Hoe de Integratie van Fotovoltaïsche Systemen bij Gebouwen Kan Bijdragen aan Duurzaam Energiebeheer

De integratie van fotovoltaïsche (PV) systemen in gebouwen is een cruciale stap in de richting van duurzame energieproductie en de circulaire economie. Deze technologie maakt het mogelijk om energie direct te genereren op de plaatsen waar deze nodig is, zoals daken en gevels van gebouwen. Een voorbeeld hiervan is de Aeres Hogeschool in Almere, waar PV-panelen zijn geïntegreerd in de gevels en daken van het gebouw, wat niet alleen energie oplevert, maar ook een esthetisch waardevolle bijdrage levert aan het ontwerp van het gebouw.

Naast de esthetische waarde en de bijdrage aan het verduurzamen van gebouwen, biedt deze technologie ook economische voordelen. Door zonnepanelen te integreren in de architectuur van een gebouw, kunnen gebouwen zelfvoorzienend worden in hun energiebehoefte, wat leidt tot lagere energiekosten op de lange termijn. Dit is vooral belangrijk in een land als Nederland, waar de ruimte voor traditionele zonneparken beperkt is door de hoge bevolkingsdichtheid. De integratie van zonne-energie in bestaande infrastructuren biedt een duurzame oplossing voor deze beperking.

Bovendien kan de toepassing van BIPV een belangrijke rol spelen in het realiseren van een 100% hernieuwbare energievoorziening, zoals geschetst in de visie voor 2030 van het RethinkX-rapport, waarin 100% van de energie afkomstig is van zonne- en windenergie, aangevuld met batterijopslag. Dit systeem zou in staat zijn om de elektriciteitsproductie te stabiliseren, zelfs in een gedecentraliseerde infrastructuur zoals Nederland, waar de ruimte voor zonneparken beperkt is.

Het succes van BIPV-projecten, zoals de installatie op Aeres Hogeschool, illustreert het potentieel van zonne-energie in stedelijke omgevingen, waar de ruimte schaars is en het energieverbruik hoog. Het belangrijkste voordeel van BIPV is dat het zowel bijdraagt aan de verduurzaming van het gebouw als aan het bredere doel van de energietransitie. De integratie van zonnepanelen op daken en gevels maakt gebruik van onbenutte ruimte, terwijl het tegelijkertijd de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen vermindert.

De stijgende kosten van zonnepaneelsystemen en batterijen hebben ervoor gezorgd dat de integratie van zonne-energie in gebouwen steeds economischer wordt. In de afgelopen jaren zijn de kosten van zonnepaneelsystemen en opslagtechnologieën met meer dan 80% gedaald, waardoor deze systemen nu financieel haalbaar zijn voor een breed scala aan toepassingen, van woningen tot commerciële gebouwen. Dit heeft de deur geopend naar een toekomst waarin gebouwen niet alleen energie verbruiken, maar ook zelf energie produceren en terugleveren aan het net.

Het is echter belangrijk te begrijpen dat de implementatie van BIPV niet zonder uitdagingen is. Een van de belangrijkste obstakels is de congestie van het elektriciteitsnet, vooral in dichtbevolkte gebieden zoals Nederland. Dit kan leiden tot een vertraging in de aansluiting van zonne-energie-installaties op het net, wat de effectiviteit van het systeem kan verminderen. Er worden echter verschillende alternatieve methoden onderzocht, zoals het beheer van netfrequenties en het gebruik van kabelpolling, om het bestaande netwerk optimaal te benutten. Dit benadrukt de noodzaak voor een snelle en flexibele aanpak bij het verbeteren van de netinfrastructuur om de voordelen van zonne-energie ten volle te benutten.

Daarnaast speelt de circulaire economie een steeds belangrijkere rol in de ontwikkeling van duurzame bouwtechnologieën. De integratie van BIPV in de gebouwde omgeving draagt bij aan de circulaire economie door het gebruik van hernieuwbare materialen en het verlengen van de levensduur van gebouwen. BIPV-systemen kunnen eenvoudig worden vervangen of aangepast naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, wat bijdraagt aan de lange-termijn duurzaamheid van het gebouw.

In de nabije toekomst zullen BIPV-projecten waarschijnlijk een belangrijke pijler vormen van duurzame stedenbouw en energienetwerken. De trend van decentrale energieproductie, waarbij gebouwen en woningen niet alleen verbruikers maar ook producenten van energie zijn, zal de energiemix in Nederland en wereldwijd veranderen. Gebouwen zullen niet langer passief energieverbruikers zijn, maar actieve deelnemers in de energietransitie, wat een belangrijke stap is naar een duurzame toekomst.

Hoe heeft Polen zijn energiesector hervormd dankzij de druk van de EU?

Deze overtuiging, gestoeld op achterhaalde kennis en belangenverstrengeling, leidde tot een jarenlange stagnatie in de ontwikkeling van zonne-energie. Zelfs in het fundament van het energiebeleid – waaronder de meest recente Poolse Energiepolitiek tot 2040 – bleef men vasthouden aan het idee dat zonne-energie geen substantiële rol kon spelen. Toch heeft juist de samenleving, en niet de overheid, het tij doen keren. Tegen alle verwachtingen in begon de toepassing van fotovoltaïsche systemen zich te verspreiden, aangedreven door burgers en kleine ondernemers die op eigen kracht investeerden in micro-installaties.

De toetreding tot de Europese Unie betekende echter een fundamentele breuk met het verleden. Richtlijnen van het Europees Parlement en de Raad, zoals die over energieprestatie van gebouwen, energie-efficiëntie en de bevordering van hernieuwbare energiebronnen, hebben de noodzaak van energiebesparing en de inzet van duurzame technologieën formeel op de agenda gezet. Deze richtlijnen gaven Polen niet alleen een wettelijk kader, maar boden ook toegang tot Europese financieringsmechanismen en innovatieve technologieën. De ontwikkeling van moderne, energie-efficiënte en gedistribueerde systemen werd gestimuleerd en kreeg voor het eerst structurele ondersteuning.

Dit net-meteringsysteem, gekoppeld aan halfjaarlijkse afrekeningen, leidde tot een ware explosie van investeringen in kleinschalige PV-installaties, vooral in buitenwijken, dorpen en kleine steden. Zonnepanelen verschenen op daken van eengezinswoningen, kleine hotels, landbouwbedrijven – overal waar zelfvoorziening aantrekkelijk werd gemaakt door gunstige regelgeving.

Hoewel deze regeling inmiddels is afgeschaft en nieuwe prosumenten worden afgerekend volgens marktconforme tarieven zonder gebruik van het net als opslag, blijft de interesse in zonne-energie ongekend hoog. Dit wordt mede ondersteund door aanvullende programma’s zoals "Czyste Powietrze" (Schone Lucht) en "Mój Prąd" (Mijn Stroom), beheerd door nationale en regionale fondsen voor milieubescherming. Deze initiatieven bieden subsidies en leningen, waarbij het grootste aandeel van de steun naar fotovoltaïsche installaties gaat.

De Poolse casus laat zien dat institutioneel conservatisme, vooral als het gepaard gaat met beperkte kennis of belangenverstrengeling, jarenlange vertraging kan veroorzaken in de ontwikkeling van schone technologieën. Tegelijkertijd wordt duidelijk dat verandering afdwingbaar is, mits ondersteund door externe druk, zoals vanuit EU-richtlijnen, en gedragen door een actieve burgermaatschappij.

Hoe kunnen we de techno-economische evaluatie van een BAPV-systeem efficiënt uitvoeren?

De evaluatie van de prestaties en economische haalbaarheid van een BAPV (Building Applied Photovoltaic) systeem vereist het gebruik van verschillende technische parameters en economische berekeningen. De gegevens die worden verzameld over de lokale weersomstandigheden, zoals luchttemperatuur, relatieve luchtvochtigheid, nevelpunttemperatuur, zonne-energie, neerslag en windrichting, vormen de basis voor het inschatten van de energieproductie en kosten van een fotovoltaïsche installatie. De nauwkeurigheid van deze gegevens is essentieel, aangezien bijvoorbeeld de gemiddelde onzekerheid voor de globale horizontale straling (GHI) 6% is, terwijl de temperatuurfluctuaties een onzekerheid van 0,5°C vertonen.

Bij het ontwerpen van een BAPV-systeem wordt de capaciteit meestal bepaald op basis van de beschikbare installatie-oppervlakte, met aandacht voor schaduwwerking en andere omgevingsfactoren. Een cruciaal aspect van de ontwerpberekeningen is het zonnestralingtarief op de geïnstalleerde oppervlakken, aangezien dit de basis vormt voor de productiecapaciteit van het systeem. Bovendien wordt er een temperatuurcorrectiefactor toegepast op de kristallijne siliciummodules, afhankelijk van het seizoen, omdat de efficiëntie van zonnepanelen sterk afhangt van de bedrijfstemperatuur. De keuze van het type paneel, bijvoorbeeld monokristallijne siliciumpanelen, speelt ook een rol in de systeemprestaties, vooral gezien de beschikbaarheid van dergelijke modules op de markt.

Economie speelt een belangrijke rol in de evaluatie van fotovoltaïsche systemen. De berekening van de netto contante waarde (NPV) is een van de meest gebruikte methoden om te bepalen of een BAPV-systeem financieel haalbaar is. De NPV is de som van de inkomsten en uitgaven over de levensduur van het systeem, gecorrigeerd voor de rentevoet. Een positieve NPV betekent dat de investering rendabel is, terwijl een negatieve NPV aangeeft dat het project economisch onhaalbaar is. Het interne rendement (IRR) wordt gebruikt om de rendementscijfers van het systeem te beoordelen; als de IRR lager is dan de rentevoet, is de investering onrendabel.

Voor het efficiënt uitvoeren van de techno-economische evaluatie van BAPV-systemen is het belangrijk om verschillende technische en economische variabelen te integreren. Naast de basisinformatie over straling en temperatuur moeten ook de prestaties van de omvormer, systeemverliezen en module-efficiëntie in overweging worden genomen. Bij de keuze van de technologieën moet rekening worden gehouden met de kosten, de beschikbaarheid van materialen en de mogelijke invloed van de marktomstandigheden, zoals wisselkoersen en inflatie, die de uiteindelijke kosten kunnen beïnvloeden. Bovendien kan de integratie van andere hernieuwbare energiebronnen, zoals windenergie of dieselgeneratoren, de economische levensvatbaarheid van BAPV-systemen in afgelegen gebieden verbeteren.

Naast technische en economische overwegingen is het cruciaal om beleidskwesties in overweging te nemen, zoals de overheidssubsidies voor hernieuwbare energie, de prijs van elektriciteit voor consumenten en de prijsstelling van Feed-In Tariffs (FIT). Deze elementen kunnen de beslissing om in een BAPV-systeem te investeren aanzienlijk beïnvloeden, vooral in landen waar de energieprijzen volatiel zijn of waar de toegang tot het elektriciteitsnet beperkt is.

Waarom de Energietransitie in Duitsland Traag Verliep en Welke Nieuwe Beleidsmaatregelen Er Nu Zijn

De afgelopen jaren is Duitsland wereldwijd erkend als een pionier in hernieuwbare energie. Sinds de invoering van het Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in 2000, dat het pad effende voor de energietransitie, was het land lange tijd een voorbeeld voor anderen. De Duitse inzet voor hernieuwbare energie werd verder versterkt door initiatieven zoals de oprichting van de Internationale Hernieuwbare Energie Agentschap (IRENA) in 2009, met de nadruk op wereldwijde samenwerking voor duurzame energie. Ondanks dit succes, vertoonde de energietransitie in Duitsland vanaf 2013 een merkbare vertraging.

Evenzo, de uitbreiding van windenergie in Duitsland kende een vergelijkbare vertraging na 2017. Hoewel de jaarlijkse nieuwe capaciteit van windenergie in 2017 nog 6,1 GW bereikte, leidde de verschuiving van vaste feed-in tarieven naar veilingen en marktpremies, gecombineerd met toenemende administratieve belemmeringen, tot een dramatische afname in de jaarlijkse toevoeging van windenergiecapaciteit. De jaarlijkse capaciteit komt sindsdien niet verder dan 2 GW, en de situatie voor onshore windenergie vertoont nog geen tekenen van een doorbraak.

Deze stagnatie leidde echter tot nieuwe politieke initiatieven. De Ampel-coalitie (de huidige Duitse regering) heeft beloofd de negatieve trends om te keren en de inzet voor hernieuwbare energie drastisch te verhogen. Door middel van wetgeving die vereenvoudigde en snellere vergunningprocedures beoogt, hoopt men de doelstellingen van het Klimaatakkoord van Parijs te halen, waarbij Duitsland tegen 2045 klimaatneutraal wil zijn en de volledige afschaffing van kolen tegen 2030 wil bereiken.

In de nieuwe beleidsmaatregelen werd een ambitieuze doelstelling gesteld om tegen 2030 ten minste 80% van het elektriciteitsverbruik uit hernieuwbare energie te halen. Dit moet gerealiseerd worden door een verhoging van de hoeveelheid geveilde capaciteit voor onshore en offshore windenergie, grotere zonne-installaties en meer steun voor gedecentraliseerde, gemeenschappelijke energieprojecten, waaronder zonne-energie met of zonder batterijopslag. Het doel voor zonne-energiecapaciteit is om tegen 2030 200 GW te behalen, een aanzienlijke stijging ten opzichte van de 59 GW in 2021.

Naast de hernieuwbare energie is er ook een toenemende focus op elektromobiliteit. De Duitse regering heeft stimuleringsmaatregelen geïntroduceerd voor de aanschaf van elektrische voertuigen en de uitbreiding van laadstations, met name voor openbare gebouwen en plaatsen. Bovendien heeft de oorlog in Oekraïne de urgentie van het verminderen van de afhankelijkheid van energie-importen vergroot. Hierdoor is er een versnelling van de inzet voor hernieuwbare energie, ondanks de tegenstrijdigheid van het contracteren van nieuwe fossiele gasleveringen. De overheid heeft nieuwe LNG-terminals gebouwd en de vergroening van de gasvoorziening door middel van groene waterstof en gas wordt als de langetermijnoplossing gezien, hoewel het tempo van deze transitie nog onduidelijk blijft.

De EEG 2023 voorziet in een jaarlijkse toename van de capaciteit voor windenergie op land, zonne-energie en biomassacapaciteit, met als doel Duitsland in staat te stellen zijn energiedoelen te bereiken. De Wet Windenergie op Zee legt de doelstelling vast om tegen 2030 minstens 30 GW aan offshore windenergie te bereiken, oplopend naar 70 GW in 2045. De jaarlijkse veilingen voor grondgebonden PV-installaties en PV-installaties die niet deel uitmaken van een gebouw, zijn vastgelegd en de prijzen en methodologie voor de berekening van deze veilingresultaten worden in de EEG 2023 gedetailleerd beschreven.

Het wetsvoorstel bevat verder de mogelijkheid voor groene waterstofproductie en opslagcapaciteit, en voorziet in aanzienlijke volumes van deze technologieën. De wetgeving is dus niet alleen een set beleidsdoelen, maar voorziet ook in concrete maatregelen die de transitie moeten versnellen.

De recente beleidsverschuivingen en wetgevingsmaatregelen maken duidelijk dat Duitsland zich blijft inzetten voor het realiseren van zijn klimaatdoelen, ondanks de vertragingen in de afgelopen jaren. De vraag is echter of de geplande maatregelen voldoende snel kunnen worden geïmplementeerd om de gewenste transitie tijdig te realiseren. De wetgeving is ambitieus, maar de uitvoering ervan zal afhangen van de snelheid waarmee de vergunningprocedures kunnen worden versneld en de nodige infrastructuur kan worden opgebouwd.