Je ziet natuurlijk niet graag je zonnepanelen de wijk nemen tijdens een storm. Montagesystemen worden vooraf getest met behulp van een windtunnel om dit te voorkomen. Montagesysteemfabrikant Aerocompact bepaalt met behulp van software en het Duitse Institut für Industrieaerodynamik (IFI) wat er nodig is om panelen tegen storm te beschermen.

Aerocompact heeft verleden jaar het meest uitgebreide windtunneltestprogramma van hun bestaan doorgevoerd voor al haar platdak-ballastsystemen. Dr. Thorsten Kray (Head of building Aerodynamics I.F.I.) is lovend over het resultaat. “Ons uiteindelijke doel was om ‘state-of-the-art’ windtunneltestrapporten te leveren welke voldoen aan belangrijke bouwvoorschriften zoals de Eurocode, EN 1991-1-4. Dit doel is bereikt. Bovendien voldoen de rapporten aan ASCE 7-16 (red. de Amerikaanse code voor minimale ontwerpbelastingen en bijbehorende criteria voor gebouwen en andere constructies). Dit is een prestatie om trots op te zijn, gezien de strikte ‘peer review’ welke de code vereist.”

Aerocompact levert intelligente oplossingen om de ondersteuning van zonnepanelen te verbeteren en zowel de panelen als het dak te beschermen. Er zijn stevige systemen nodig om uiteenlopende weersomstandigheden te kunnen doorstaan. Aerocompact specialiseert zich in verstevigende mechanismen voor opstellingen in alle situaties. Voor platte daken, schuine daken en grondopstellingen biedt het bedrijf naast beugelsystemen sinds kort ook een railsysteem. “Iedere oplossing heeft zijn eigen voor- en nadelen”, aldus Nico Baggen, manager bij Aerocompact Benelux.

IFI als pionier

Aerocompact maakt voor het berekenen van de benodigde ballast gebruik van de data van IFI. “IFI is een wereldwijd toonaangevende partij op het gebied van windcalculatie”, benoemt Baggen. Het IFI heeft geen commercieel belang, maar beschikt wel over veel kennis. Doordat IFI de data voor de software regelmatig updatet, wordt er met de meest actuele cijfers gewerkt.

Het IFI is volgens Baggen de meest gangbare bron van data voor de windtunneltest. “Voor een valide testuitslag moet je een partij betrekken die geen commercieel belang heeft, maar wel over de kennis beschikt. Het IFI wordt o.a. in Duitsland en in de Verenigde Staten betrokken als onafhankelijke partij om tot regelgeving te komen.” Om die reden ziet Baggen IFI als wereldwijde pionier.

Locatie vermenigvuldigd met hoogte

Baggen benadrukt dat we te maken hebben met ingewikkelde materie. "We hebben een Europese norm. Op basis van bepaalde data komen we tot een windlast. Die data is in Nederland verdeeld in drie windzones en drie omgevingscategorieën. De categorieën zijn kust, onbeschut en beschut. In België zijn er bijvoorbeeld vijf omgevingscategorieën en in Duitsland kennen ze er ook weer anderen.” De categorie van een locatie wordt bepaald op basis van adres en omgeving. Afhankelijk van de hoogte van het dak kom je uit op de windlast.

Norm voor de test

Er zijn weinig eisen waar de windtunneltesten aan moeten voldoen in de Benelux. De schaalgrootte en minimale capaciteit van de apparatuur zijn niet landelijk vastgesteld. Nico Baggen vreest dat door het ontbreken van een heldere norm, testen minder makkelijk te vergelijken zijn met elkaar. “Je krijgt een oneerlijke vergelijking van ballastcalculaties. Maar dat is wellicht niet eens het grootste probleem. Wel dat het resulteert in uiterst matige ballastcalculaties. Dit heeft invloed op de kwaliteit van je systeem en daarmee op de bescherming van jouw investering, de dakhuid van jouw pand en alles wat daaronder zit

Een windtunneltest wordt over het algemeen niet op ware grootte uitgevoerd. Voor de test wordt de situatie gesimuleerd in een kleinere opstelling. Volgens IFI moet er een schaal van 1:50 worden aangehouden.

“Er zijn andere windtunneltests die bijvoorbeeld 1 staat tot 10 aanhouden. Daar zien zij voordelen in, maar het is voor mij logisch dat je zo geen natuurgetrouwe situatie creëert. Je hebt simpelweg te veel ruimte nodig”, vertelt Baggen. “Omdat hier geen heldere norm voor is, komen sommige fabrikanten weg met versimpelde windtunneltesten. Hierbij ontstaan er logischerwijs aanzienlijke afrondingsverschillen. Daardoor is het resultaat, de ballastcalculatie, niet erg nauwkeurig. En dat zou feitelijk kunnen betekenen dat er teveel ballast ligt of te weinig ballast ligt of dat er sprake is van een onjuiste verdeling.”

Trekkende en zijdelingse krachten

Voor het berekenen van de ballast heb je twee krachten waar je rekening mee moet houden. Indien je zijplaten gebruikt bij een plat daksysteem, zullen de zijdelingse krachten toenemen. Maar afhankelijk van het legplan kan dit volgens Baggen invloed hebben op de ballastcalculatie. Zo zijn er meer parameters van belang bij de beïnvloeding van de ballastcalculatie. De vorm en afmetingen van een gebouw of dak bijvoorbeeld, maar ook de dakrand heeft effect op hoe de wind zich zal gedragen op het legplan, en daarmee ook op de ballastcalculatie.

De hoeveelheid panelen is dan ook een belangrijk gegeven. Goede software kan hier volgens Baggen een sleutelrol bij spelen. Zo kan Aerocompact berekenen hoe de wind op een dak komt, maar ook wat de vorm van een gebouw voor invloed heeft. “Als de wind tegen een recht gebouw aandrukt, bouwt de druk zich op naar boven, waarna de wind losgelaten wordt op het dak bij de panelen. Een gebouw met verschillende vormen en hoeken krijgt de wind op andere manieren op het dak, waardoor het ene paneel meer wind zal vangen als de ander. Je hebt software nodig die op paneelniveau berekent wat er nodig is aan ballast. En als je er nog panelen omheen hebt liggen, moet je bepalen hoe de ondersteuning het beste verdeeld kan worden om uiteindelijk verantwoord op zo min mogelijk ballast uit te komen.”

Paneel groeit

Panelen worden steeds groter. Het is niet moeilijk om je systemen aan te passen op een langer paneel. Je kunt een ballastbak makkelijk langer maken. Een breder paneel is een ander verhaal. “Die kunnen niet op dezelfde manier gelegd worden, je krijgt een andere hellingshoek en de onderconstructie sluit niet altijd goed aan. We moeten dus op zoek naar nieuwe oplossingen.” Volgens Baggen is het altijd verstandig om de handleiding van je panelen te raadplegen om te achterhalen op welke manier je mag klemmen. Er wordt immers maar op een bepaalde kracht garantie gegeven.

Lange zijde klemmen is het makkelijkst, maar levert ook weer 30% meer materiaal op. Goedkoop is het daardoor niet. Daarnaast is de kwaliteit van de klem volgens Baggen belangrijk om in acht te nemen. “Als ik twee panelen vastzet met een klem, kan ik ballast combineren. Tenzij de klem matig is. Dan kan er juist minder verdeeld worden. Je ballastberekening hangt daarmee ook af van de stevigheid van de klem. Wij gebruiken bij Aerocompact niet voor niets extra eindklemmen aan de lange zijde van het paneel bij oost-westopstellingen om de ballast en daarmee het gewicht per vierkante meter te kunnen drukken.”

Dakankers

Een ander voorbeeld van een oplossing is het plaatsen van dakankers. Dit houdt in dat je gaten boort in het dak of een kozijn en je paneel naar binnen toe bevestigt. Volgens Baggen wil je echter zo min mogelijk ankers gebruiken, omdat het gat permanent is. “Het is daarnaast ook weer extra werk. Met dakankers is het lastig te berekenen hoe je de ballast kunt verdelen. Voor Aerocompact is dit geen probleem met behulp van de software.”

Baggen concludeert: “Testing is key. Je moet álles testen, het liefst extern.”