Zonne-energie: zes technologische ontwikkelingen om in de gaten te houden

4 februari 2015 - Het mag geen verrassing zijn: fossiele brandstoffen raken op en duurzame alternatieven als zonne-energie zijn daarom broodnodig.Gelukkig zitten ondernemers niet stil.

Zij ontwikkelen veelvuldig technologieën die nieuwe marktkansen creëren. En waarmee zowel particulieren en het bedrijfsleven een hoger rendement behalen. Lennart Janssen van duurzaamheidsblog Greentoday.nl geeft een aantal voorbeelden.

Nanocoating
Een sleutelfactor in het succes van zonnepanelen is het rendement. Daarbij is het vergroten van de energieopbrengst per vierkante centimeter oppervlak de grootste uitdaging. Het Nederlandse Greenpower Nano benaderde dit probleem andersom. Hun dit jaar geïntroduceerde nanocoating verhoogt niet het rendement, maar verkleint het verlies dat wordt veroorzaakt door regenwater en vuil.
De coating zorgt dat waterdruppels en vuil niet aan de panelen hechten. Zonnepanelen presteren namelijk minder als er vuil en water op terechtkomt. Dit is overigens enkel een probleem als het water opdroogt en/of kalk achterlaat. Volgens onderzoeken uit Duitsland en de VK zorgt de coating in natte regio's voor een rendementswinst van maar liefst twintig procent. Bekijk hier een video over de werking van nanocoating.
 
'Onzichtbare' zonnepanelen
Bij zonnepanelen denkt u misschien al snel aan grote zwarte platen, zichtbaar bovenop een dak geplaatst. Maar zo zichtbaar hoeven die niet meer te zijn. Diverse bedrijven zoals Smartroof en Solarmass werken aan panelen die vrijwel onzichtbaar zijn verwerkt in bijvoorbeeld dakpannen. Deze hebben geen onderstel of speciale bevestiging nodig. Daardoor zijn deze panelen vrijwel 'onzichtbaar'. 
Een andere innovatie op het gebied van panelen voor consumenten zijn de steeds populairdere 'plug-and-play'-panelen. Deze panelen vereisen geen speciale montage, zijn eenvoudig uitklapbaar en door de consument snel in gebruik te nemen. De consument kan ze bovendien zelf eenvoudig aan het lichtnet verbinden.
 
Solaroad
Wanneer alle daken in Nederland bedekt zijn met zonnepanelen, wordt in een kwart van de benodigde energie voorzien. Meer oppervlak is dus gewenst. Maar waarom alleen daken gebruiken? Zoiets moeten de initiatiefnemers achter Solaroad hebben gedacht. Zij ontwierpen een technologie die op het wegdek invallend zonlicht omzet in energie. Daarmee verandert een weg feitelijk in een groot zonnepaneel.
Het oppervlak van een Solaroad bestaat uit een grote glasplaat waaronder zonnecellen zijn geplaatst. Een speciale coating zorgt voor voldoende grip, zodat de veiligheid niet in het geding komt. Het is dit jaar niet alleen bij een concept gebleven. Nabij Krommenie is een pilot gestart. Zeventig meter fietspad naast de N703 is veranderd in een Solaroad. Daar komt in de toekomst nog dertig meter bij. Overigens zijn dergelijke initiatieven over de hele wereld gaande. In de Verenigde Staten is met Solar Roadways iets vergelijkbaars gerealiseerd.

Veelbelovende zonnecellen
Momenteel is veel onderzoek gaande naar alternatieven voor de populaire siliciumzonnecel. Dat is belangrijk, want een hoger rendement op celniveau betekent dat minder oppervlak nodig is voor dezelfde energieopbrengst. Zonnepanelen kunnen daarmee in de toekomst kleiner worden, of de opbrengst kan sterk worden vergroot. Het rendement van de huidige veelgebruikte technieken is niet slecht, maar hierin zit nog veel rek. Opkomende technologieën zijn zogenaamde dye-sensitized en organische zonnecellen.
Bij de eerste variant zet zonlicht een kleurstof om in energie. De opbrengst van deze techniek is nu nog (met minder dan tien procent) vrij laag. Dat is fors minder dan het rendement van de populaire PV-cellen, die zo'n veertien tot zeventien procent rendement kennen. Ook zijn deze cellen nog onbetrouwbaar en bovendien afhankelijk van zeldzame metalen. Maar de ontwikkeling staat niet stil en het potentieel is groot. Experts verwachten in de toekomst een rendement van dertig procent.

Organische zonnecellen
Een ander alternatief voor de siliciumcel is de organische zonnecel op basis van polymeer. De werking hiervan is vergelijkbaar met hoe planten energie uit zonlicht winnen. Ook daarvan is het rendement nu nog erg laag, met vijf procent zelfs lager dan de dye-sensitized cellen. Daarnaast zijn de organische cellen kwetsbaar voor UV-straling en oxidatie.
Toch is de toepassing veelbelovend. Door deze te mengen in verf, bijvoorbeeld. Verf met dergelijke technologie verandert ieder gewenst oppervlak in een zonnepaneel. Maar ook het afdrukken van vellen vol zonnecellen maakt zonne-energie op veel meer plaatsen toepasbaar. En ook in het rendement van deze technologie zit volgens wetenschappers nog rek.
 
Op kleinere schaal
Niet alleen zonnepanelen evolueren, ook op kleinere schaal maakt de technologie achter zonne-energie grote sprongen. Zo vinden geavanceerde PV-cellen steeds vaker hun weg naar allerlei gadgets en dagelijkse gebruiksvoorwerpen. Een extreem voorbeeld is de iKini, een bikini geweven van een stof met fotogalvanische cellen. De cellen zijn krachtig genoeg voor het voeden van kleine gadgets als een smartphone of camera. Een bruikbaarder en serieuzer voorbeeld is de Offgrid Backpack, een rugzak voorzien van een zonnepaneel. Zeven uur zonlicht is voldoende voor een volle accu, handig voor onherbergzame gebieden zonder elektriciteit.
Ook in de smart city-hoek zijn interessante initiatieven ontplooid. Een goed voorbeeld is Soofa, een opzienbarend stadsbankje. Soofa is uitgerust met een grote batterij zonnecellen die hun energie doorsluizen naar usb-poorten. Ideaal voor het klimaatneutraal opladen van een smartphone of andere gadget.

Toekomst: de ruimte in?
De bron van zonne-energie, de zon, ligt ongeveer 150 miljoen kilometer van ons vandaan. Niet alleen moeten zonnestralen die afstand afleggen, ook moet het langs een forse barrière: de dampkring rond de aarde. Energieverlies is daarvan het onvermijdelijke gevolg. Het is dus helemaal niet zo’n vreemde gedachte om zonnepanelen buiten de dampkring te plaatsen en deze in een baan rond de aarde te laten cirkelen. Via een soort microgolfstraling wordt de energie vervolgens naar de aarde gestuurd. De afhankelijkheid van goed weer en de beperkingen van de dag- en nachtcyclus vervallen daarmee.
Het klinkt als science fiction, maar toch is het precies wat onderzoekers in de VS van plan zijn. Japan heeft zelfs concrete plannen. In 2040 moeten de eerste Japanse energiestations rond de aarde cirkelen.

Grote potentie
De genoemde ondernemingen tonen aan dat zonne-energie ontegenzeggelijk een groot potentieel heeft. Technologische ontwikkelingen verhogen het rendement en verbreden het toepassingsveld. De techniek is echter nog lang niet uitontwikkeld, maar de wetenschap is op de goede weg. We gaan een zonnige toekomst tegemoet dankzij tal van innovatieve denkers.

Doorsturen  |  6  |  Nieuwsbrief