Energietransitie in beeld. Case: hoeveel zonne-energie kan Tilburg opwekken?

We staan zonder twijfel voor een grote uitdaging als het aankomt op het verduurzamen van de energiemix. In het klimaatakkoord is namelijk vastgelegd dat de totale energievoorziening van Nederland in 2050 nagenoeg CO2 neutraal moet zijn. Op kortere termijn betekent het dat in 2030 al 70% van alle elektriciteit uit hernieuwbare bronnen moet komen. Terwijl nu slechts 19% van onze energie duurzaam is. Kortom: er staat ons een enorme energietransitie te wachten.

In 2030 moet Nederland 84 miljard kilowattuur duurzame energie per jaar produceren. Een groot deel hiervan zal van wind op zee komen. Maar we moeten ook sterk inzetten op de opwek op land in deze energietransitie. Over 10 jaar moet 35 miljard kilowattuur uit zon en wind op land komen. In steden is weinig ruimte voor windmolens. De focus voor stedelijke gemeentes ligt dan ook op de zon.

Van zonpotentie per dak, naar zonpotentie per gemeente

Vanuit burgers wordt meestal de vraag gesteld: is mijn dak geschikt voor zonnepanelen? Maar voor gemeenten is het juist nuttig om het eens andersom te beredeneren. Hoeveel oppervlak is er in een bepaalde gemeente geschikt voor zonnepanelen? En hoeveel duurzame energie kunnen we daarmee opwekken?

Deze vragen leefden ook bij de gemeente Tilburg. Hun ambitie is om in 2045 een klimaatneutrale stad te zijn. Zonne-energie speelt in deze energietransitie een belangrijke rol. En voor de opwekking van zonne-energie wordt uitdrukkelijk naar daken gekeken: de gemeente Tilburg doet de uitspraak ‘liever zon op het dak dan zon in de wei’. Met deze duurzaamheidsdoelstelling in gedachten, wilden zij weten:

• Hoeveel zonnepanelen liggen er nu al in Tilburg?
• Welke daken zijn nog onbenut, maar bieden wel potentie voor zonnepanelen?
• Welke andere plekken (denk aan: rijksgronden, water, parkeerterreinen) bieden potentie voor zonne-installaties?

In kaart brengen geinstalleerde zonnepanelen

Om de vragen van de gemeente Tilburg te beantwoorden, startten we met het in kaart brengen van het aantal geïnstalleerde zonnepanelen. Readar heeft een algoritme ontwikkeld om zonnepanelen automatisch uit luchtfoto’s te detecteren. We pasten dit detectiealgoritme toe op luchtfoto’s van de gemeente Tilburg. Zo vond het algoritme alles wat eruit ziet als een zonnepaneel. Resultaat: een lijst van alle adressen met zonne-installaties.

Vervolgens voerden we een detailanalyse uit. We bepaalden het oppervlak van elke installatie. En aan de hand van dit oppervlak konden we inschatten wat het geplaatste vermogen is.

Nu wisten we dus waar al zonnepanelen liggen en hoeveel energie deze opwekken. Volgende stap: wat is de potentie van de daken waar nog geen zonnepanelen op geplaatst zijn?

Zonnepanelen op daken

De potentie voor zonnepanelen wordt bepaald door de hoeveelheid zonlicht die op een dak valt. We berekenen dit door de zon virtueel gedurende een jaar over een 3D model van de gemeente te laten schijnen. Hoe meer zonlicht, hoe meer energie zonnepanelen opwekken. En hoe hoger dus de potentiele opbrengst.

We brengen de potentie in kaart voor zowel schuine dakvlakken als voor platte daken. Platte daken bieden vaak grote potentie voor zonnepanelen. Het is dan nog wel de vraag hoe panelen op platte daken het best geplaatst kunnen worden.

• Zuidoriëntatie. De panelen staan naar het zuiden gericht met een helling van ongeveer 35 graden. Dit levert per paneel het meeste op. Ideaal dus om de opbrengst per paneel te optimaliseren. Maar er passen dan wel minder panelen op één dak.
• Oost-westoriëntatie. De panelen staan dicht tegen elkaar aan, onder een helling van ongeveer 20 graden. Dit levert minder energie op per paneel en de terugverdientijd is daardoor langer. Maar het zorgt er wel voor dat er meer zonnepanelen op één dak passen. Dit is de ideale opstelling om een zo hoog mogelijke opbrengst per gebouw te krijgen. Daarnaast heeft deze opstelling als grote voordeel dat de opwekking verspreid wordt over de dag. Dit zorgt voor minder piekbelasting op het net. Bovendien is dit gunstig om meer van de opgewekte energie direct zelf te kunnen consumeren.  De potentiele opwekking met oost-westoriëntatie presenteren we als plus-scenario bovenop de potentie bij zuidoriëntatie.

De potentie voor zonne-energie in Tilburg hebben we opgesplitst per gebouwtype en per wijk. Het realiseren van de potentie voor de verschillende gebouwtypes (zoals woningen, industrie en winkels) vraagt om uiteenlopend beleid. Met het overzicht per wijk heeft de gemeente dus letterlijk in kaart waar de grootste zonpotentie ligt.

Zonnepanelen op gevels

Voor de plaatsing van zonnepanelen kun je ook verder kijken dan alleen daken. Denk bijvoorbeeld aan zonnepanelen op gevels. De opbrengst is vaak minder groot dan die van zonnepanelen op een dak. Maar de potentie van panelen op gevels moet zeker niet uitgevlakt worden. De opbrengst van een ideaal geplaatst gevelpaneel is vergelijkbaar met die van een paneel met oost-westoriëntatie op een plat dak. Het levert dan per paneel ongeveer 175 kWh per jaar op.

Uiteraard zijn er wat obstakels voor zonnepanelen op gevels. Er is veel vaker sprake van schaduwval dan op een dak, wat ten koste gaat van de opbrengst. Woonhuizen hebben bovendien vaak ramen in de gevels, wat het plaatsen van panelen lastig maakt. En dan is er nog esthetiek. Sommige mensen vinden zonnepanelen op een dak al niet zo mooi. Op een gevel zijn ze nóg nadrukkelijker aanwezig.

Woningen lijken daarom nog niet op grote schaal toe aan gevelpanelen. Bedrijfspanden bieden echter kansen. Neem bijvoorbeeld een loods op een bedrijventerrein. Weinig ramen die de plaatsing van zonnepanelen belemmeren. Weinig schaduwval omdat zulke panden vaak ver uit elkaar staan. En het esthetische argument zal ook wat minder zwaar wegen op een bedrijventerrein.

Binnen de gemeente Tilburg analyseerden wij 125.295 gebouwen. Samen hadden zij 614.646 geveldelen. Zoals we hierboven aangaven, is de haalbaarheid voor zonnepanelen op gevels van bedrijfspanden het grootst. Daarom maakten we een selectie van gevels met ten minste een oppervlak van 500 m2 (hierop is ruimte voor 200 panelen). Samen biedt dit potentie voor de opwek van ruim 22 GWh zonne-energie per jaar, bovenop de potentie van zonnepanelen op daken.

Zonnepanelen in openbare ruimte

Naast daken en gevels namen we ook andere plekken met potentie onder de loep. Hiervoor baseerden wij ons op de functies van de openbare ruimte zoals de BGT (Basiskaart Grootschalige Topografie) deze hanteert. Samen met het projectteam van de gemeente Tilburg bestudeerden we de BGT. We selecteerden daaruit de functies die eventueel geschikt zijn om zonnepanelen op te installeren. Hier kwamen twee grote kanshebbers uit: parkeerterreinen en geluidswallen.

Eerst brachten we de parkeerterreinen van groter dan 1.000 m2 in kaart. Dit waren er 68. Door boven die parkeerterreinen een overkapping met zonnepanelen te plaatsen, kun je extra zonne-energie opwekken. We gingen uit van een overkapping met zonnepanelen in oost-westoriëntatie, om zo de opwekking over de dag te spreiden. Per parkeerterrein kan Tilburg op die manier 250 MWh per jaar opwekken. Dat is dus een totale extra opwek van bijna 17 GWh per jaar.

Daarna keken we naar de geluidswallen. In theorie boden deze aanzienlijke potentie. In de praktijk bleek dit helaas niet uitvoerbaar. De bestaande constructie van de grootste geluidswallen is namelijk niet geschikt voor het installeren van zonnepanelen. Voor nu liggen hier daarom geen kansen. Wel is het dus aantrekkelijk om tijdens een natuurlijk vervangmoment van deze geluidswallen alsnog zonnepanelen te integreren in het ontwerp.

Een derde kanshebber is het oppervlaktewater. Uit de kaartanalyse bleek al snel dat het totale oppervlak aan water in Tilburg heel beperkt is. Dit kan voor andere gemeenten wel interessant zijn.

Zonpotentie in de energietransitie

Al deze data gecombineerd, leverde nuttige inzichten voor de gemeente Tilburg. Niet alleen wetHen zij waar ze nu staan als het gaat om het opwekken van de hoeveelheid zonne-energie. Ook weten zij welke potentie er nog onbenut is. En handiger nog: in welke wijken en op welk type gebouwen de meeste winst te behalen valt. Dit levert input voor een duidelijke roadmap in de energietransitie.

“Met de inzichten van de data kunnen we het bestuur laten zien wat de potentie is van zon op het dak. Met de data op gebouwniveau zijn we bovendien in staat om afspraken te maken met partijen in de stad om de daken vol te krijgen. Daarnaast kunnen we instrumenten en financieringsvormen ontwikkelen om onze ambitie kracht bij te zetten.”
– Maaike Paulissen, gemeente Tilburg

Meer weten over zonpotentie?

Meer weten over de mogelijkheden die wij bieden op het gebied van het in kaart brengen van zonpotentie? Neem dan contact op via contact@readar.com.