SolaRoad is een nieuw concept voor de opwekking van duurzame energie. Hierbij werkt het wegdek ook als een zonnepaneel. De opgewekte elektrische energie kan worden gebruikt voor uiteenlopende toepassingen zoals wegverlichting en verkeersinstallaties. Ook huishoudens kunnen ervan profiteren. Op termijn kunnen mogelijk ook elektrische auto’s gebruik maken van de energie. De energie wordt dan echt opgewekt op de plaats waar deze nodig is: een flinke stap richting een energieneutraal mobiliteitssysteem.

Het idee voor SolaRoad is ontstaan bij TNO. Provincie Noord-Holland, Ooms Civiel en Imtech hebben zich aangesloten om SolaRoad te ontwikkelen. Samen vormen ze een consortium.

Een zonnefietspad is een toepassing van SolaRoad in een fietspad. Met andere woorden, een fietspad dat zonne-energie opvangt en omzet in elektrische energie.

Het SolaRoad fietspad wordt veilig, comfortabel, én duurzaam. Dat realiseren we met verschillende technische oplossingen:

Ruw wegdek
Het wegdek van het SolaRoad fietspad bestaat uit een laag veiligheidsglas met daarop een stroefmakende coating.  De coating zorgt ervoor dat de weggebruikers voldoende grip hebben en er veilig over kunnen rijden en lopen. In het laboratorium wordt de stroefheid van het wegdek getest. De stroefheid mag niet lager zijn dan van een gewoon fietspad, ook niet op de lange duur.

Sterk wegdek
Er wordt veel aandacht besteed aan de sterkte van het wegdek. Het geharde glas in de toplaag en de daaronder geplaatste zonnecellen worden zo toegepast, dat ze goed bestand zijn tegen het gebruik. Er moeten niet alleen fietsers over kunnen rijden, maar bijvoorbeeld  ook service-voertuigen. Bovendien moet rekening worden gehouden stootbelastingen door vallende dingen. Invloeden vanuit de omgeving (warmte, kou, zout, …) mogen geen problemen veroorzaken.

Comfortabel wegdek
SolaRoad bestaat uit geprefabriceerde elementen, die achter elkaar worden geplaatst om samen een fietspad te vormen. Voor een goed rijcomfort voor de fietsers worden de elementen onderling aan elkaar gekoppeld. Deze koppeling zorgt ervoor dat er geen hoogteverschillen op de overgangen tussen de elementen kunnen ontstaan. De uitvoering is zodanig dat er geen schade kan ontstaan door zettingen in de grond eronder, of door uitzetting en krimp als gevolg van temperatuurwisselingen.

Het is niet of-of, maar én-én. Het totale elektriciteitsverbruik in Nederland ligt rond de 110.000 GWh en stijgt volgens het CBS met jaarlijks ongeveer 3%. Dit betekent dat als alle daarvoor geschikte daken in Nederland van zonnepanelen voorzien zijn, er in ca. 25% van de Nederlandse elektriciteitsvraag kan worden voorzien. Om tot een groter aandeel zonne-energie te komen, is dus een groter oppervlak aan zonnepanelen nodig en zal dus naar andere vormen van zonnecel-toepassing moeten worden gezocht dan enkel daken. Wegen vormen in dit opzicht een interessante optie. De ca. 140.000 km wegen in NL beslaan een totaaloppervlak van ca. 400 – 500 km2, dat is aanzienlijk groter dan het totale (geschikte) dakoppervlakte. Met de integratie van zonnecellen in weginfrastructuur ontstaat een groot potentieel, dat geen concurrerende maar aanvullende markt zal zijn van zonnepanelen op gebouwen.

Een fietspad is om diverse redenen praktischer als pilot-locatie dan bijvoorbeeld een snelweg. Een fietspad wordt minder zwaar belast omdat de vervoersmiddelen die er gebruik van maken lichter zijn. Ook is het op een fietspad gemakkelijker om tussentijds eventuele aanpassingen te maken en verbeteringen door te voeren. Zo kunnen we sneller leren en ontwikkelen. Daarnaast is een fietspad een typisch Nederlands product.

De pilot-locatie in Krommenie voldoet aan een aantal belangrijke criteria. Het is een vrijliggend fietspad met vrije ruimte aan beide zijden. Dit is belangrijk om makkelijk metingen naast en rondom het fietspad te kunnen verrichten, en voor het uitvoeren van eventuele aanpassingen of verbeteringen. Bovendien ligt het fietspad gunstig op de zon. Het gebruik is intensief, zodat de invloed van het gebruik goed kan worden gemonitord. Daarnaast is de locatie goed bereikbaar met  zowel auto als trein, is het fietspad in beheer bij de provincie Noord-Holland en is het huidige asfalt wegdek binnenkort aan vervanging toe. Ten slotte geven we de voorkeur aan samenwerking met een enthousiaste, vooruitstrevende gemeente die bezig is met duurzame energie. Zo kwamen we bij Zaanstad uit. Deze argumenten samen maken het gekozen fietspad bij Krommenie een geschikte locatie.

We richten de combinatie van productontwikkeling, labproeven, pilot, en doorontwikkeling zodanig in dat we zo efficiënt en kosten-effectief mogelijk leren en voortgang boeken. Daarmee wordt de tijd tot een commercieel product zo kort  mogelijk. In juni zijn de definitieve afwegingen gemaakt over de uitvoering van de pilot. Daarbij is besloten om SolaRoad in één rijrichting aan te leggen bij de pilot in Krommenie. Met deze uitvoering kan het geplande onderzoeks- en monitoringsprogramma volledig worden uitgevoerd tegen lagere aanlegkosten dan bij een fietspad met SolaRoad over de volle breedte. Daarmee komen extra middelen vrij voor doorontwikkeling. Daarnaast zal het wegdek op de andere rijstrook worden gebruikt voor specifiek onderzoek naar en verbetering van transparante toplagen. Er zijn drie proefvakken aangebracht, met verschillende varianten en uitvoeringen, waaraan lokale en gekalibreerde metingen mbt slijtage, vervuiling ed worden uitgevoerd. Belasting en blootstelling is vrijwel identiek aan de SolaRoad-rijstrook ernaast. Proefvakken op deze rijstrook kunnen snel vervangen / aangepast worden, waarmee  snelle doorontwikkeling van toplaag wordt ondersteund.

Het SolaRoad consortium heeft een insteek die vergelijkbaar is met die van Solar Roadways. De ontwikkelingen zijn in een vergelijkbaar stadium, die van een prototype. Er zijn ook verschillen, onder andere in de technische uitwerking. Solar Roadways streeft integratie van veel verschillende functies na, zoals onder andere het maken van teksten (STOP, SLOW DOWN) middels leds in de weg en het kunnen signaleren van overstekende mensen. Wij hebben ervoor gekozen om ons nu volledig te richten op het opwekken van elektriciteit en daarna pas de integratie van andere functies te overwegen. Op deze manier werken we zo snel mogelijk toe naar een goed werkende, en praktisch toepasbare oplossing.

Voor warmtewinning uit wegen bestaan commercieel verkrijgbare oplossingen. Road Energy Systems is een product van Ooms Civiel (partner in het consortium), waarbij met water gevulde buizen door een asfalt wegdek lopen. De zon warmt het wegdek op, het water in de buizen wordt warm, en met pompen wordt het warme water uit de weg gepompt. SolaRoad wekt elektriciteit op met behulp van zonnecellen in een lichtdoorlatend wegdek. Het voordeel van  elektriciteit is dat het meestal gemakkelijker kan worden getransporteerd, en voor meer doeleinden te gebruiken is. In de toekomst kunnen beide systemen mogelijk worden gecombineerd.

www.wegvandetoekomst.nl

De coating op het wegoppervlak lijkt in veel opzichten op een regulier wegdek. Als gevolg van de grote lichtdoorlatendheid zijn de onderliggende zonnecellen wel enigszins zichtbaar. De verwachting is dat het wegdek tot een positieve en veilige beleving zal leiden bij de weggebruikers, die geen belemmeringen oplevert voor gewoon gebruik. In de pilot zal dit nader worden onderzocht.

De belangrijkste ontwerpeis die wordt gesteld aan SolaRoad is dat deze voldoet aan eisen ten aanzien van veiligheid die gelden voor reguliere verharding.

De coating op het wegoppervlak lijkt in veel opzichten op een regulier wegdek. Als gevolg van de grote lichtdoorlatendheid zijn de onderliggende zonnecellen wel enigszins zichtbaar. Uit de resultaten tot nu toe blijkt dat het wegdek als positief en veilig wordt beleefd door weggebruikers, en geen belemmeringen oplevert voor gewoon gebruik.

Uitgangspunt voor het SolaRoad-ontwerp is dat niet meer hinder door reflecties mag optreden dan bij reguliere wegdekken. Dit is een belangrijke factor van de toplaag. In de pilot wordt dit gemonitord.

Nee, de elektrische componenten zijn goed afgeschermd. Bovendien is de spanning per element laag.

De 3,5 miljoen euro is een investering van de verschillende partijen in het onderzoek- en ontwikkelingstraject dat inmiddels vijf jaar loopt. Het proeftracé in Krommenie is slechts een klein onderdeel hiervan. We hebben bewust gekozen voor een eerste pilot met een klein stukje fietspad, en dus een kleine energieopbrengst (ca. 3 huishoudens). Daarmee krijgen we een schat aan praktijkinformatie, blijven de pilotkosten beperkt, en kunnen we een groter deel van de investeringen besteden aan de doorontwikkeling tot marktrijp product.

Het uitgangspunt voor de ontwikkeling is dat de balans van kosten en –baten over de levensduur positief uitvalt ten opzichte van bestaande wegdekken. SolaRoad wordt ontwikkeld door een tripartite samenstelling van partners, waarbij markt, kennis en overheid samen tot innovatie komen. De bedoeling is dat het product straks op de vrije markt beschikbaar komt en dat een passend en gezond businessmodel wordt ontwikkeld.

De technisch-economische haalbaarheidsstudie geeft aan dat het mogelijk is om de weg bij een levensduur van 20 jaar terug te verdienen. Kanttekening hierbij is dat productie, beheer en onderhoud van dit nieuwe type wegdek nog moeten worden geoptimaliseerd. Uiteindelijk streven we naar een terugverdientijd van 15 jaar of minder.

Bij de ontwikkeling van SolaRoad is het uitgangspunt dat SolaRoad voldoet aan dezelfde eisen als reguliere verhardingstypes. In de huidige studies gaan we uit van reguliere onderhoudsregimes. Naar verwachting is nog een optimalisatieslag te maken waarin het onderhoud van de technische systemen wordt geïntegreerd.

Vervuiling zal zeker de hoeveelheid licht beïnvloeden die door de toplaag heen komt. Door de toplaag vuilafstotend te maken, en de weg onder voldoende afschot te plaatsen houden we de effecten van vervuiling zo klein mogelijk. De opbrengsten zullen naar verwachting wel lager uitvallen dan bij zonnepanelen op daken.

Het idee voor SolaRoad is ontstaan bij TNO. Provincie Noord-Holland, Ooms Civiel en Dynniq (voorheen Imtech) hebben zich aangesloten om SolaRoad te ontwikkelen. Samen vormen ze een consortium.

We staan altijd open voor partijen die aan SolaRoad willen bijdragen, met specifieke expertise of (financiële) middelen.

Gedurende de pilot wordt de opgewekte elektrische energie geleverd aan het elektriciteitsnet, net als bij de meeste zonnepanelen op daken. Naar verwachting zal het pilot-fietspad van ca. 100 m per jaar evenveel elektriciteit opwekken als door 2-3 gemiddelde huishoudens wordt gebruikt. Wanneer SolaRoad grootschalig toegepast gaat worden, is rechttoe rechtaan terugleveren aan het elektriciteitsnet geen optimale oplossing meer. Er zijn dan bijvoorbeeld slimme ICT-toepassingen nodig die helpen om de energieproductie in piekmomenten (veel zon) en dalen (nacht) zo efficiënt mogelijk te verdelen. Hieraan wordt in het pilot-onderzoek ook al aandacht besteed.

De zonnecellen bevinden zich tussen twee geharde glasplaten in een betonnen behuizing. De resultaten van de mechanische en thermische tests van het prototype laten zien dat de elementen goed bestand zijn tegen dagelijks gebruik. Het glasoppervlak kan ook tegen grote stootbelastingen. Schade als gevolg van vandalisme is echter nooit uit te sluiten. We maken gebruik van veiligheidsglas. Als dit type glas breekt, dan breekt dat in de vorm van heel veel kleine stukjes. Er ontstaan geen gevaarlijke scherven. Bovendien blijft het glas op zijn plek zitten door de coating op het oppervlak en de omranding. Dus ook als de glasplaat kapot is, kan er nog steeds veilig over gelopen en gefietst worden, totdat reparatie kan plaatsvinden.

We maken gebruik van gehard glas dat bijzonder sterk is, en dat gemonteerd is in een betonnen behuizing. De sterkte van het glas in de behuizing is op verschillende manieren mechanisch beproefd. Zo zijn extreme verkeersbelastingen gesimuleerd in een drukbank waarbij verschillende bandtypen met grote kracht op het oppervlak worden geperst. Ook hebben we stalen kogels en zakken met knikkers van verschillende maten en hoogten op het SolaRoad wegdek laten vallen om de weerstand tegen stootbelastingen te testen. Hierbij zijn we uitgegaan van internationaal erkende normen.

Nee, er wordt gebruikgemaakt van veiligheidsglas. Als dit type glas breekt, dan breekt dat in vele kleine onscherpe stukjes. Er ontstaan geen gevaarlijke scherven. Daarnaast blijft het glas op zijn plek zitten door de omranding. Dus ook als de glasplaat kapot is, kan er nog steeds veilig over gelopen en gefietst worden.

De huidige versie van SolaRoad is in het laboratorium getest op constructieve sterkte. Een specifieke ‘boomworteltest’ was niet mogelijk, maar de betonnen elementen zijn zodanig ontworpen en gemaakt dat ze niet snel zullen breken. Om te voorkomen dat elementen ongelijkmatig uit het fietspad omhoog komen, besteden we extra aandacht aan de wijze waarop ze onderling verbonden worden. Bij het omgaan met factoren uit de (natuurlijke) omgeving maken we zoveel mogelijk gebruik de bestaande kennis en ervaring met elementverhardingen.

Technisch gezien zijn er geen speciale zonnecellen nodig. In de pilot maken we gebruik van standaard silicium zonnecellen. Natuurlijk moeten de zonnecel, de het lichtdoorlatende oppervlak, en de andere onderdelen wel goed op elkaar afgestemd zijn. We bouwen het SolaRoad concept zo op, dat we op termijn ook andere typen zonnecellen kunnen integreren, bijvoorbeeld dunne-film zonnecellen. Een doorslaggevende factor voor de keuze van de beste zonnecel-technologie is de economische afweging van de kosten versus de opbrengsten (baten).

Als volgende stappen in de ontwikkeling en opschaling van SolaRoad worden (pilot)toepassingen voorzien in kleinere autowegen (bijvoorbeeld gemeentelijke wegen), en specifieke toepassingen zoals busbanen. Of toepassing op snelwegen in de toekomst mogelijk is, kunnen we nu nog niet beoordelen. Voor de potentie van SolaRoad is toepassing op snelwegen niet noodzakelijk: van de 140.000 km weg in Nederland bestaat zo’n 90% uit gemeentelijke wegen. Snelwegen beslaan slechts 5% van het wegoppervlak.

Voor SolaRoad ontwikkelen we voortdurend kennis en producten op het gebied van techniek, materiaalkeuze, energiedistributie en (maatschappelijk) businessmodel. Ook de randvoorwaarden die vanuit de gebruikers worden gesteld (veiligheid, comfort) onderzoeken we verder. De eerstvolgende stap in dit traject was het realiseren van de eerste praktijktoepassing van SolaRoad in de vorm van het fietspad in Krommenie. In oktober 2016 is het pad met 20 meter verlengd met nieuwe, verbeterde elementen. Kennis- en productontwikkeling worden aan de realisatie van deze praktijkproef gekoppeld.