Om de energie- en klimaatdoelstellingen voor de gebouwde omgeving te halen, met als einddoel een energie- en klimaat neutrale gebouwde omgeving in 2050, is het noodzakelijk om het energieverbruik in gebouwen zoveel mogelijk terug te dringen. Daarnaast is het van belang dat de resterende energiebehoefte wordt afgedekt met lokaal opgewekte duurzame energie. In dit project richten we ons op de productie en demonstratie van functionele folies die zowel in ramen als in gebouw geïntegreerde zonnepanelen (BIPV) worden geïntegreerd.
De functionele folies voor ramen worden gebruikt in gelaagd veiligheidsglas en bevatten slimme pigmenten die kunnen schakelen tussen het doorgeven en blokkeren van zonnestraling (IR-licht). Door de geïntegreerde pigmenten schakelt de film bij het opwarmen van het raam naar een temperatuur van 25 ° C of hoger over van doorlatend naar blokkerend IR-licht. Deze omschakeling gebeurt autonoom en zonder de zichtbare transparantie van het raam te beïnvloeden. Wanneer de temperatuur daalt, schakelt de film terug in een vergelijkbaar proces. Hierdoor wordt in de winter zonnewarmtestraling door het raam doorgelaten, wat bijdraagt aan verwarming. In de zomer zorgt deze technologie ervoor dat zonnewarmtestraling buiten blijft, en de woning niet onnodig opwarmt. Dit vermindert de vraag naar airconditioning en verbetert het comfort. TNO heeft onlangs berekend dat een volledige omschakeling van de huidige, deels verouderde ramen naar hightech beglazing in 2030 in heel Europa een totale jaarlijkse energiebesparing van 75,5 miljoen ton olie-equivalenten en een vermindering van de CO2-uitstoot van 94,3 miljoen ton zou opleveren (bron: Potentiële impact van hoogwaardige beglazing op energie- en CO2-besparingen in Europa, TNO, 2019).
In BIPV-panelen zullen de functionele films worden gebruikt als encapsulant, om de glazen afdekking te lamineren op de rest van het paneel. De functionele film zal worden ontworpen om alle zonnestraling te blokkeren die alleen bijdraagt aan de verwarming van het BIPV-paneel en die niet kan worden omgezet in elektriciteit. Dit voorkomt oververhitting in BIPV-panelen, wat kan leiden tot efficiëntieverlies en zelfs permanente schade aan het BIPV-paneel. Reguliere BIPV-panelen bestaan uit absorberende lagen van kristallijn silicium. Een beperkt gedeelte van de golflengtes in zonlicht worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Geabsorbeerd IR-licht met een lagere energie dan de bandbreedte van kristallijn silicium verhoogt alleen de temperatuur van de BIPV-panelen. Bij een hogere temperatuur wordt de efficiëntie van BIPV-panelen verminderd en genereren ze minder elektriciteit. BIPV-panelen werken goed bij hoge stralingsniveaus, maar hun prestaties gaan achteruit als ze warm worden. De meest gebruikte kristallijne Si PV-panelen hebben een zogenaamde temperatuurcoëfficiënt van -0,4 tot -0,5% per ºC. Dit betekent dat bij elke graad boven de 25ºC de elektriciteitsoutput van het paneel met ongeveer een half procent afneemt. Bij temperaturen van 80ºC kan permanente en onherstelbare schade aan BIPV-panelen ontstaan, waardoor ze minder goed of helemaal niet meer werken.
Het onderzoek binnen SUNOVATE vormt de basis voor de toekomstige vertaling naar een industrieel proces en biedt commerciële kansen voor bedrijven in de regio..
Is uw interesse gewekt? Neem dan contact op of kijk op onze website: www.project-sunovate.com
Project SUNOVATE (EN)
In order to achieve the energy and climate objectives for the built environment, with the ultimate goal of an energy and climate neutral built environment by 2050, it is necessary to reduce energy consumption in buildings as much as possible. In addition, it is important that the remaining energy need is covered with locally generated sustainable energy. In this project, we focus on the production and demonstration of functional films that are integrated in windows as well as in building-integrated solar panels (BIPV).
The functional films for windows will be used in laminated safety glass, and will contain smart pigments that can switch between transmitting and blocking solar heat radiation (IR light). Due to the integrated pigments, when the window is heated to a temperature of 25 °C or higher, the film switches from transmitting to blocking IR light. This switch happens autonomously and without impacting visible transparancy of the window. When the temperature drops, the film switches back in a similar process. This allows solar heat radiation to pass through the window in winter, contributing to heating. In the summer, this technology ensures that solar heat radiation remains outside, and does not heat up the house unnecessarily. This reduces the demand for air conditioning and improves comfort levels. TNO recently calculated that Europe-wide a complete switch from the current, partly outdated, windows to high tech glazing in 2030 would yield a total annual energy saving of 75.5 million tons of oil equivalents, and a reduction in CO2 emissions of 94.3 million tons (source: Potential Impact of High-Performance Glazing on Energy and CO2 Savings in Europe, TNO, 2019) .
In BIPV panels, the functional films will be used as an encapsulant, to laminate the front glass cover to the rest of the panel. The functional film will be designed to block all solar radiation which cannot be converted into electricity, and only contributes to heating of the BIPV panel. This prevents overheating in BIPV panels, which can lead to loss in efficiency and even permanent damage to the BIPV panel. Common BIPV panels are made with crystalline silicon absorber layers. Due to the band gap of crystalline silicon, only certain wavelength regions of sunlight can be used to generate electricity. Absorbed IR light with lower energy than the bandgap of crystalline silicon only increases the temperature of the BIPV panels. With increased temperature, the efficiency of BIPV panels is reduced and they generate less electricity. BIPV panels work well at high irradiance levels, but their performance deteriorates when they get hot. The most commonly used crystalline Si PV panels have a so-called temperature coefficient of -0.4 to -0.5% per ºC. This means, that at every degree above 25ºC, the electricity output of the panel decreases by about half a percent. At temperatures of 80ºC, permanent and irreparable damage to BIPV panels can occur, making them work less well or no longer at all.
The research within SUNOVATE forms the basis for the future translation to an industrial process and offers commercial opportunities for companies in the region.
For more information, please contact us or check our website: www.project-sunovate.com