Sat Sep 26 2020

09 26

Zonnecollectoren uit UHS beton

17/01/2017

Door Ad Spijkers

In het project Tabsolar II werkt het Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) met partners uit de industrie aan de ontwikkeling van thermische zonnecollectoren uit ultra hoge sterkte beton (UHSB).


     

Bij de integratie van duurzame energie in gevels van gebouwen kan thermische zonne-energie een belangrijke rol spelen. Tot nu toe zijn dergelijke producten meestal gebaseerd op doorstroomde onderdelen uit metaal, die een hoog aandeel van de zonnestraling opnemen en ter voorkoming van thermische verliezen weinig infrarode straling afgeven.

Elementen uit UHSB

In Tabsolar II onderzoekt Fraunhofer-ISE samen met vijf partners doorstroomde bouwelementen uit ultra hoge sterkte beton. Ze willen economisch verantwoorde producten ontwikkelen die in de gevel kunnen worden ingebouwd en deze geschikt maken voor de toepassing van duurzame energie. Voor de nieuwe soorten bouwdelen werden speciale betonrecepturen ontwikkeld, waaruit filigrane, materiaal besparende en sterke componenten uit beton kunnen worden gegoten.

De kanaalstructuren van de collectoren worden volgens de zogeheten bionische FracTherm-methode gerealiseerd. Hierbij worden op basis van een algoritme meervoudig vertakte structuren zoals bijvoorbeeld in bladeren gegenereerd. Met de methode kunnen nagenoeg willekeurige vormen worden voorzien van een gelijkmatig doorstroomd netwerk van kanalen. Het idee werd al met succes in andere concepten en productiemethoden toegepast, bijvoorbeeld voor de koeling van matrijzen.

Doorontwikkeling

Het projectteam concentreert zich momenteel op twee aspecten. Enerzijds is het de bedoeling de membraan-vacuümdieptrekmethode op te schalen naar op de praktijk afgestemde afmetingen en in proeffabrieken te realiseren.

Bij deze methode worden de buitencontouren van de latere vloeistofkanalen in een matrijsblok gefreesd. Het blok wordt voorzien van boringen en afgedekt met een membraan. Met vacuüm wordt een halve schaal van het UHSB-onderdeel diepgetrokken en nog vóór uitharding samengevoegd met een plaat uit vers UHSB. In het laboratorium werden volgens deze methode al bouwelementen van 340 mm x 460 mm gemaakt. Nu gaat het er om formaten te realiseren die gangbaar zijn in de bouwnijverheid.

Drie categorieën

Anderzijds is het doel van het projectteam om verschillende uitvoeringen van de UHSB-collectoren aan te bieden, afhankelijk van de eisen van de doelmarkten. De uitvoering Tabsolar Premium wordt voorzien van een voor het spectrum selectieve coating en anti-reflecterend glas en moet qua rendement vergelijkbaar zijn met op de markt leverbare zonnecollectoren.

Tabsolar Economy staat voor gelakte of door en door gekleurde UHSB-collectoren met Low-E beglazing en iets lagere opbrengsten. In de categorie Tabsolar Design ligt de focus op de vormgeving. Deze collectoren zijn niet voorzien van glas en kunnen worden uitgevoerd met de meest uiteenlopende structuren en kleuren.

Het project wordt gecoördineerd door Fraunhofer-ISE. Projectpartners zijn G.tecz Engineering, Betonfertigteile Spürgin, Facade-Lab, Priedemann Fassadenberatung en het Karlsruher Institut für Technologie (KIT). (foto: G.tecz Engineering)