Maand: augustus 2022

Zonnepanelen in vensterglas

Als vensters tevens zonnepaneel konden zijn losten we in een keer een groot deel van het zoeken naar duurzame energiebronnen op. Deze blogpost laat zien dat het streven naar doorzichtige zonnepanelen lijkt te lukken.

Uitzicht door een raam/zonnepaneel van ClearView

Het plaatsen van vensterglas in huizen en gebouwen kan in de toekomst een vast onderdeel worden van het werk van leveranciers van zonnepanelen. Het vervangen van gebruikelijk vensterglas in de miljarden ramen van appartementen en kantoren door glas voorzien van fotovoltaïsche cellen (building integrated photovoltaic) is een steeds realistischer optie.

 Huizen en gebouwen vertegenwoordigen 40% van het wereldwijde energieverbruik. Om hierin te voorzien zijn zonnepanelen op het dak bij lange na niet voldoende, vandaar dat opwekken van energie door middel van vensterglas een jarenlang gekoesterde wens is, zeker in het geval van hoogbouw die bijna geheel uit glas lijkt te bestaan.

Glas voorzien van fotovoltaïsche cellen gebeurt al lang – kijk maar naar de perronoverkapping van het centraal station in Utrecht – maar gaat tot dusver altijd ten koste van de transparantie en verbetering van de transparantie gaat op zijn beurt ten koste van het energetisch rendement. Op het eerste gezicht lijken het opwekken van energie en het behoud van volledige transparantie daarom onverenigbaar. Fotovoltaïsche cellen gebruiken immers licht van dezelfde frequenties die het menselijk oog kan zien. 

Een groep onderzoekers van de Michigan State University vond voor een manier om dit dilemma te vermijden. Net als andere onderzoekers gebruikten zij een volledig doorzichtige coating, dunner dan 1/1000ste millimeter. Het bijzondere daarvan is dat deze coating uitsluitend ultraviolet en infrarood licht omzet in elektriciteit. De resterende straling, het zichtbare deel van het spectrum, wordt doorgelaten. 

De startup Ubiquitous Energy werkt vanaf 2012 aan de toepassing van dit idee bij de productie van vensterglas. Bovenstaande foto laat zien hoe het is om naar buiten te kijken door een raam van ClearView. Niemand ziet dat het – ook – om een zonnepaneel gaat met een rendement van de helft van een gewoon zonnepaneel.

De voornaamste beperking van ClearView is de omvang van het paneel, maximaal 60 x 60 cm. Daarmee voorzie je geen ‘glazen’ wolkenkrabber van nieuw glas! Vergroting van de paneelomvang heeft dan ook de grootste prioriteit voor het bedrijf. Ook de slijtvastheid van de coating moet nog blijken. De meerprijs bij grootschalige toepassing bedraagt ongeveer 20% ten opzichte van gebruik van glas zonder filter.

Al met al, mogelijk een doorbraak in de opwekking van zonne-energie, die menigeen op de voet zal volgen. 

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de laatste blogpost rond het thema energie. Volgende week begin ik een nieuwe reeks korte posts over huisvesting.

Zonnepanelen kunnen bijdragen aan biodiversiteit

De grond onder zonnepanelen is goed bruikbaar. Soms kunnen er gewassen worden geteeld,; soms bloemen die aan de biodiversiteit bijdragen. Hierover gaat deze post.

Zonnepanelen dragen bij aan biodiversiteit

Veel boeren hebben berekend dat ze het rendement van hun grond kunnen verbeteren door landbouwgewassen te vervangen door zonnepanelen.  Maar wat als ze de grond voor beide doelen tegelijkertijd zouden gebruiken? We spreken over ‘agrophotovoltaics’ of gewoon duaal grondgebruik.

Het uiteindelijke rendement is het resultaat van het gecombineerde effect van de wijze van plaatsing van zonnepanelen, de keuze van de gewassen en het klimaat. Naarmate de zonnepanelen dichter bij de grond worden geplaatst, neemt het verschil tussen temperatuur overdag en ’s nachts af, neemt de luchtvochtigheid toe en neemt de directe instraling door de zon (schaduwwerking) met ongeveer 20% af.  Dat geldt door het hele oppervlak omdat uiteraard de positie van de zon voortdurend verandert. In een subtropisch milieu bleken deze omstandigheden te leiden tot een meer dan verdubbeling van de oogst van pepers en cherrytomaten. 

In het algemeen valt de grootste impact te verwachten van duaal grondgebruik in (sub)tropische gebieden.  In meer gematigde streken concentreert onderzoek zich naar het effect op producten die nu onder foliekappenworden geteeld, bijvoorbeeld aardbeien en frambozen. Zonnepanelen nemen dan de beschermende functie van het folie over. Duidelijk is wel dat hiervoor uitsluitend lichtdoorlatende zonnepanelen bruikbaar zijn. 

Op veel plaatsen is de combinatie van zonnepanelen en agrarisch bodemgebruik niet aan de orde. Het is dan het gebruikelijk om grondoppervlak waarop zonnepanelen worden geplaatst te egaliseren, de bodem en de vegetatie te verwijderen en er gravel of boomschors voor in de plaats te doen. Dat kan anders. Het InSPIRE-programma in de VS (Innovative Site Preparation and Impact Reductions on the Environment) wil bijdragen aan versterking van de biodiversiteit. Om die reden worden aan het plaatselijke klimaat aangepaste mengsels van bloemen en planten gezaaid ter De compacte beplanting zorgt bovendien voor verkoeling, wat het rendement van de zonnepanelen. 

Of het nu gaat om landbouwgewassen, veehouderij of bloemen bedoeld om de biodiversiteit te verhogen: In alle gevallen geldt dat het overdag onder de panelen wat koeler is, wat een positieve uitwerking op het rendement van de zonnepanelen.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek  hier gratis downloaden. Er is ook een printvriendelijke versie (A4) beschikbaar, die je hier kunt downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Waterstof gaat het verschil maken

Waterstof is de ontbrekende schakel in de energietransitie. Van overtollige duurzame energie kan waterstof worden gemaakt. Deze kan makkelijk worden bewaard en als er een tekort is aan elektriciteit, fungeert waterstof als grondstof.

Waterstof heeft veel toepassingsmogelijkheden. Maar de belangrijkste is de rol van opslagmedium.

Het enige probleem is dat waterstof (H2) eerst nog gemaakt moet gemaakt door elektrolyse van water en veel elektriciteit. Als groene stroom wordt gebruikt speken we van ‘groene waterstof’. 

Nederland boft, het land kan op grote schaal waterstof produceren met behulp van groene elektriciteit uit wind-op-zee.  

In de toekomst is waterstof importeren uit warme landen waarschijnlijk de verstandigste optie. 10% van de Sahara bedekken met zonnepanelen of gebruik maken van concentrated sun power (volstaat om de hele wereld te voorzien van energie (560.000 petajoule). In principe kan in de Sahara, het Midden-Oosten en Australië ook ’s-nachts waterstof worden geproduceerd met behulp van batterij-opvang, waardoor minder elektrolyseapparatuur nodig is. 

In principe kan waterstof over grote afstanden in tankschepen (in vloeibare vorm) of door pijpleidingen (in gasvorm) worden vervoerd. Het is makkelijker om waterstof te vervoeren na er eerst ammoniak van te hebben gemaakt, al leidt dit tot energieverlies. Nederland heeft uitermate goede mogelijkheden om waterstof(gas) je transporteren via het aardgasnet dat zonder veel aanpassingen ook voor waterstofgas kan worden gebruikt.

De haven van Rotterdam wil zich ontwikkelen tot Europese overslaghaven voor waterstof en is samen met de Gasunie een van de stuwende krachten zijn achter de uitbouw van een Europees ondergronds netwerk voor waterstofgas.

Voor seizoensopslag van elektriciteit gooit waterstof hoge ogen. Waterstof kan worden opgeslagen in zoutca­vernes, waarvan er in Nederland zo’n 100 tot 120 zijn. Als waterstofgas wordt omgezet naar vloeibare waterstof, ammoniak of liquid organic hydrogen carriers (in ontwikkeling) wordt het mogelijk om met enkele tientallen tanks het equivalent van de hoeveelheid waterstofgas in een forse zoutcaverne te bewaren

Zonnecollectoren

De productiekosten van zonne-energie in woestijngebieden, in het bijzonder in gebieden waaruit we nu onze olie betrekken, zijn aanzienlijk lager dan die bij ons. Dit komt vooral door de aanzienlijk grotere lichtintensiteit, waardoor de opbrengt van zonnepanelen en -collectoren tweemaal zo groot is. Dubai bouwt aan een zonnepark van 200 km2 met behulp van concentrated solar power (CSP)-techniek. De opgewekte energie is grotendeels bedoeld voor de export na omzetting van zonne-energie in waterstof en met name ammoniak. 

Dit filmpje geeft een goed beeld van de beoogde omvang van deze centrale en ook van de wijze waarop het land dit soort projecten presenteert. 

Beviel deze blogpost? 

De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden als e-boek (optimaal voor beeldschermgebruik) of hier om te printen (A4).