Gebouwgeïntegreerde fotovoltaïsche (BIPV) stroomleverende glazen gevels begonnen in de jaren 90 als sierlijke decoraties toen ze voor het eerst op de markt verschenen, maar tegenwoordig zijn ze serieuze energiesystemen aan het worden. Aanvankelijk gebruikten architecten die zonnecellen vooral als accenten op gebouwen, in plaats van om daadwerkelijk energie mee op te wekken. Rond 2015 veranderde de situatie echter. Toen zorgden technologische verbeteringen ervoor dat deze glazen BIPV-modules zonlicht konden omzetten in elektriciteit met een efficiëntie van 12 tot 16 procent, terwijl ze nog steeds ongeveer 30 tot 50 procent van het zichtbare licht doorglipten, volgens een recente studie gepubliceerd in Frontiers in Sustainable Cities. De nieuwste versies van deze systemen vervangen tegenwoordig zelfs steeds vaker de traditionele gordijngevels in veel gebouwen. Enkele indrukwekkende projecten in Europa tonen aan dat moderne installaties ongeveer 120 kilowattuur per vierkante meter per jaar kunnen opwekken in kantoorgebouwen. Om dat getal in perspectief te plaatsen: deze hoeveelheid energie zou ongeveer 35 procent van de benodigde behoefte aan verwarming, ventilatie en airconditioning van de meeste gebouwen kunnen dekken.
Moderne BIPV-energieglas biedt triple-bottom-line voordelen:
Een 2025 Herzieningen van hernieuwbare energie analyse constateerde dat BIPV-nabouw in stedelijke kantoren een 19% sneller rendement oplevert dan losse zonnepanelen, dankzij de voordelen van materiaalvervanging. De technologie draagt ook bij aan het verminderen van het stedelijk warmte-eilandeffect, waarbij gevels met geïntegreerde zonnepanelen een temperatuurdaling van 3–5°C op het oppervlak tonen in vergelijking met conventionele beglazing onder zomerse omstandigheden.
De semi-transparante BIPV-energieglasgevels bevatten óf gescheiden zonnecellen óf dunne film lagen, waardoor ongeveer 15 tot 40 procent van het zichtbare licht kan doorgaan, terwijl er toch elektriciteit wordt opgewekt. Deze combinatie lost een probleem op waarmee veel architecten worstelen bij het ontwerpen van kantoren: hoe voldoende natuurlijk licht binnenlaten zonder dat er te veel warmte opbouwt binnen. Onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd in Materials Science keek naar deze STPV-modules met vacuümglas en constateerde dat zij een Solar Heat Gain Coefficient hadden die varieerde tussen 0,28 en 0,35. Dat is eigenlijk 42 procent beter dan reguliere dubbele beglazing. Tegelijkertijd slaagden zij erin om ergens tussen 80 en 120 watt per vierkante meter op te wekken. Wanneer architecten de dichtheid van cellen in verschillende delen van de gebouwschil aanpassen, kunnen zij zelfs interessante licht patronen creëren die voldoen aan de EN 17037-eisen voor daglicht in gebieden in de buurt van de randen van gebouwen, tot wel zes meter terug vanaf de buitenmuren.
Moderne STPV-systemen bereiken een optimale balans via drie belangrijke parameters:
Adaptieve STPV-systemen met elektrochrome tussenschichten tonen volgens een 12-maandenveldonderzoek van de EU in 15 kantoorpanden een 68% vermindering in het gebruik van zonwering ten opzichte van statische oplossingen.
Prestatie-indicatoren voor STPV-gevels combineren nu energieopbrengst met gebruikersgerichte indicatoren:
| METRISCH | Referentiepunt | Meetinstrument |
|---|---|---|
| Daglichtautonomie (DA) | ≥50% op 75% van het vloeroppervlak | Radiantie-gebaseerde simulaties |
| Uniformiteitsverhouding | 0,4–0,7 | Luxmeters op 0,8m hoogte |
| PV-uitgangsstabiliteit | <15% variatie tussen seizoenen | IoT-enabled microinverters |
Een studie uit Onderzoek naar Energie-efficiëntie in Gebouwen dit artikel toont aan hoe kantoorblokken met geoptimaliseerde STPV-gevels 32% hogere daglichtautonomie bereiken dan conventionele beglazing, terwijl ze 85% van de energieopwekkende capaciteit van ondoorzichtige BIPV behouden door intelligente aanpassing van de verhouding tussen raam en muur (WWR).
Wat betreft BIPV-energieglazen gevels, bereiken deze meestal een zetmeelconversie-efficiëntie van 12 tot 18 procent wanneer ze verticaal zijn geïnstalleerd. Dat is eigenlijk lager dan wat we zien bij dakhuids-PV-systemen, die meestal variëren tussen 15 en 22 procent. Waarom het verschil? Omdat verticale oppervlakken nu eenmaal niet dezelfde hoekeffecten van zonlicht vangen als horizontale oppervlakken. Maar er is hoop! Bifaciale modules kunnen bijna 19 procent van het verloren gegane efficiëntieverlies herstellen door gereflecteerd licht dat van omliggende gebouwen afkaatst te vangen. En recente ontwikkelingen, dankzij verbeteringen in cadmiumtelluride dunne filmtechnologie, maken het mogelijk dat verticale installaties momenteel ongeveer 84 procent van wat optimaal gepositioneerde panelen zouden genereren in stedelijke omgevingen, kunnen produceren. Best indrukwekkende vooruitgang, gezien waar we enkele jaren geleden stonden.
BIPV-gevels die naar het zuiden gericht zijn, leveren in Centraal-Europa jaarlijks ongeveer 14% meer energie op dan gevels die naar het oosten of westen zijn gericht. Echter, veel moderne gebouwen integreren tegenwoordig panelen in meerdere richtingen om de dagelijkse schommelingen in stroomproductie te egaliseren. Het vanaf het begin goed bepalen van de schaduw is ook uiterst belangrijk, omdat slechte planning kan leiden tot een verlies van ongeveer 30% van de mogelijke opbrengst. Denk er zo over: nabijgelegen gebouwen alleen al kunnen de zonneproductie in dichtbevolkte stedelijke gebieden verminderen met 18 tot 24%. Wat het omgaan met verschillende weersomstandigheden betreft, onderscheidt BIPV-glas zich ook. Deze panelen blijven werken met een efficiëntie van ongeveer 80% zelfs wanneer het zonlicht daalt tot 200 W per vierkante meter, wat beter is dan reguliere siliciumpanelen, die meestal tussen de 65 en 70% efficiëntie uitkomen onder vergelijkbare slechte lichtomstandigheden.
Onderzoek uit 2024 keek naar 47 kantoorpanden in heel Europa die waren uitgerust met BIPV-gevels en constateerde dat ze gemiddeld ongeveer 120 kilowattuur per vierkante meter per jaar produceerden. De cijfers varieerden nogal — gebouwen in het noorden van Scandinavië haalden slechts ongeveer 85 kWh/m², terwijl gebouwen in het zuiden, in de Middellandse Zee-regio, dichter bij 158 kWh/m² kwamen. Op het High Tech Campus in Eindhoven behaalden ingenieurs ook indrukwekkende resultaten. Hun installatie genereerde 1.630 kWh wisselstroom uit slechts 44 gevelmodulen in slechts vijf maanden tijd. Dit succes benadrukt waarom een juiste ventilatie tussen de panelen zo'n verschil maakt voor een consistente energieproductie. Kijkend naar huidige trends, gebruikt bijna 38% van alle nieuwe installaties tegenwoordig bifaciale modulen. De testlocatie in Roskilde, Denemarken, levert concreet bewijs van dit voordeel. Geventileerde BIPV-systemen halen daar een prestatieverhouding van 0,92 vergeleken met slechts 0,85 voor vergelijkbare systemen zonder ventilatie.
Het ontwerpen van BIPV-energieglasgevels vormt een echte uitdaging voor architecten die het juiste evenwicht moeten vinden tussen het binnenlaten van voldoende natuurlijk licht en het genereren van voldoende elektriciteit. Wanneer gebouwen een hogere transparantiegraad hebben van ongeveer 30 tot 50 procent in kantoorruimtes, krijgen ze zeker betere daglichtverlichting, maar verliezen zij ongeveer 15 tot 25 procent van de PV-efficiëntie in vergelijking met reguliere zonnepanelen, volgens onderzoek dat vorig jaar in Nature werd gepubliceerd. Er kwamen echter enkele interessante bevindingen uit een parametrisch modelonderzoek uit 2023. De onderzoekers ontdekten dat het aanpassen van gevelontwerpen het efficiëntieverschil met ongeveer 27 procent kon verkleinen. Dit bereikten zij door panelen strategisch te plaatsen, rekening houdend met de veranderende zonlichtinval per seizoen, terwijl zij toch een gelijkmatige verlichting binnen behielden.
Innovatieve oplossingen combineren elektrochrome beglazing met micro-zonvolgcellen die de transparantie (bereik van 10–70%) en kantelhoeken (±15°) aanpassen op basis van actuele weersomstandigheden en gebruikerspatronen. Deze systemen behouden volgens tests met prototypen in kantooromgevingen in het noorden 80% van de oorspronkelijke energieopbrengst, terwijl ze de duur van daglichtgebruik in wolkige klimaten verdubbelen.
Hoewel Europese kantoorfacades met 40% transparantie gemiddeld 120 kWh/m²/jaar opwekken—voldoende voor 30–35% van de energiebehoefte van een gebouw—genereren volledig ondoorzichtige varianten 190 kWh/m²/jaar. Echter, geavanceerde optische coatings maken het nu mogelijk voor modules met 60% transparantie 85% van de opbrengst van ondoorzichtige panelen te behalen, waardoor de kloof tussen esthetische ambities en net-zero doelstellingen kleiner wordt.
Bij het bouwen van geïntegreerde fotovoltaïsche glazen gevels worden deze gecombineerd met dubbele gevelsystemen, waardoor een soort samenwerking ontstaat die zowel de energieopwekking als de manier waarop gebouwen omgaan met warmte en licht, verbetert. De ruimte tussen de twee glaslagen in deze dubbele gevels werkt als isolatie, waardoor de warmteopbouw in zonnepanelen met ongeveer 6 tot 25 procent wordt verminderd, afhankelijk van de locatie van het gebouw. Koelere panelen betekenen ook betere elektriciteitsproductie, aangezien elke daling van 10 graden Celsius de efficiëntie met ongeveer 1 tot 2 procent kan verhogen. Een recente studie uit 2024 naar het presteren van materialen toonde aan dat gebouwen met dit gecombineerde systeem in gematigde klimaten ongeveer 12 tot 18 procent meer stroom opwekken over het jaar dan alleen reguliere BIPV-opstellingen. Voor ontwerpers die hun gebouwen modern en strak willen houden, biedt deze opstelling ook extra ruimte achter het glas, waardoor het onderhoud gemakkelijker wordt en de luchtcirculatie door het gebouw beter geregeld kan worden.
Moderne BIPV-DSF-configuraties gebruiken adaptieve hybride ventilatiestrategieën om zonnewarming en binnenklimaatcomfort te balanceren. Een analyse uit 2023 van kantoortorens in Hefei, China, toonde aan dat dynamisch luchtstroombeheer in BIPV-DSF-systemen jaarlijks de koelbehoefte met 52,2% verminderde ten opzichte van conventionele enkelwandige systemen. Sleutelinovaties zijn:
Studies tonen aan dat deze systemen het energieverbruik per vierkante meter jaarlijks met ongeveer 28 tot 34 kWh kunnen verminderen in kantoorgebouwen van gemiddelde hoogte, volgens de EU-standaard voor slimme gebouwen uit 2025. Er zijn echter nog enkele obstakels bij het behalen van de juiste luchtdoorstroming voor verschillende paneeltemperaturen. Maar de zaken lijken op te lichten dankzij nieuwe voorspellende regelalgoritmen die gebouwen in staat stellen om directe aanpassingen te doen. Dit betekent meer comfort voor de mensen binnen, terwijl tegelijkertijd het maximale vermogen wordt behaald.
BIPV stroomleverende glazen gevels worden zowel voor esthetische doeleinden als voor energieopwekking in gebouwen gebruikt. Ze integreren fotovoltaïsche zonnecellen in de bouwmaterialen, waardoor elektriciteit wordt opgewekt terwijl het visueel aantrekkelijke ontwerp behouden blijft.
BIPV-gevels hebben doorgaans een zetmeelomzetrend vermogen van 12 tot 16 procent wanneer ze verticaal worden geïnstalleerd, wat lager is dan traditionele daksolarpanelen. Echter, vooruitgangen zoals bifaciale modules en verbeterde materialen hebben hun efficiëntie aanzienlijk verhoogd.
BIPV-gevels dragen bij aan duurzame stedelijke ontwikkeling door de afhankelijkheid van het energienetwerk te verminderen, de koolstofuitstoot te verlagen en een betere thermoregulatie te bieden. Ze verminderen ook het effect van stedelijke warmte-eilanden en bieden een snellere terugverdientijd vergeleken met losse zonnepanelenarrays.
Semi-doorzichtige BIPV-modules optimaliseren het daglicht door een percentage van zichtbaar licht door te laten terwijl ze tegelijkertijd elektriciteit opwekken. Door de dichtheid van zonnecellen aan te passen, kunnen architecten een optimale balans bereiken tussen daglicht en visueel comfort binnen gebouwen.
Ja, BIPV-gevels worden beïnvloed door weersveranderingen, wat hun energieopbrengst kan beïnvloeden. Ondanks dit feit presteren ze over het algemeen beter dan reguliere siliciumpanelen onder slechte zonlichtomstandigheden.
Hot News2025-02-25
2024-11-27
2024-12-17
EN
