De afgelopen decennia is zonne-energie (PV) enorm gegroeid; er zijn veel meer toepassingen gekomen en de productie is sterk opgeschaald. De kosten zijn drastisch en spectaculair gedaald. De ambities voor zonne-energie zijn ongekend. Zegt Wim Sinke: ‘In de 40 jaar dat ik me met PV bezig houd, zijn de kosten met een factor 50 verminderd. Het rendement van de omzetting in panelen is gegroeid van ca. 10% naar ruim 20% of iets meer. Het volume van productie en installatie is 10.000 keer zo groot geworden.’ Volgens een bron: ‘de energietransitie is geen kwestie van technisch kunnen of economische haalbaarheid, maar van politieke wil.’
Dit is het eerste van twee artikelen over recente ontwikkelingen bij zonne-energie (PV). De artikelen werden gepubliceerd op 10 september en 15 september 2021.
Solar als basis van de energie-voorziening
Wim Sinke werkt bij TNO en is de verpersoonlijking van zonne-energie in Nederland. Hij gaf met zijn team de aanzet voor een paar belangrijke, nog altijd gebruikte technologieën. Nu houdt hij zich vooral bezig met het aansturen van de ontwikkelingen en met beleid. ‘Ook al is het rendement verdubbeld, we zijn er nog niet,’ zegt hij. ‘Verdere kostendaling is belangrijk. We zitten nu precies in het cruciale traject waarin PV zich kan opwerpen als primaire bron van een groot deel van de energievoorziening. Dus niet alleen van elektriciteit, maar ook van brandstoffen en warmte, en dat op grote schaal. Daarvoor is nodig dat de kosten nog verder dalen, met een factor 2 à 4. Dan wordt solar zó goedkoop dat de extra kosten voor opslag, integratie en omzettingen geen onoverkomelijk probleem meer zijn. Zodat zonne-energie, samen met windenergie, als basis van de hele energievoorziening kan gaan functioneren. De mondiale ambities voor zonne-energie zijn groot.’
Het laaghangende fruit is nu geplukt, zegt Sinke. De productie is grootschalig geworden. Maar het rendement moet nog wel omhoog, van ca. 20% naar 30 of 40%. Want bij toenemend rendement kunnen installaties kleiner worden met dezelfde opbrengst. Dus goedkoper, en met minder materiaalgebruik. En voor Nederland belangrijk: er zal minder ruimte nodig zijn voor energieopwekking. Voor Nederland zal efficiënt en verantwoord omgaan met ruimte doorslaggevend zijn.
Ambities voor zonne-energie
Vele factoren spelen een rol bij het toenemende succes van PV. Andere en goedkopere materialen; lager materiaalgebruik; totaal nieuwe productiemethoden, niet meer batchgewijs maar roll-to-roll; integratie en functiecombinatie; en dat alles bij behoud van kwaliteit en levensduur. Kostendaling blijft belangrijk, vooral om zonne-energie op zeer grote schaal te kunnen gaan toepassen.
Internationaal zijn de ambities voor zonne-energie enorm gegroeid. Men voorziet nu een veel grotere rol van zon in de energievoorziening. Zie de meest recente IEA World Energy Outlook. ‘Solar is the new king of electricity markets’. Een scenario ontwikkeld door de Lappeenranta Universiteit in Finland voorziet bijvoorbeeld dat 70% van de totale energievoorziening zal kunnen worden geleverd door PV. Dat is erg ambitieus. Het betekent dat zonne-energie (samen met de uit PV gemaakte brandstoffen) doordringt in alle sectoren. De doelen zijn de afgelopen jaren enorm veranderd.
Een rapport uit 2019 van een team van de Lappeenranta Universiteit onder leiding van Christian Breyer voorziet een algehele verandering (transitie) van het energiesysteem in 30 jaar tijd. Volgens deze studie zal een 100% duurzame energievoorziening goedkoper zijn dan de huidige. De prijs per eenheid energie zal iets dalen; maar bovendien zullen we de energie veel efficiënter gaan gebruiken dan nu waardoor de totale kosten flink lager zullen zijn. Bovendien zal de uitstoot van broeikasgassen in deze periode kunnen dalen naar nul – zonder gebruik te maken van opvang en opslag van CO2. ‘Een algehele transitie naar hernieuwbare bronnen is de enige duurzame weg voor de energiesector; en in overeenstemming met het internationaal aanvaarde Akkoord van Parijs. De energietransitie is geen kwestie van technisch kunnen of economische haalbaarheid, maar van politieke wil.’
In het volledig duurzame energiesysteem van 2050 zal de zon het leeuwendeel voor zijn rekening nemen (69%), gevolgd door wind (18%), biomassa en afval (6%), waterkracht (3%) en geothermie (2%). De werkgelegenheid in de wereld-energievoorziening zal toenemen van 20 miljoen nu (waarvan 70% in fossiele energie) naar 35 miljoen in 2050. Bij dit laatste getal zijn ook alle banen inbegrepen in regeltechnieken en energieopslag, nodig om het duurzame systeem draaiende te houden. Bij zo’n duurzaam systeem verdwijnen de meeste internationale afhankelijkheden; daardoor kunnen conflicten over energie gemakkelijker worden opgelost. Kortom, ‘een volledig duurzaam energiesysteem betekent een win-win situatie voor de hele wereldgemeenschap; met zowel economische als milieuvoordelen.’
Maakindustrie
Nog een belangrijke verandering de afgelopen 1½ jaar, zegt Wim Sinke: landen willen weer een eigen maakindustrie van zonnepanelen en alle andere benodigde onderdelen. Ze willen niet nog eens afhankelijk worden van andere landen voor hun energievoorziening. En dus ook niet alleen meer streven naar de goedkoopste panelen op de wereldmarkt. Ze willen een strategische waardeketen opbouwen. De ambities voor zonne-energie zijn sterk gegroeid. Europa wil bijvoorbeeld eisen stellen aan de circulariteit van de sector. Dan is het wel essentieel om te beschikken over een eigen industrie. En deze speelt daarop in. De Zwitserse firma Meyer Burger gaat zelf cellen en panelen maken op GW schaal. Het project gaat door, het is concreet en de financiering is rond.
Qua technologie zijn de siliciumcellen nog altijd het meest belangrijk. En ze zijn nog niet aan het eind van hun technische ontwikkeling. De tendens is nu, cellen te stapelen. Bijvoorbeeld met een silicium bodemcel en een dunne-film topcel. Rendement zo’n 30%. Of twee dunne-film cellen gecombineerd. Stapeling van cellen is momenteel een heel belangrijk onderzoeksthema. Perovskieten, nog niet zo lang geleden ontdekt als veelbelovende materiaalfamilie, spelen een belangrijke rol.
O&O blijft belangrijk
Maar qua bijdrage aan de energievoorziening staat PV nog helemaal aan het begin, zegt Sinke. 1 à 2% van het totale energiegebruik wordt nu opgewekt door de zon. We gaan nu naar het tijdperk van grootschalige toepassing. Daarom moeten we haast maken met thema’s als circulariteit en duurzaamheid. Ze zijn cruciaal voor het lange-termijn succes. Van hernieuwbaar moet zonne-energie zich nog ontwikkelen tot een volledig duurzame vorm van energievoorziening. Daarin ligt een grote opgave van O&O in de komende tijd.
Interessant? Lees dan ook:
Zonne- en windenergie: meer erkenning
Zonnecelindustrie naar de TW-schaal
Duurzaam tegen kern – de keus is al gemaakt