Nederlanders hebben de afgelopen tien jaar massaal zonnepanelen op hun dak gelegd, waardoor inmiddels ongeveer 20 procent van de woningdaken zonnepanelen heeft. Dat kan nog verder worden uitgebreid, maar de mogelijkheden om zonne-energie te oogsten zijn breder dan dakpanelen alleen.
Technologische innovaties zorgen ervoor dat de potentie van de zon ook op andere manieren kan worden benut. Change Inc. behandelt in vogelvlucht vijf opvallende kansen voor zonne-energie
Zonnepanelen aan de gevel
We beginnen dicht bij huis. Naast het dakoppervlak bieden ook gevels in principe veel ruimte voor zonnepanelen, zeker voor appartementen, flats en kantoorgebouwen met relatief weinig dakoppervlak. Onderzoeksinstituut TNO schat dat in Nederland op een totaal geveloppervlak van 2.200 vierkante kilometer ongeveer 660 vierkante kilometer geschikt is voor zonnepanelen.
Ook al is het rendement van gevelpanelen vaak iets lager vergeleken met dakpanelen, het gaat nog steeds in potentie om een vermogen van 58 gigawattpiek erbij voor een land als Nederland, aldus TNO. Dat is ongeveer het dubbele van wat er nu op daken ligt.
Dat de installatie van zonnepanelen in gevels nog op vrij beperkte schaal wordt toegepast, heeft mede te maken met afwegingen rond kosten en rendement, gaf een expert van TNO eerder aan tegenover Change Inc.
Intussen zijn er al wel ondernemers die de markt op gaan met onder meer gekleurde gevelpanelen. Zo ziet de 28-jarige Max van Dijken een nichemarkt voor kunstzinnige gekleurde panelen, zo gaf hij deze week aan in het AD. ‘ Ik wil dat het echt klopt in het plaatje van een gebouw; dat je erlangs loopt en denkt: ‘Dat ziet er vet uit, en het wekt ook nog eens energie op’.
Zonnecellen in ramen
Expert Roland Valckenborg van TNO bij het ZIEZO zonneraam.. Credits: TNO
Ramen die licht doorlaten, maar ook zonnecellen bevatten die energie leveren: hoe mooi is dat! Aan deze technologie wordt al jaren gewerkt, waarbij de grote uitdaging is om de balans goed te krijgen tussen het vermogen van ramen om licht door te laten en de opwekking van energie.
TNO doet hier onderzoek naar. Het kennisinstituut heeft onder meer een raam met dubbelzijdige kristallijne silicium zonnecellen ontwikkeld, met daarachter ingebouwde jaloezieën. Als de jaloezieën naar beneden zijn, weerkaatsen ze het zonlicht en krijgen de zonnecellen aan de achterkant meer licht. ‘Het is ook commercieel interessant omdat dit concept, voor zover wij weten, nog niet op de markt beschikbaar is’, zei zonne-energie expert Roland Valckenborg van TNO in 2024 tegen Change Inc.
Afgelopen maart meldden Deense onderzoekers een nieuwe doorbraak voor zonneramen, waarbij mede gebruikt werd gemaakt van perovskiet om straling aan de randen van het lichtspectrum (nabij ultraviolet en infrarood) op te vangen voor omzetting in energie. Hierdoor kon meer lichtstraling door de ramen blijven gaan. Dat zorgde voor een energierendement van 12,3 procent en een transparantie van 30 procent. Ter vergelijking, een zonnepaneel op het dak heeft gemiddeld meestal een energierendement tussen de 15 en 22 procent.
Zonne-energie omzetten in waterstof
In een wereld met meer hernieuwbare energie wordt het belangrijker dat zonnestroom uitwisselbaar is met andere energiedragers, zoals waterstof en warmte. Dat is onder meer van belang voor tijdelijke opslag van overtollige stroom of voor industrieel gebruik. Dat kan op verschillende manieren.
Eén route gebruikt zonnestroom om water via elektrolyse te splitsen in (groene) waterstof en zuurstof. Dit werkt vooral goed in landen met overvloedige zon zoals Saoedi-Arabië, dat bouwt aan een megafabriek voor waterstof.
Innovatieve technologieën proberen ook om van zonne-energie naar waterstof te komen zonder elektrolyse. Zo heeft de Belgische startup Solhyd een modulair systeem ontwikkeld om waterdamp uit de lucht te filteren en te splitsen in een module die wel gebruik maakt van zonnepanelen, maar die geen beroep doet op zeldzame, kritische grondstoffen.
Zonne-energie gebruiken voor warmte
Een zonnewarmteproject van 100 megawatt in China. Bron: Getty Images.
Het omzetten van zonne-energie in warmte is om diverse redenen aantrekkelijk: in de industrie is op grote schaal behoefte aan warmte voor fabrieksprocessen. Daarnaast kan warmte-opslag van zonnestroom als energiebuffer dienen op momenten dat er bijvoorbeeld een tijdelijk overschot is.
Directe omzetting van lichtstraling in warmte gebeurt op grotere schaal in onder meer China, op basis van zogenoemde concentrated solar power (CSP). Daarbij worden veelal in woestijngebieden opstellingen gemaakt van spiegels of lenzen. Het geconcentreerde licht wordt omgezet in warmte die kan dienen als energiebron voor omzetting in elektriciteit, enigszins vergelijkbaar met hoe klassieke stroomcentrales werken. Ook kan de zonnewarmte gekoppeld worden aan een opslagsysteem op basis van bijvoorbeeld gesmolten zout. Op die manier kan de zonne-energie dus langer bewaard worden en dat biedt een oplossing voor de variabele beschikbaarheid zonlicht.
Het Nederlandse Suncom bouwde ook een soort CSP-installatie. Met behulp van spiegels, een slimme geometrische constructie en een speciale vloeistof kan het systeem van dit bedrijf temperaturen tot 425 graden bereiken, waardoor er toepassingen ontstaan in industriële processen.
Een compleet andere toepassing is het gebruik van de stroom van zonnepanelen om water te verwarmen, wat in Nederland kan helpen om zonnepanelen van huishoudens effectiever in te zetten voor eigen gebruik, zodat niet teruggeleverd hoeft te worden aan het stroomnet. Startup De Blauwe Batterij presenteerde deze oplossing eerder dit jaar, mede met het oog op netcongestie en het feit dat huishoudens met zonnepanelen met het afschaffen van de salderingsregeling in 2027 veel lagere vergoedingen krijgen voor het terugleveren van stroom.
‘De oplossing is heel oud, maar het idee om water met zonnestroom te verwarmen wordt weer mainstream’, zei directeur Dominic Tegelbeckers van De Blauwe Batteri eerder dit jaar tegen Change Inc.
Zonnepanelen in de ruimte
Het klinkt futuristisch, maar het idee om zonnepanelen onderdeel te maken van satellieten in de ruimte is om twee redenen bijzonder aantrekkelijk: je kunt de satellieten zo laten bewegen dat ze vrijwel altijd blootgesteld zijn aan zonlicht en hoog in de atmosfeer leveren zonnepanelen een beter rendement vergeleken met zonnepanelen op aarde.
De uitdaging? De kosten van lanceren van satellieten met zonnepanelen zijn behoorlijk hoog. Bovendien heb je vrij grote structuren nodig om dit economisch enigszins haalbaar te maken. Denk aan zonne-installaties van een kilometer breed in de ruimte. Daarmee kun je zonlicht omzetten in micro- of radiogolven die vervolgens naar de aarde worden gezonden. Antennenetwerken met een omvang van een paar vierkante kilometer kunnen de radiogolven opvangen en omzetten in elektriciteit.
Afgelopen jaar bleek dat een Britse en een IJslandse startup plannen hebben om vanaf 2030 zonne-energie in de ruimte op te wekken, waarbij gemikt wordt op een satelliet van 400 meter breed met een capaciteit van 30 megawatt. Dat is net voldoende om een paar duizend huishoudens van stroom te voorzien.
Er liggen echter kansen voor grootschalige inzet van zonne-energie uit de ruimte, zo blijkt uit een afgelopen week gepubliceerde studie van onderzoekers van het Britse King’s College in Londen. Op basis van kostenprojecties voor 2050 zou het mogelijk moeten zijn om voor Europa een systeem van zonnesatellieten in de ruimte te brengen dat vrijwel continu stroom kan leveren. Dat is een groot voordeel vergeleken met het gebruik van zonnepanelen en windmolens op aarde, waarvan het energieaanbod variabel is.
De eenmalige kapitaalkosten van zon in de ruimte zijn wel behoorlijk hoog: het gaat om miljarden euro’s. De vaste kosten per kilowatt aan capaciteit liggen daardoor fors boven die van windmolens en zonnepanelen op aarde, maar ze kunnen volgens de schattingen van het Britse team in 2050 net wat lager uitkomen dan de vaste kosten van kernenergie.
Aangezien er bespaard kan worden op kosten voor batterij-opslag en er minder waterstof nodig is als opslagbuffer voor hernieuwbare energie, kunnen de systeemkosten volgens het Britse team per saldo met 7 procent tot 15 procent dalen. Wie weet, draait Europa over vijfentwintig jaar voor een flink deel op zonnesatellieten.
