Zonneweides, voor de één een doorn in het oog en verspilling van landbouwgrond. Voor de ander een noodzakelijke stap in de energietransitie. Hoe vinden we een weg door alle argumenten voor- en tegen?
Landbouworganisatie LTO Nederland stelt bijvoorbeeld dat de aanleg van nieuwe energieparken op agrarische grond niet langer moet worden toegestaan. “Zeker zolang er nog ruimte beschikbaar is op daken van grotere gebouwen en op bedrijventerreinen. Agrarische schuren en stallen bieden nog wel goede mogelijkheden om met zonnepanelen bij te dragen aan de nationale klimaatdoelstellingen”, zo staat te lezen op de website.
Ook blijkt uit een onderzoek van LTO Nederland dat hoewel Nederlanders geen bezwaar hebben om naast een zonnepark te wonen, er voor het volbouwen van landbouwgrond met zonnevelden weinig animo is. “Driekwart van de respondenten wil liever zonne-opwekking vanaf daken van bedrijven en woningen dan vanaf landbouwgrond.”
Zijn zonnepanelen op daken de uitkomst?
Nederland is een dichtbevolkt land, zegt Olindo Isabella, hoogleraar Photovoltaic Technologies and Applications en hoofd van Photovoltaic Materials and Devices group aan de TU Delft. “We moeten efficiënt omgaan met de ruimte. In de steden kunnen we niet anders dan veel zonnecellen plaatsen op daken. Daar is geen plaats voor bijvoorbeeld een windmolen.”
De meeste zonnecellen die in de zonneweides staan of op onze daken liggen zijn gemaakt van de halfgeleider silicium. Dat product is in laatste decennia in kosten gedaald. “Toen ik in 2007 met mijn promotieonderzoek begon kocht je voor tienduizend euro 3 modules. Tegenwoordig heb je voor vierduizend euro zo’n vijftien modules op je dak.”
“Het probleem van silicium is alleen dat het wel steeds beter en beter is geworden, maar de technologische grens van ontwikkeling komt er aan.” Elk type zonnecel heeft een theoretische grens voor het rendement aan energie dat het afgeeft, legt Isabella uit. “Die grens ligt op zo’n 29 procent voor silicium.” Van al het zonlicht dat de paneel opvangt, zet het in theorie 29 procent om in elektriciteit.
Bij Solliance Solar Research werken partijen als TNO, imec, TU Eindhoven, Forschungszentrum Jülich, universiteit Hasselt, TU Delft, Universiteit Twente en Rijksuniversiteit Groningen samen aan dunnefilmzonnecel en -module technologieën. Eind vorige maand werden er twee wereldrecords behaald met dunne film. Daarbij werd onder meer gebruik gemaakt van perovskiet zonnecellen.
Wat kunnen zonnecellen op dunne folie betekenen?
“Zonnecellen op een dunne film zijn nu nog wat duurder”, zegt Niels van Loon, van TNO partner in Solliance. “Maar de mogelijkheden zijn enorm. Je moet van toepassing tot toepassing bekijken waar je het voor wilt gebruiken.”
Van Loon werkt 15 jaar bij TNO onder meer als techno-economical modelling specialist. Sinds 2015 is hij verantwoordelijk voor de communicatie binnen Solliance Solar Research. In dat consortium werken partijen als TNO, imec, TU Eindhoven, Forschungszentrum Jülich, universiteit Hasselt, TU Delft, Universiteit Twente en Rijksuniversiteit Groningen samen aan dunnefilmzonnecel en -module technologieën. Van Loon ontwikkelde een rekenmodel dat de productiekosten kan simuleren van een virtuele fabriek dat zonnecellen op dunne folie produceert.
Er zijn verschillende dunne-film zonneceltechnologieën. Zoals cellen van het koperen indium gallium selenide (CIGS), amorf silicium en OLED. Een van de nieuwste technologie is een zonnecel van perovskiet. “Kostentechnisch kan perovskiet op termijn erg gunstig uitvallen.”
“Perovskiet voor zonnecellen is een kristal wat gemaakt wordt van materialen die ruim voorhanden zijn. Er zitten geen schaarse materialen in”, duidt Van Loon. “Binnen Solliance Solar Research werken wij aan goedkope processing waarbij geen dure vacuumapparatuur en geen grote ovens nodig zijn. Perovskiet is te maken door het op te lossen en het oplosmiddel te laten verdampen. Je kunt het in feite printen.”
Van Loon ziet mooie toepassingen van dunne film voor zich, zoals gecombineerd in een tandemzonnepaneel of als haffabrikaat toegepast in (agrarische) daken of gevels. “Dan heb je ook minder installatiekosten meer en ziet het er architectonisch beter uit.” Overigens, voegt hij toe: “Die toepassingen zijn niet uniek voor dunne film. Ook zonnecellen van silicium zijn te gebruiken. Het hangt helemaal van de situatie af wat je het beste kunt toepassen.”
De nadelen van dunne folie
Dunne film is wat duurder, zegt Van Loon. “De mogelijkheden met dunne folie zijn groot. Auto’s begonnen ook met een T-Fordje. Dan had iedereen zo’n auto en het was altijd zwart. Maar het was niet duur. Na een tijdje zijn mensen ook bereid om meer te betalen voor een andere omdat ze die mooier vinden of omdat het iets anders kan. Ik denk dat voor dunne film een mooie niche markt is vooral op golvende oppervlakken.”
“We zitten nu op het punt dat enerzijds zonnepanelen nog goedkoper kunnen worden door zogenoemde mass customisation, een productiemethode om zonnemodules in allerlei materialen en in elke gewenste vorm te vervaardigen, en dat anderzijds mensen bereid zijn voor andere soorten zonnepanelen te betalen. Dat opent de markt naar nieuwe toepassingen zoals integratie in bijvoorbeeld gevels, geluidsschermen en fietspaden.”
Ook Isabella ziet dat Perovskiet een enorme ontwikkeling heeft doorgemaakt. “In ongeveer tien jaar tijd ging de efficiëntie van drie procent naar vijfentwintig procent.” Volgens Isabella zit daar wel een probleem aan vast. “Die efficiëntie is gemeten op een heel kleine cel, van een fractie van een vierkante millimeter. Maak je het groter, net zoals de silicium zonnecellen dan gaat die 25 procent efficiëntie naar zo’n 15 procent.”
Er is nog veel onderzoek nodig voordat je deze zonnecellen op grote schaal kunt toepassen. Ook zitten er nog andere nadelen aan, zegt Isabella. “Het kan niet tegen water. Dus bij vocht werkt het niet meer. En als er schaduw op een cel valt heeft dat gevolgen voor de stabiliteit.”
In de hoofden van mensen
Ondanks de nadelen wil Isabella benadrukken dat hij van alle technologieën houdt. “Ik geloof echt dat in onze missie om groene elektriciteit te leveren voor een duurzame elektrificatie van de maatschappij. Dat is echt mijn mantra elke dag.”
Volgens de hoogleraar zit de “sociale acceptatie van deze technologieën” vooral in de hoofden van mensen. “Ik zie het bij mijn kinderen, die zijn 5 en 7. Als zij zonnepanelen op daken zien zijn ze blij. Of als we naar Schiphol of over de snelweg in België rijden en ze zien de windmolens. Ze zijn juist nieuwsgierig naar wat daar gebeurt. Voor hen is het normaal. Zonnepanelen en windmolens horen bij de wereld die zijn aan het ontdekken zijn. Ik zou willen dat de maatschappij met de openheid van een kind naar deze nieuwe technologieën zou kijken.”
Voor Van Loon is het niet per se zo dat de zonneweides zullen verdwijnen. “We hebben alles nodig om onze klimaatdoelen te behalen. Maar de manier waarop we zonneweides inrichten kan wellicht anders.” Binnen TNO werken onderzoekers bijvoorbeeld aan zonneparken die hoger staan of verticaal. Zo kunnen de schapen eronder grazen en dat draagt bij aan de biodiversiteit.
Als Italiaan houdt Isabella ervan dat iets er mooi uit ziet. “Maar in mijn geboortestad was er vorige maand een overstroming en in de zomer was het er bijna 40 graden. Het is dan voor mij een no brainer dat we een beetje van die schoonheid opgeven om nieuwe technologieën te installeren. Zodat we daarmee de klimaatverandering tegengaan.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
