Optimizer per baan op een sporthaldak

Een sporthal heeft meestal één groot, ononderbroken dakvlak. Geen schoorstenen, geen dakkapellen, geen opbouw van installaties die het vlak onderbreken, want dat zit allemaal binnen of op het platte gedeelte ernaast. Dat maakt het dakvlak in principe ideaal voor stroom uit de banen zelf: veel oppervlak, weinig obstakels. Maar juist die schaal brengt iets met zich mee waar op een huisdak niet over nagedacht hoeft te worden, en dat is de vraag wat er gebeurt als een deel van dat vlak in de schaduw ligt terwijl de rest in de zon staat.

Bij een gewone opstelling van felsbanen zijn de banen in strengen aan elkaar geschakeld. Zon op de ene helft en schaduw op de andere betekent dan dat de hele streng zich aanpast aan de zwakste schakel. Eén baan die minder oplevert, trekt de banen ernaast mee omlaag, ook al schijnt daar de zon vol op. Op een sporthal met een overspannend dak zonder tussensteunpunten is dat geen theoretisch probleem. De nok loopt vaak in één lange lijn over een groot gebouw, en de schaduw van een naastgelegen bouwdeel, een lichtmast op het sportveld, een klimaatunit op het dak zelf of gewoon een boom aan de randen van het terrein valt op een deel van dat vlak en verschuift met de stand van de zon door de dag. Bij een school of een kantoor is dat vlak vaak klein genoeg om zonder veel verlies weg te werken. Bij een sporthal, waar het dak in één stuk over de volledige breedte van de zaal spant, is de kans groot dat er op elk moment van de dag wel ergens een strook in de schaduw ligt terwijl de rest vrij is.

De optimizer is de regelaar die dat oplost door het probleem klein te maken in plaats van groot. In plaats van één regeling voor een hele streng banen krijgt elk deel van het vlak, of elke baan, zijn eigen regelpunt. Wat de ene baan doet, blijft de zaak van die baan. Een baan in de schaduw van een luchtbehandelingskast levert minder op, maar de banen ernaast in de zon leveren onverminderd wat ze kunnen leveren. Het rendement van het hele dak zakt niet mee naar het niveau van het zwakste stuk, het zakt alleen daar waar de schaduw daadwerkelijk valt.

De optimizer zit in de bekabeling onder het dakvlak, dicht bij de banen die hij regelt, en is niet zichtbaar vanaf de vloer van de sporthal of vanaf de grond. Er wordt niets aan het dakbeeld toegevoegd; de cellen liggen zoals ze overal liggen, mat en donker en op één lijn met de banen zonder cellen. Het onderscheid met een gewoon paneel op beugels zit niet in wat je ziet, maar in wat er onder het oppervlak gebeurt met de stroom die wordt opgewekt.

Bij paneelvelden op beugels is optimalisatie per paneel of per klein groepje panelen inmiddels gewoon gereedschap, juist omdat een paneelveld op een plat dak vaak in stroken loopt met her en der een obstakel ertussen. Het principe is dus niet nieuw. Het verschil hier is dat de regeling is afgestemd op de baan als eenheid, dezelfde eenheid waarin het dak zelf is opgebouwd, in plaats van op een paneel dat los op het dak is gelegd. De schakeling volgt de constructie van het dakvlak, niet een raster dat er los boven is gemonteerd.

Of een optimizer per baan nodig is, hangt af van hoeveel schaduw er werkelijk op het vlak valt en hoe die schaduw over de dag en het jaar beweegt. Op een vrijstaande sporthal met een volledig vrij dakvlak, ver van bomen en zonder hoge buurbebouwing, is er weinig te optimaliseren en is een eenvoudiger schakeling vaak voldoende, want dan ligt het hele vlak toch al bijna altijd in de zon of bijna altijd niet. Op een sporthal die is aangebouwd aan een school, ingeklemd tussen andere volumes of voorzien van eigen dakopbouw voor klimaatinstallaties, ligt dat anders. Daar is de kans groot dat een deel van het dak op sommige uren in de schaduw ligt terwijl de rest vrij ligt, en dat is precies de situatie waarin per-baan-regeling zijn waarde laat zien. Wij bekijken dat op tekening: waar staat de zon op verschillende momenten van het jaar, wat werpt schaduw, en hoe groot is het effect als dat niet wordt opgevangen.

Daar komt bij een sporthal nog een tweede overweging bij die niet met schaduw te maken heeft, en dat is het verbruik. Een kantoor verbruikt overdag, wanneer de zon ook levert, en heeft daardoor van nature een goede match tussen opwek en vraag. Een sporthal doet vaak het omgekeerde. Trainingen, wedstrijden en verenigingsactiviteiten pieken 's avonds, wanneer de zon al laag staat of onder is. Wat er overdag wordt opgewekt, wordt dan niet meteen zelf verbruikt maar terug geleverd of, als daar afspraken over zijn, elders benut. Een optimizer per baan verandert niets aan dat tijdsverschil tussen opwek en verbruik. Wat hij wel doet, is zorgen dat de opwek die overdag plaatsvindt zo volledig mogelijk is, ook op een dakvlak met wisselende schaduw, zodat er over de dag meer binnenkomt om te salderen of terug te leveren, wat het verschil tussen opwek en die avondpiek iets minder groot maakt zonder het weg te nemen. Voor de vraag hoe die opgewekte stroom het gebouw binnenkomt en waar de aansluiting zit, verwijzen we naar hoe de stroom naar binnen komt bij een sporthal; dat is een ander onderdeel van het systeem dan de regeling per baan.

Het is de moeite waard om hier duidelijk te zijn over wat een optimizer per baan niet doet. Hij maakt een baan die kapot is niet weer goed, en hij voorkomt geen schade door hagel of storm; dat loopt via andere onderdelen van het ontwerp, zoals ook te lezen is bij wat er gebeurt als één baan stuk is bij een sporthal. Hij vergroot ook niet de totale hoeveelheid zonlicht die op het dak valt. Wat hij doet is het verlies beperken dat ontstaat wanneer een deel van dat licht wordt weggenomen door iets dat op het dak zelf staat of ernaast staat. Op een klein, vrij dak is dat verlies vaak al klein zonder ingrijpen. Op een groot overspannend dak met her en der een obstakel, zoals bij veel sporthallen het geval is, is het verschil tussen wel en niet regelen per baan meetbaar groter.

De uiteindelijke keuze of, en in welke vorm, per-baan-regeling wordt toegepast, hangt af van de vorm van het gebouw, de omgeving en de opbouw van het dak zelf. Dat rekenen we uit op basis van een tekening van het specifieke dakvlak, niet op basis van een algemene vuistregel, want de ene sporthal ligt volledig vrij in het veld en de andere zit ingeklemd tussen een school, een fietsenstalling en een rij bomen, en dat verschil bepaalt of dit onderdeel iets toevoegt of niet.