PV-techniek bij monumenten in onderzoek

NHL-studenten bouwkunde Nicole Bakker (projectleider), Nils Treffers en Theun ter Velde, onderzochten inpassing van PV in cultureel erfgoed (foto: Tom de Hoog | CONTEXT)
NHL-studenten bouwkunde Nicole Bakker (projectleider), Nils Treffers en Theun ter Velde onderzochten inpassing van PV in cultureel erfgoed (foto: Tom de Hoog | CONTEXT)

Tom de Hoog | CONTEXT interviewde de vierdejaars NHL-studenten bouwkunde Theun ter Velde en Nils Treffers. Zij voerden in opdracht van provincie Fryslân, gemeente Leeuwarden en Duurzame Wadden een onderzoek uit naar de mogelijkheden van een verantwoorde inpassing van zonnepanelen in cultureel erfgoed. Het mooie van hun onderzoek is dat de verbinding wordt gelegd tussen cultuurhistorische waarden en technologie van nu. Het voordeel van student zijn is ook evident: je krijgt makkelijk toegang tot instanties. Daarbij, de aanpak wordt als verfrissend en niet als bedreigend ervaren, als student ben je namelijk geen partij met een belang in de keten.

Met als projectleider Nicole Bakker, tevens bouwkundestudent aan NHL Hogeschool en auteur van het boek ‘Photovoltaics in historical built environments’, verdiepten de studenten zich in het spanningsveld tussen esthetiek en de wens om energie duurzaam op te wekken middels PV-techniek. Nils legt uit waarom juist zonnepanelen in aanmerking kwamen. “Directe aanleiding was de energieambitie per 2020 van Duurzame Wadden en de gemeente Ameland. Windenergie is uitgesloten voor de Waddenregio. Daarbij wil men zelfvoorzienend worden en daarom is een grote rol voor photovoltaïsche (PV) energieopwekking voorzien. Echter, op Ameland zijn er drie beschermde gezichten in vier dorpen, 110 rijksmonumenten en ongeveer 100 beeldbepalende panden, exclusief de gemeentelijke monumenten. Dat geeft grote vraagstukken over het verbinden van die energieambitie met het goed omgaan met cultuurhistorisch en monumentaal erfgoed.”

Grip krijgen op cultuurhistorie

Al snel ontdekten de onderzoekers dat een benadering vanuit individuele gebouwen geen oplossing zou bieden. Theun: “In de gesprekken die we voerden kwamen we steeds uit op ruimtelijke kwaliteit. Zo kwam naar voren dat we naar een gebiedsbenadering moesten gaan kijken.” Nils vult hem aan: “We legden daarom contact met mensen van monumentenzorg en van welstandscommissies om erachter te komen wat die cultuurhistorische waarden nu precies inhielden. Na een half jaar kregen we daar pas grip op, want het bleek echt heel divers. We merkten ook dat er bij lokale overheden vaak gebrek is aan een grondige en tastbare inventarisatie, visie en strategie voor het cultureel erfgoed. Men benadert dit onderwerp vanuit ‘hokjes’ en dat maakt een multidisciplinaire afweging lastig voor gemeenten. Voor je het weet heb je als gemeente al je bewoners aan een oplossing geholpen die bij elkaar weer afbreuk doen aan een beschermd dorpsgezicht als geheel. Wij hebben gekeken hoe je monumenten zo kunt aanpassen dat het voor iedereen in zo’n dorp toepasbaar is. Een hele straat, een heel dorp.”

Weg van ‘mooi of lelijk’ discussies

Vaak gaat het bij de inpassing van zonnepanelen over de kwestie mooi of lelijk. Dat is waar de studenten vooral de waarde van hun onderzoek zien. Nicole: “Multidisciplinair kijken is echt de kracht van ons onderzoek. Dat deden we door contact te zoeken met de technische kant, met de ‘monumentenkant’ en met de regelgeving. Daarnaast door er stedenbouwkundige en architectonische aspecten bij te betrekken.” De onderzoekers brachten de partijen bij elkaar aan tafel. Nils: “Daarbij viel op dat de monumentenkant en de technische kant eigenlijk goed met elkaar konden praten. Op het moment dat we de mensen om tafel hadden met ook concrete voorstellen om te bespreken, ontstond een wisselwerking en leerde men van elkaar. Het bleek dat er veel meer mogelijk is dan alleen maar ‘nee’ zeggen. Belangrijk is dat je aan de technische mensen kan laten zien waarin nu precies die cultuurhistorische waarden zitten. Dat gaat verder dan verhalen, dat zit ook in allerlei bouwkundige zaken en de gebruikte materialen. Of zelfs het gebruik van ruimte.” Theun: “Een voorbeeld – wat we niet in het eindrapport hebben uitgewerkt maar wel onderzocht – is dat er binnen de dorpen op Ameland lege plekken zijn. Daar hebben ooit houten huizen gestaan in de tijd van de walvisvaart. De contouren daarvan kan je terugbrengen door er een PV-constructie in de vorm van een huis te plaatsen. Zo breng je een stukje van het verhaal terug in het dorp en geef je er een nieuwe invulling en betekenis aan.”

Kenmerkende elementen van beschermde aanzichten en monumenten

De studenten hebben veel aandacht besteed aan de materialen die in de beschermde aanzichten en gebouwen zijn toegepast. Zo is bijvoorbeeld de commandeurswoning een kenmerkend type voor Ameland. Plus het verhaal dat daarbij hoort toen de scheepvaart en walvisvaart afnamen en veel van deze woningen werden omgebouwd tot boerderij. De constructieve aanpassingen van deze boerderijen worden beschreven en ook de bouwmaterialen. Zo zijn ook de ‘Friese geeltjes’ belangrijk vanuit cultuurhistorisch oogpunt. Deze geel gekleurde baksteen komt uit de Friese regio en op Ameland is het grootste gedeelte van de historische bebouwing vervaardigd uit deze baksteen. Om de historische waarde van deze steen te achterhalen is gekeken naar de karakteristieken, het productieproces, de oorsprong en het vervoer van de stenen naar Ameland. Ook zaken als specifiek voegwerk, het gebruik van smeed- en gietijzer, dakpannen, beglazing, houtgebruik en rietgedekte daken komen aan de orde. Nils: “Het is belangrijk dat allemaal te beschrijven. Bedenk dat met de komende Erfgoedwet 2016 er veel meer verantwoordelijkheden naar de gemeente gaan. Zo verwijzen de laatste publicaties van de Rijksdienst van Cultureel Erfgoed bijvoorbeeld letterlijk eigenaren door naar gemeenten voor een heldere omschrijving van cultuurhistorische waarden.”

Vormen van inpassing PV-techniek bij monumenten

PV-techniek en producten kunnen in hoofdlijnen op drie verschillende manieren toegepast worden: reversibel – dus weer te verwijderen zonder impact – op het gebouw toevoegen, irreversibel op het gebouw toevoegen, waarbij het gebouw definitief wordt aangepast of los van het gebouw plaatsen. De reversibele toepassing van PV is het meest gangbaar. Het gaat dan meestal om de blauwe panelen die worden voorzien van een aluminium frame om ze op een dak te monteren. Het is een kostenefficiënte toepassing, maar wordt vaak als ‘rommelig’ ervaren. Bij losse plaatsing van een gebouw kan het eigen frame een gunstige oriëntatie op de zon krijgen. Er is dan geen beperking aan de afmetingen en de vrije plaatsing biedt bovendien meer vormvrijheid. Bij irreversibel toevoegen of integreren gaat het om PV-techniek in bijvoorbeeld dakpannen of in een lantaarnpaal. De esthetische inpassing is een voordeel, het nadeel is het vervangen van bestaande materialen die een cultuurhistorische waarde hebben. Maar daarover zegt Nils: “Met de oplossing MoNUment, dat selectief bewust afbreuk doet aan de cultuurhistorische waarde, heb je het over een oplossing met compleet nieuwe dakvlakken: monoliet en hoogtechnologisch. Dat contrast geeft een nieuwe identiteit aan het gebouw. De denkwijzen die we presenteren in het onderzoek zijn dus heel verschillend.”

Rekentool geeft snel inzicht in terugverdientijd

Bij de toepassing van zonne-energiesystemen gaat het ook om zaken als om rendement, investering en levensduur. Om daaraan tegemoet te komen ontwikkelde het onderzoeksteam een rekentool. Hierbij was ook het lectoraat Zonnestroom en Vervoer van NHL betrokken. Theun: “Om de techniek inzichtelijk te maken voor de mensen uit de cultuurhistorische hoek hebben we de rekentool ontwikkeld. Dat maakt het tastbaar voor hen en de tool is daarmee ook voor leken geschikt. We zouden de rekentool ook graag ter beschikking van de markt willen stellen, maar daarvoor moeten we het wel doorontwikkelen. We hebben nu al veel gegevens gekoppeld en in Excel daarvoor formules gemaakt. Het liefst zou je standaard veel meer producten erin opnemen. Zo zit er nu maar één type omvormer in. Wat de tool wel doet is dat hij meerekent wat voor omvormer nodig is en de prijs daarvan. Ook de herinvestering – een omvormer heeft een levensduur van 10 jaar – wordt erin berekend plus het effect op de terugverdientijd. Ook rendementsverlies van de installatie berekent de tool. Vanuit de stand op de zon, de hellingshoek, vanuit de omvormer zelf en het afnemend rendement van de zonnepanelen in de tijd. Ook daarop speelt de tool weer in met de keuze voor de omvormer. Het is daardoor redelijk complex, maar omdat je maar weinig hoeft in te vullen is de output en terugverdientijd snel inzichtelijk.”

Dit artikel verscheen in gewijzigde vorm in Elektropraktijk 2015 editie 2.