monitoren hoe de stroomlevering verloopt. Zo kunnen we onderzoeken of het gebouwde systeem als geheel – de PV-modules plus omvormer – goed samenwerkt en naar behoren functioneert. We hebben alle vertrouwen in goede meetresultaten. En zelfs als de metingen zouden tegenvallen – wat dus expliciet niet de verwachting is – gaat het slechts om bijvoorbeeld schaduweffecten die beter begrepen en daarmee gemitigeerd kunnen worden.’

En wanneer Heijmans tevreden is met de uitkomsten van de meetresultaten van TNO? Verkuilen: ‘Het belangrijkste doel is om het PV-geluidsscherm betaalbaar te maken. Je streeft naar de gunstige kosten-batenverhouding in euro per kilowattpiek en megawattuur. Zijn de testresultaten gunstig, dan hopen en verwachten we PV-geluidsschermen in het komende decennium breder uit te kunnen rollen in Noordwest-Europa.

Foto: Olaf Smit