Wim Sinke, ECN: zonnecellen op je tent en rugzak

In feite is fossiele brandstof zonne-energie. De energie is in miljoenen jaren opgebouwd in de grond en wij draaien de hele voorrraad er in zo’n honderd jaar doorheen met een enorme vervuiling en klimaatprobleem tot gevolg. Tijd dus voor alternatieven, zegt Wim Sinke van het Energie Centrum Nederland. “Wat dacht je van zonnecellen op je rugzak?”

Tijdens de lancering van het innovatieprogramma Polymeren op 10 september in het Kurhaus in Scheveningen houdt Sinke een lezing over zonnecellen. Volgens hem belooft zonne-energie aan het eind van deze eeuw een domininate energiebron te worden. Halverwege deze eeuw is de zon al verantwoordelijk voor 20 tot 25 procent van onze energievoorziening. Volgens het wetenschappelijke blad Scientific American is dat zelfs 69 procent in 2050. 
De sector groeit volgens Sinke gemiddeld met 40 procent per jaar. Voor bedrijven en wetenschappers liggen er grote kansen en uitdagingen bij te dragen aan energie-onafhankelijkheid en de transitie naar een duurzame energiehuishouding om zo de kwaliteit van leven te verbeteren en tegelijk bij te dragen aan economische groei.

Hoe werkt een zonnecel eigenlijk? Fotonen worden omgezet in elektronen. Anders gezegd: licht wordt omgezet in elektriciteit. Het afvalproduct is warmte. De kunst is natuurlijk het rendement van een zonnecel te optimaliseren, zodat er zo min mogelijk warmte verloren gaat. Een andere mogelijkheid is de warmte te benutten in de omgeving, bijvoorbeeld om gebouwen te verwarmen.

Soorten zonnecellen

Zonnecellen op basis van silicium hebben negentig procent marktaandeel en leveren tot 20 procent rendement. Deze zonnecellen zijn betrouwbaar en hebben een goed imago. Een tweede categorie cellen zijn de dunne filters (folie) die aangebracht kunnen worden op glas. Deze cellen zijn verantwoordelijk voor 10 procent van de markt, maar de groei gaat hard. Binnen vijf jaar zitten de folies op 20 tot 30 procent voorspelt Sinke. Het rendement van deze cellen is wel aanzienlijk lager dan de silicium-plakken.

En dan zijn er nog de opkomende technologieën zoals de polymere zonnecel, waarnaar veel onderzoek wordt verricht. Het hoogste rendement dat behaald is met een polymere zonnecel is met 6 procent relatief laag. Sinke: "Konarka, een bedrijf in zonne-energie in de Verenigde Staten, denkt dat in de toekomst te kunnen verhogen naar 10 tot 12 procent. Als dat bereikt wordt zijn polymere zonnecellen zeer lucratief vanwege de lage productiekosten." De materiaalkosten dalen, omdat minder oppervlak nodig is om dezelfde hoeveelheid energie te genereren.

Zonnecellen op rugzak

De levensduur van de polymere zonnecel is met drie tot vijf jaar aanvaardbaar, meent Sinke. Konarka denkt in de toekomst de duurzaamheid van de zonnecel zelfs te kunnen verlengen tot tien jaar. "Voor de polymere zonnecel zijn ook veel nieuwe toepassingen mogelijk. Denk aan gebruiksvoorwerpen als tenten en rugzakken. Maar ook aan toepassingen binnenshuis, hoewel daarvoor nog veel wetenschappelijke doorbraken nodig zijn."

"Het onderzoek naar de polymere zonnecel vind vooral plaats in de Verenigde Staten. Daar ligt de nadruk op het ontwikkelen van nieuwe technologie. In Europa zijn we vooral bezig met het verbeteren en opschalen van bestaande, bewezen technologie." China is overigens de grootste producent van zonnecellen, zegt Sinke. Gevolgd door Europa, Japan en de Verenigde Staten.

Nieuw materiaal

Als nadelen van de polymere zonnecel noemt Sinke het lage rendement, de snelle groei van de rest van de sector en het feit dat de stabiliteit nog onvoldoende is aangetoond. "Daarvoor is tien jaar testen in het veld noodzakelijk." Hij waarschuwt het product niet te snel op de markt te brengen. "Falen van het product schaadt het imago van de sector."

Tot slot doet Sinke een oproep aan innovatief Nederland. "Ik daag u uit nieuwe materialen te ontwikkelen voor het inpakken van de zonnecellen. Al zo’n veertig jaar wordt dat gedaan met glas, maar het zou prachtig zijn als daar een beter en goedkoper materiaal voor komt, aangezien de verpakking bepalend is voor de levensduur en productiekosten van de zonnecel."

ECN