Er zijn vele redenen om snel zonne-energie in te voeren. Het klimaat blijft de belangrijkste. De wereld moet bovendien snel zijn behoefte aan olie en gas verminderen. Meer zonne-energie? Dat kan. Zelfs in het dichtbevolkte Nederland. Zelfs tien keer zoveel zonne-energie.
Eerder deze maand liet Wim Sinke, PV-expert van TNO in Nederland, zich daarover interviewen door de site change.inc. Nederland was een slow-starter op het gebied van zonne-energie; maar het kwam bij. Momenteel wekt het zelfs al bijna 10% van zijn elektriciteitsvraag op met zonnecellen. Het geïnstalleerde vermogen is nu 15 GW. Dat moet naar 50 GW in 2030 en zelfs 200 GW in 2050, zegt Sinke. Meer dan tien keer zoveel zonne-energie dus. Maar het wordt steeds moeilijker. Het laaghangende fruit is geplukt, nu moeten we echt gaan innoveren.
Overal zonnepanelen
De oplossing zal moeten bestaan uit drie factoren: plaatsing, rendement en nieuwe combinaties. Om te beginnen moeten we op veel meer plaatsen zonnepanelen leggen. ‘Op water en op land, op bestaand oppervlak als daken, gevels, ramen, wegdek, geluidsschermen langs weg en spoor, auto’s, dijken, binnenwater en zee.’ Maar zo min mogelijk op weilanden en akkers, nodig voor de voedselvoorziening. Dat betekent dat we ook moeilijke plekken moeten gaan gebruiken. Plekken die deels in de schaduw liggen, of waar obstakels in de weg staan. Plekken die te klein lijken. ‘Er zijn eigenlijk geen ongeschikte plekken,’ zegt Sinke. Het betekent wel dat we veel meer maatschappelijke druk moeten zetten op eigenaren van huizen en infrastructuur. Zonnepanelen op elk oppervlak moet de norm worden.
Op dit gebied moet de maatschappij veel innovatiever worden. Voor tien keer zoveel zonne-energie moeten we panelen op maat en naar behoefte kunnen maken en installeren. Geen vooraf bepaalde maten, maar halffabricaten die de gebruiker in elke vorm kan toepassen. Zo kunnen we zonnecellen gaan gebruiken in prefab bouwelementen: in gevels, op daken. Al naar gelang de behoeften van gebruikers en bouwers. En op veel meer plekken. Auto’s, geluidsschermen. Met lichtdoorlatende dunne-film zonnecellen kunnen ook ramen van huizen en gebouwen zonnestroom gaan opwekken.
Beter rendement
En dan de rendementsverhoging. Daar wordt voortdurend aan gewerkt, en met succes. Belangrijk hierbij is de ontwikkeling van het materiaal perovskiet. Ook door TNO, de werkgever van Wim Sinke. Dat kan het rendement op termijn sterk verhogen. Van de huidige 24 procent van siliciumcellen naar 30 procent of meer. Perovskiet is een mineraal maar wordt voor deze toepassing kunstmatig gemaakt. De grondstoffen zijn goedkoop. Het materiaal kan eenvoudig en goedkoop aangebracht worden. En er is maar een heel dun laagje van nodig. Je kunt perovskiet heel goed stapelen op andere zonnecellen, zodat het rendement sterk omhoog gaat.
Perovskiet is wel een moeilijk materiaal. Het kan slecht tegen vocht en moet daarom heel goed worden ingepakt. Ook daaraan werken ze bij TNO. Een ander idee is de ontwikkeling van tweezijdige zonnepanelen. Die leveren 10 tot 20% meer stroom.
Nieuwe combinaties
Ook nieuwe combinaties kunnen bijdragen tot tien keer zoveel zonne-energie. Bijvoorbeeld in de tuinbouw. Zonnepanelen zet je dan verticaal neer, verder uit elkaar of hoger. Dan kan de tuinder tussen of onder de panelen gewassen telen. In warme landen bieden de panelen bescherming tegen de zon, terwijl er toch genoeg licht voor de planten overblijft om te groeien.
Op zee kunnen zonnepanelen misschien goed worden gecombineerd met windparken. Daar mogen schepen vanwege de veiligheid toch al niet doorheen. Maar de systemen moeten dan wel tegen de hoge golven als gevolg van een storm bestand zijn; omstandigheden die misschien eens in de drie jaar voorkomen. Want van de 250 GW in 2050 zal toch 10% moeten worden opgewekt door panelen op binnenwateren; en 20% door panelen op zee.
Naar tien keer zoveel zonne-energie
De voordelen moeten groot genoeg zijn; of er moet voldoende maatschappelijke druk worden uitgeoefend. Dan is zelfs in een dichtbevolkt land als Nederland tien keer zoveel zonne-energie mogelijk. Maar dan komen ergens anders problemen tevoorschijn. Recycling van zonnecellen, inpassing van zonnestroom in het net. Recycling is een probleem met de oude generatie zonnepanelen; primair gemaakt om zoveel mogelijk stroom op te wekken. Maar tegenwoordig werken onderzoekers hard aan ontwerpen van zonnepanelen die hergebruikt kunnen worden. Met voldoende innovaties lijkt dit probleem oplosbaar.
Anders is het gesteld met de inpassing in het net. In Nederland kan de huidige hoeveelheid zonnestroom op veel plaatsen nu al niet worden ingepast. ‘Steeds meer bedrijven lopen hier tegenaan. Kantoren, productielocaties. Op ieder bedrijventerrein zit wel een bedrijf dat deze problemen heeft.’ Zegt Wisse Hummel, Manager New Business Factory bij EQUANS. Hoe moet dat als er tien keer zoveel zonne-energie wordt opgewekt? Verzwaring van het elektriciteitsnet is het traditionele antwoord. Maar dat is een proces van lange adem, daar kunnen bedrijven niet op wachten; en eigenlijk niemand die zonnepanelen wil installeren. Gelukkig komen er steeds meer mogelijke oplossingen op de korte termijn.
Interim-oplossingen
Een voorbeeld van zo’n oplossing is de Powerbooster. Een grote batterij met slimme aansturing die extra vermogen kan leveren als het elektriciteitsnet tekort schiet. Je kunt er ook nog een generator achter zetten. Oplossingen duurder dan stroom uit het net; maar het stilleggen van een bedrijf kost vaak nog veel méér.
Bij de ontwikkelaars van zonne- en windmolenparken in Nederland is de nood hoog. In de provincie Flevoland heeft een bedrijf voor zulke projecten een privaat stroomnet ontwikkeld. Dat haalt grootschalige projecten uit het lokale elektriciteitsnet, zodat er lokaal meer ruimte is voor zon op het dak, kleinschalige wind en andere lokale initiatieven. Een andere mogelijkheid is het net helemaal te omzeilen. Accu’s van auto’s en trucks kunnen we direct laden op zonne- en windstroom. We kunnen uit een overschot zonne- of windenergie waterstof maken. Die kunnen we gebruiken op het moment waarop het net tekort schiet. Het blijven lapmiddelen, want de goedkoopste oplossing is toch een elektriciteitsnet met voldoende capaciteit. Maar in het proces naar tien keer zoveel zonne-energie komen zulke mogelijkheden heel goed van pas.
Interessant? Lees dan ook:
Zonne-energie wordt dominant in de energievoorziening
Een Marshallplan voor de Europese productie van zonnecellen
Ambities voor zonne-energie