Zonnepanelen in het wegdek

BPW - Windesheim

Zonnepanelen in het wegdek

In de eerste week van februari in 2023 nam ik deel aan de bedrijfsprojectweek (BPW) van Windesheim, dit is een initiatief van Windesheim om studenten van verschillende opleidingen samen te brengen en samen één week lang aan een opdracht voor echte bedrijven te werken. Samen met vijf andere studenten ben ik door het lectoraat energietransitie en Wattway uitgedaagd om te achterhalen of het plaatsen van een wegdek met geïntegreerde zonnepanelen op de parkeerplaats van Windesheim een aantrekkelijke optie is om duurzame energie op te wekken.

Poster
Poster
Zonnepaneel onder wegdek Windesheim
Zonnepaneel onder wegdek Windesheim
Behuizing
Behuizing
Grafiek 1: Vergelijking van het piekvermogen in Watt per m^2 van de energie opwekmethodes.
Grafiek 1: Vergelijking van het piekvermogen in Watt per m^2 van de energie opwekmethodes.
Grafiek 2: Vergelijking van de Levelized Cost of Electricity van de energie opwekmethodes
Grafiek 2: Vergelijking van de Levelized Cost of Electricity van de energie opwekmethodes
Grafiek 3: Vergelijking van de kosten en opbrengsten van de energie opwekmethodes.
Grafiek 3: Vergelijking van de kosten en opbrengsten van de energie opwekmethodes.

Opdrachtomschrijving Lectoraat Energietransitie

Zonnepanelen als wegdek: hoe en waarom eigenlijk?

Windesheim heeft een cadeautje gekregen. Een cadeautje dat er mooi uitziet, maar nog niet werkt. In de nieuwe rondweg op de Campus, vlak bij de ingang, ligt een aantal PV-panelen en een aantal temperatuursensoren (onder asfalt en onder klinkers). Deze zijn niet aangesloten en ook is geen impact-analyse uitgevoerd.

Graag willen we:
  1. Een ontwerp (evt. prototype) van de aansluiting van de zonnepanelen zodat deze ook elektriciteit kunnen leveren.
  2. Een ontwerp (evt. prototype) van een low-cost uitlezing van de opbrengst van de panelen en van uitlezing van de temperatuursensoren, waar studenten Civiele Techniek mee kunnen werken.
  3. Een analyse van de carbon case, energy case (CO2-impact en energie-impact) en business case  van een PV-weg ten opzichte van een asfaltweg.
  4. Extra: een analyse van de verwachte carbon case en energy case als onder asfalt of klinkers een warmtesysteem wordt aangebracht.

Aanpak

We waren met een flinke groep met een jongen van de opleiding elektrotechniek, een jongen van de opleiding werktuigbouwkunde, een jongen van de opleiding technische bedrijfskunde en drie jongens van de opleiding industrieel product ontwerpen. De heren van elektrotechniek en werktuigbouwkunde namen samen de verantwoordelijkheid voor het ontwerpen van een aansluiting en uitlezing voor de zonnepanelen. De jongen van technische bedrijfskunde nam de projectregie op zich en werkte aan de carbon case. Eén van de industrieel product ontwerpers werkte aan de behuizing voor het uitlezingsapparaat, een andere industrieel product ontwerper nam de verantwoordelijkheid voor het maken van de presentatie poster en hielp mij in de overige tijd met bronnen onderzoek. 

Mijn verantwoordelijkheid was dus het uitvoeren van bronnen onderzoek om data te verzamelen voor de business- en energy-case en vervolgens het analyseren van de gegevens en het daadwerkelijk opstellen van de business- en energy case.

Uitvoering

Zoals eerder genoemd heb ik me op de business- en energy case gefocust. Het leek me een goed idee om de Wattway panelen te vergelijken met typische zonnepanelen en zoals gevraagd met een warmtesysteem onder de klinkers. Het bleek erg lastig te zijn om data te vinden die één op één met elkaar te vergelijken is. Na een lange tijd zoeken kwam ik erachter dat een goed manier om de verschillende energie opwekkingsmethodes met elkaar te vergelijken de levelized cost of electricity (LCOE) is, gezien het mogelijk was alle data naar deze eenheid om te rekenen. Door de totale energieopwekking over de levensduur (energy case) te vermenigvuldigen met een terug-leverprijs van elektriciteit (momentopname) kon de totale opbrengst in euro’s over de hele levensduur berekend worden en door dit te verminderen met de LCOE gecombineerd met de aanschafkosten kon de winst van de energie opwekmethodes berekend worden.  

Omdat de Wattway panelen in hun toestand destijds in een best slecht daglicht leken te staan besloten we ook de gewenste energieopbrengst van Wattway (hun doelstelling) aan het overzicht toe te voegen. Onze poster maker zag er de humor van in en besloot de titel van de poster “The road to hell is paved with solar panels te maken”.

Resultaat

Tabel 1: Gegevens van de onderzochte energie opwekmethodes deel 1
Tabel 2: Gegevens van de onderzochte energie opwekmethodes deel 2
Grafiek 1: Vergelijking van het piekvermogen in Watt per m^2 van de energie opwekmethodes.
Grafiek 1: Vergelijking van het piekvermogen in Watt per m^2 van de energie opwekmethodes.
Grafiek 2: Vergelijking van de Levelized Cost of Electricity van de energie opwekmethodes
Grafiek 2: Vergelijking van de Levelized Cost of Electricity van de energie opwekmethodes
Grafiek 3: Vergelijking van de kosten en opbrengsten van de energie opwekmethodes.
Grafiek 3: Vergelijking van de kosten en opbrengsten van de energie opwekmethodes.