Op 12, 13 en 14 april vindt in de Expo Haarlemmermeer Solar Solutions International plaats, de grootste zonnevakbeurs van Noordwest-Europa. De beurs belooft de presentatie van meer dan 500 innovaties. “Dat is een rekbaar aantal, maar je krijgt wel een heel goede doorsnede te zien van wat er op het gebied van zonne-energie gedaan wordt en te koop is”, zegt Wim Sinke, die er dan ook zeker bij zal zijn. De Nederlandse topexpert op het gebied van zonne-energie voelt zich daar toch een beetje als een kind in de snoepwinkel.
Opnieuw forse groei zonne-energie
In aanloop naar de beurs publiceerde Dutch New Energy Research (DNE) zijn Solar Trendrapport 2022. Daaruit blijkt dat er in 2021 in Nederland 3,6 gigawatt aan zonnestroomvermogen bijkwam. In totaal werden er 9,8 miljoen nieuwe zonnepanelen op daken, weilanden en andere oppervlakten gelegd. Het aantal huishoudens met zonnepanelen passeerde in 2021 de 1,5 miljoen. Daarmee is Nederland koploper in Europa. Al die panelen kunnen inmiddels 14,3 gigawatt elektriciteit produceren, genoeg stroom voor ruim 14 miljoen huishoudens. In de praktijk was zonne-energie vorig jaar goed voor 9,6 procent van alle geleverde elektriciteit in ons land.
Lees hier meer over Nederland als koploper in zonne-energie
Laaghangend fruit is geplukt
Nederland doet het ook in de ogen van professor Sinke goed. “We komen van ver, maar hebben onze achterstand op andere landen ingelopen”, zegt hij. Toch zijn we er nog lang niet. Om de klimaatdoelstellingen te halen wil TNO het mogelijk maken om in 2030 al een vermogen te hebben van 50 gigawatt en in 2050 zelfs 200 gigawatt. "Die eerste 15 gigawatt waar we nu bijna aanzitten is de moeilijkste niet. Dat lijkt misschien veel, maar het is minder dan 10 procent van wat we op de langere termijn nodig hebben. Eigenlijk is het laaghangend fruit nu geplukt”, aldus Sinke. “Zonne-energie met een factor tien laten groeien wordt technisch en maatschappelijk gezien uitdagend. Maar gezien de stijgende energieprijzen, de drang naar meer energie-onafhankelijkheid en het alarmerende IPCC-rapport, hebben we snel veel zonne-energie nodig. Daarom denk ik dat er heel wat gaat veranderen en dat de knop voor zonne-energie helemaal om gaat.”
"Gezien de stijgende energieprijzen, de drang naar meer energie-onafhankelijkheid en het alarmerende IPCC-rapport, hebben we heel snel heel veel zonne-energie nodig. Daarom denk ik dat er heel wat gaat veranderen en dat de knop voor zonne-energie helemaal om gaat.”
Wim Sinke
Moeilijke plekken voor zonnepanelen benutten
Volgens de professor is een vertienvoudiging in 2050 haalbaar. Dat kan door innovaties die het rendement van zonnepanelen drastisch verhogen, door zonnefolies en zonneramen te ontwikkelen en door nieuwe, vooral geïntegreerde toepassingen. Bij dat alles speelt het materiaal perovskiet een belangrijke rol. Gestapeld op silicium zonnecellen of als nieuw materiaal voor flexibele of licht doorlatende dunne-film zonecellen. Maar vooral door op veel meer plekken zonnepanelen te 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. Omdat we zo min mogelijk weilanden en akkers in Nederland vol zonneparken willen leggen, kijkt Sinke nadrukkelijk naar de gebouwde omgeving in steden en dorpen. “Als we echt willen doorgroeien moet je ook de moeilijke locaties gaan gebruiken”, zegt hij. Hij doelt op plekken die deels in de schaduw liggen, slechts een deel van de dag in de zon, waar obstakels in de weg staan of die te klein lijken. Sinke: “Ik zeg altijd: er zijn eigenlijk geen ongeschikte plekken. Ik heb zelf ook zonnepanelen op de west-noordwestzijde van mijn dak liggen en daar heb ik geen spijt van. De opbrengst aan stroom is voldoende om daarvoor te kiezen. Als je ook de moeilijke plekken benut kan een groot deel van de zonne-energie in de gebouwde omgeving opgewekt worden. Dat is wat iedereen wil.”
Proeffabriek in Eindhoven
Een andere ontwikkeling van TNO is zonne-energie op maat. Een belangrijk thema, volgens Sinke. Daarbij worden zonnecellen bijvoorbeeld ingebouwd in prefab bouwelementen als gevels, daken en op termijn ramen. Het kennisinstituut start hiervoor met steun van de overheid een onderzoek- en proeffabricagelijn op de Brainport Industries Campus in Eindhoven, waar bedrijven samen met TNO nieuwe toepassingen kunnen ontwikkelen en testen. “Zo kunnen ze de eerste stap zetten en de kinderziektes eruit halen. Als het daar werkt kunnen ze het op grotere, commerciële schaal gaan produceren en toepassen”, legt Sinke uit. De nieuwe proeflijn wordt een blauwdruk voor een nieuwe generatie fabrieken die op maat gemaakte halffabricaten van zonnecellen in grote aantallen, in elke gewenste vorm, tegen lage kosten en met hoge snelheid gaan produceren.
Dunne-film zonnecellen overal toepasbaar
TNO wil in de toekomst naar zonne-elementen toe die niet meer gebonden zijn aan een vast formaat of uitvoering zoals een paneel. Dan kunnen ze op veel meer plekken gebruikt worden. Van auto’s tot geluidsschermen. Als dunne-film zonnecellen lichtdoorlatend gemaakt worden kunnen ramen van huizen en gebouwen in de toekomst zonnestroom opwekken. Dat is al op kleine schaal gedemonstreerd, maar er is nog veel verdere ontwikkeling nodig.
De focus van TNO ligt op massa-maatwerk, waarbij halffabricaten worden gemaakt die in allerlei eindproducten geïntegreerd kunnen worden. Daarbij kunnen flexibele dunne-film zonnecellen worden gebruikt, maar ook silicium zonnecellen en stapelingen van een dunne film en silicium.
Veel enthousiasme over perovskiet
Daarom wordt er in de wereld al ruim tien jaar gekeken naar het materiaal perovskiet. Ook door TNO. Dat kan het rendement op termijn namelijk drastisch verhogen. Van de huidige 24 procent van silicium cellen naar wel 30 procent. Perovskiet is een mineraal dat voorkomt in bepaalde gesteentes, maar dat kunstmatig gemaakt in een andere samenstelling als halfgeleider in zonnecellen wordt gebruikt. Het voordeel is dat de grondstoffen goedkoop zijn, dat het eenvoudig en goedkoop aangebracht kan worden en dat er maar een heel dun laagje van nodig is. In het laboratorium en op kleine oppervlakken haalt perovskiet nu al net zoveel rendement als andere technologieën. “Maar het grote voordeel is dat je perovskiet kunt stapelen op andere zonnecellen. Zo kun je het rendement verhogen naar die 30 procent. Daarom is er zoveel enthousiasme. Er zijn geen andere materialen binnen handbereik die dit goedkoop kunnen”, legt Sinke uit.
Innovaties gaan steeds sneller
TNO is samen met partners bezig om de technologie voor het gebruik van perovskiet te verbeteren. Daarvoor is nog veel onderzoek nodig. Een nadeel van het materiaal is bijvoorbeeld dat het slecht tegen vocht kan en dus heel goed moet worden ingepakt. TNO zegt goede resultaten te hebben behaald met een nieuwe beschermlaag op de zonnecellen, gemaakt met zogeheten Atomic Layer Deposition (ALD). In 2020 toonde het instituut al aan dat perovskiet stress-testen kan doorstaan die ook worden gebruikt om commerciële panelen te testen. Perovskiet op plastic- of metaalfolie dat voldoende rendement haalt zou een doorbraak zijn, omdat er dan heel veel plekken voor zonne-energie bij komen. TNO is ook pionier in de ontwikkeling van tweezijdige zonnepanelen, die aan twee kanten zonlicht opvangen. Die worden inmiddels op grote schaal toegepast en leveren 10 tot 20 procent meer stroom op. Sinke ziet dat soort innovaties steeds sneller gaan. “Vroeger duurde het twintig tot dertig jaar voordat een nieuwe technologie op de markt kwam. We zijn nu tien jaar bezig met perovskiet en over een paar jaar komen de eerste zonnepanelen waarschijnlijk al op de markt. Dat is relatief snel”, zegt hij.
Land- en tuinbouw tussen de zonnepanelen
Technologie is niet de enige route naar een vertienvoudiging van zonne-energie. Combinaties en slimme nieuwe toepassingen zijn dat ook. Sinke ziet bijvoorbeeld voordelen in de combinatie tussen land- of tuinbouw en zonne-energie. Zonnepanelen staan dan verticaal, verder uit elkaar of hoger, zodat er tussen of eronder gewassen geteeld kunnen worden. Zeker in warmere landen bieden de panelen dan juist bescherming tegen de brandende zon en krijgen de gewassen toch genoeg licht om te groeien. Op zee is een combinatie met offshore windparken misschien een goed idee, al moeten de panelen dan wel tegen soms tien meter hoge golven kunnen. TNO en andere partners testen momenteel op een proeflocatie op het Oostvoornse Meer diverse drijvende systemen. “Daar zit een systeem bij met een soort kussens met dunne film. Je moet iets ontwikkelen dat extreme omstandigheden kan doorstaan en op zee die ene storm in de drie jaar kan overleven. Dat zijn enorme technische uitdagingen waar wij ervaring mee op willen doen”, aldus Sinke. Zon op water moet namelijk een belangrijke bijdrage leveren aan de energietransitie. Van de benodigde 200 gigawatt aan vermogen in 2050 zou 25 gigawatt opgewekt kunnen worden via drijvende zonnepanelen op binnenwateren en 45 gigawatt via panelen op zee.
Afvalberg van zonnepanelen voorkomen
Sinke ziet dat er ook steeds meer aandacht komt voor de recycling van afgedankte zonnepanelen. Door de enorme groei van het aantal panelen dreigt op den duur een enorme afvalberg te ontstaan. De oplossing is volgens hem om panelen zo te ontwerpen dat ze makkelijk hergebruikt kunnen worden. “In dat circulair ontwerpen zie ik dat er enorme sprongen worden gemaakt. Dat is een voorwaarde om snel te kunnen groeien. Aan de ene kant raken de grondstoffen op en aan de andere kant wil je niet dat er een afvalprobleem ontstaat”, zegt hij.
Luister hier naar de oplossingen voor de recycling van zonnepanelen
schrijf je in voor de nieuwsbrief
Wil jij iedere ochtend rond 7 uur het laatste nieuws over duurzaamheid ontvangen? Dat kan!
Schrijf je nu in
