Zonnepanelen: Bouwkundig detailleren

Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:

Zonnepanelen.

Een netgekoppelde zonne-energiesysteem bestaat uit:
zonnepanelen een ondersteuningsconstructie voor de zonnepanelen en een gelijk/wisselstroom omvormer.

Voor de volgende onderwerpen ga naar:

architectuur en plaatsing zonnepanelen;
lokatie, orientatie en hellingshoek, schaduw en dakgrootte;
ondersteuningsconstructie;
aansluiting van de panelen op het elekticiteitsnet;
bidirectioneel laden;

zonnepanelen en brandgevaar;

Architectuur en plaatsing zonnepanelen:

Duurzaamheidsconcepten, zoals nul-op-de-meter, kunnen door willekeurige plaatsing van zonnepanelen op een dak een bedreiging vormen voor de architectuur kwalitieit van de bebouwde omgeving.

Installateurs zijn geen architect: Ze kijken derhalve alleen naar de opbrengst en niet naar het straatbeeld.

zonnepanelen Even de hond uitlaten.

Let op!
Dankzij de energietransitie neemt de toepassing van zonnepanelen een grote vaart in Nederland.
Vanuit esthetisch oogpunt groeit vooral de toepassing van indak-systemen. Bij dergelijke systemen worden de panelen direct op de onderconstructie gelegd en ligt de bovenzijde op gelijke hoogte met de pannen.
Bij een dergelijk paneel-systeem zijn de condities heel anders dan bij een dakpan en dat kan, door condensvorming onder de panelen en de vochtproductie uit de woning, schadelijke gevolgen hebben voor een bestaande houten onderconstructie.
Een gebrek aan ventilatie van de onderconstructie zorgt ervoor dat condens zich ophoopt en het onderdak wegrot, met alle nare gevolgen van dien.
Verdiep je er dus in.

Zonnepanelen op monumenten, beschermd stads- of dorpsgezicht, etc.

bron tekst: monumenten.nl
Is het pand een monument of valt het binnen een beschermd stads- of dorpsgezicht, dan zijn zonnepanelen alleen in bepaalde gevallen mogelijk.

Om het monument of beschermde pand zoveel mogelijk te ontzien, kunnen de zonne-energiesystemen meestal het beste geplaatst worden:
-     op het erf, in plaats van het dak;
-     op platte daken, in plaats van schuine daken;
-     op bijgebouwen zoals schuurtjes, in plaats van het hoofdgebouw zelf.

Let op!
Installaties die niet zichtbaar zijn vanaf de openbare weg, zijn vaak nog wel te zien vanuit andere standpunten. Stem daarom het ontwerp, zoals de grootte, vorm, kleur en reflectie, af op de historische omgeving.

Het gebruik van zonne-energie is niet mogelijk:
-     bij zeer bijzondere monumenten met een speciale cultuurhistorische waarde of betekenis;
-     op daken met een bijzondere vorm, zoals ronde of spitse daken;
-     op daken met pannen in een bijzonder of decoratief patroon;
-     op daken met materialen die minder vaak voorkomen, zoals riet, leien, metalen en zeldzame typen dakpannen;
-     in het zicht bij een bijzonder historisch dakenlandschap.

Lokatie, orientatie en hellingshoek, schaduw en dakgrootte:

Elektrische zonnepanelen wekken direct elektrische energie op uit zonlicht en worden meestal geplaatst op een schuin- of plat dak.

Lokatie:
Hoe meer zonlicht er op het dak c.q. de daar geplaatste zonnepanelen valt, hoe meer energie een zonne-stroomsysteem produceert. Ook op bewolkte dagen wordt er energie geproduceerd, omdat maar een gedeelte van het licht wordt tegengehouden door wolken. In Nederland wordt zo’n 60% van de opgewekte energie opgewekt door diffuus zonlicht.
Beperkingen door derden: I.v.m. de bestaande regelgeving mogen niet op alle daken zonnepanelen in 't zicht worden geplaatst. Denk hierbij aan Rijks- en Gemeente monumenten zoals kastelen, kerken, etc. Doch ook aan overig bescherm stads- en dorpsgezicht waarbij alleen onder bepaalde voorwaarden panelen mogen worden geplaatst. Overleg met Monumentenzorg is hierbij een vereiste.

Oriëntatie en hellingshoek:

De zonnestraling kan met behulp van zonnepanelen rechtstreeks omgezet worden in elektriciteit. De opbrengst, de hoeveelheid geproduceerde elektriciteit, van een PV-paneel hangt af van de instraling die het zonnepaneel op kan vangen. Die wordt niet alleen bepaald door de intensiteit van het invallend licht, maar ook van de hellingshoek, temperatuur en oriëntatie van een zonnepaneel. Een zonnepaneel geeft dus meer elektriciteit als het optimaal op de zon is gericht. Van belang hierbij zijn de hellingshoek en de oriëntatie. Aangezien de zon en de aarde draaien, verschilt de optimale situering per locatie. In Nederland wordt de maximale opbrengst op jaarbasis gehaald met een paneel dat recht op het zuiden is gericht onder een hoek van 36°.
Een richting tussen zuidwest en zuidoost is nog steeds behoorlijk goed.
Bij plaatsing met de orientatie op het oosten, westen of noorden neemt de jaaropbrengst af (zie tabel bron: inventum.nl).
De hellingshoek met het horizontale vlak mag bij voorkeur niet minder zijn dan 30° en niet meer dan 60°.
De oriëntatie en dakhoek hebben bij elkaar een flinke uitwerking op de opbrengst van een zonne-stroomsysteem, want waar een optimaal dak 100% potentie heeft, kan een dak op het noorden onder een verkeerde dakhoek slechts een potentie van 60% hebben.

Schaduw:
Schaduw op een dak met zonnepanelen is heel slecht voor de opbrengst van het zonnestroomsysteem. Kies dan ook een plek uit waar geen of zo weinig mogelijk schaduw valt, een schoorsteen, boom of zelfs lantaarnpaal kan al een rendementsverlies van 50% betekenen omdat alle zonnepanelen in serie geschakeld zijn. Zie zonnepanelen als kerstverlichting, al daar één lampje niet werkt, werkt de hele serie lampjes niet. Er zijn manieren om de invloed van schaduw te verminderen door bijvoorbeeld met meerdere series zonnepanelen te werken of om de opgewekte gelijkstroom al in het paneel om te zetten naar wisselstroom.
"handmatige berekening binnenkomend zonlicht/daglicht met bezonningsschijf (uitgave TNO Delft)" bij het onderwerp "Daglicht en bezonning" van het onderdeel "Buitenschil - algemeen".

Dakgrootte:
Een gemiddeld zonnepaneel genereert zo’n 150 Wp per vierkante meter, wat op jaarbasis in Nederland op een standaard dak zo’n 120 kWh/jaar aan energie oplevert. Voor een 1000 Wp (1 kWp) systeem is dus een dakoppervlak van ongeveer 6 m2 nodig. Als je kiest voor laag-efficiënte dunne-film zonnepanelen (wordt niet veel gebruikt) van 60Wp heb je voor een 1 kWp systeem 17 m2 nodig, als je kiest voor een hoog-efficiënt zonnepaneel van 280 Wp kun je een 1 kWp systeem al plaatsen op 4.5 m2.
Dit lijkt niet veel, maar een dak is sneller vol dan je denkt. Vooral bij een Mansardekap zoals op mijn woning uit 1926. Dat was passen en meten.

Reiniging:
Schoonmaken van zonnepalen is meestal niet nodig vanwege hun vuilafstotende coating en doordat ze schuin staan zal een goede regenbui het meeste vuil wegspoelen.
Als het om wat voor reden dan ook wel nodig is dan is een emmer, een spons en lauwwarm water zonder zeep voldoende.

Ondersteuningsconstructie:

Omdat ieder dak verschillend is, is er voor iedere daksituatie een oplossing om de zonnepanelen te bevestigen.
Deze standaard oplossingen kunnen per leverancier iets verschillen.

Schuin dak montage:

Indakmontage:
Hierbij worden de zonnepanelen tussen de dakpannen, in lijn met het dakvlak, geplaatst zodat ze een strak geheel (vergelijkbaar met dakraam) met het dak vormen.
Na verwijdering van de benodigde hoeveelheid dakpannen wordt, direct op de panlatten, HDPE-kunststof uitgerold om de waterdichtheid van het dak te garanderen. Op deze laag worden ankers en rails gemonteerd en daarop de zonnepanelen.
Opdakmontage:
Bij opdakmontage worden zonnepanelen boven de dakpannen geplaatst, dus zonder dat daarvoor dakpannen moeten worden verwijderd.
Voordelen: makkelijk te monteren met minder montagemateriaal, waardoor de kosten lager zijn. De beugels die boven de dakpannen uitsteken worden aan het dak bevestigd. Op een rail die op deze beugels wordt gemonteerd, worden de zonnepanelen bevestigd.
voorbeeld installatie instructie.

Let op !
Bij nokken gelegd in specie zijn de bovenste pannen rijen niet zomaar op te schuiven voor de bevestiging van de panelen.
Tevens moet je rekening houden dat bij oude huizen de voor en achtergevel meestal niet haaks op de zijgevels staan.

zonnepanelen

Plat dak montage:

Voor de plaatsing op het platte dak is er een platdakmontage waarbij een kunststof bak op het dak wordt geplaatst welke worden verzwaard met ballast en waarop de zonnepanelen worden gemonteerd.

  voorbeeld installatie instructie. Alvorens zonnepanelen op een plat dak te kunnen plaatsen, moet aan bepaalde voorwaarden worden voldaan:
-    De dakopbouw moet geschikt zijn voor zonnepanelen en het isolatiemateriaal moet onbrandbaar zijn (brandklasse A1).
-    De isolatie moet de permanente belasting blijvend kunnen dragen, zonder te vervormen.
-   Voor onderhoud van de PV-installatie moet de dakopbouw begaanbaar zijn en voldoen aan de de benodigde eisen.
    (PV = Photo Voltaic)

  "het onderwerp "Werken op daken" van het onderdeel "Daken - algemeen".
    en

"het onderwerp "Beloopbare daken" van het onderdeel "Daken - plat dak".

Aansluiting van de panelen op het elekticiteitsnet:

De opgewekte elektriciteit uit de zonnepanelen (gelijkstroom) wordt door de omvormer omgezet in wisselstroom die direct teruggeleverd wordt aan het elektriciteitsnet waar de omvormer op is aangesloten. De opgewekte energie wordt in eerste instantie direct ter plaatse gebruikt. Is de opgewekte energie van de panelen tijdelijk groter dan het eigen gebruik dan wordt dit tijdelijke overschot geleverd aan het electriciteitsnet. noot:

Een omvormer (hier zichtbaar in de nok geplaatst) maakt geluid, dit kan storend zijn.

noot:
Een aparte afrekening van de geleverde elektriciteit aan het net kan alleen als er een slimme meter aanwezig is, want bij een draaischijfmeter vindt de afrekening rechtstreeks plaats omdat deze terug telt.

De brutoproductiemeter wass verplicht bij zonnepanelen met subsidie.
Het nadeel hiervan is: een eigen groep is verplicht en de extra meter moet bij de standaardmeter in de meterkast.
Dit kan lastig zijn en kostenverhogend, vooral in de bestaande bouw.
(bij de jaarlijkse opname is bij mij een trapje nodig om deze meter af te lezen.)

Bidirectioneel laden:

Zolang een betaalbare thuisbatterrij nog geen optie is kan bidirectioneel laden via de autobatterij een juiste keuze zijn.

het subonderwerp "Laadpalen en -pleinen" van het onderwerp "Parkeren algemeen" behorende bij het onderdeel "ontwerpelementen - parkeren".

Zonnepanelen en brandgevaar:

Zonnepanele op zich zijn niet brandgevaarlijk, maar een verkeerde installatie bijv. door het gebruik van verschillende connectoren ofwel de aansluitingen van de kabels tussen de panelen, kan wel leiden tot een verhoogd risico.
Ook ontstaat er brandgevaar als de kabels te dun zijn voor de hoeveelheid opgewekte stroom of te strak zijn aangelegd.
Hier zijn dan ook voorschriften voor, waar je je aan moet houden.

Het materiaal onder de panelen moet wel brandwerend zijn. Bij zonnepalen bovenop de dakpannen is dit geen probleem.

Maar let wel op!
Als zonnepanelen aaneengesloten over meerdere daken liggen dan moet er een stoplijn worden gecrëerd, ofwel een natte strook, die met behulp van de brandweer tijdens het bluswerk moet voorkomen dat het vuur overslaat naar de volgende woning.
Dit geldt vooral voor zonnepanelen welke geïntegreerd zijn in het dak en niet voor de panelen die boven de pannen liggen.

Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
dd: 25-12-2018 (28-12-2020 ondersteuningsconstructie platdak) (27-03-2023 bidirectioneel laden) (15-01-2024 zonnepanelen en brandgevaar)

extra informatie behorende bij:

Ondersteuningsconstructie:

Voorbeeld installatie instructie:

documentatie nuon

kijk uit:
Het opschuiven van een rij pannen is in de buurt van een nok niet altijd zondermeer mogelijk.
Bij in de specie gelegde nokvorsten zijn de bovenste 2 á 3 lagen niet verschuifbaar.