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.

De foute discussie over ‘Wanneer haal ik het eruit’

Economen die vorig jaar hun twijfels uitten over het rendement van een warmtepomp hadden het dus fout. Daarover gaat deze blogpost. Economen hebben het overigens vaak fout hebben omdat hun aannames niet blijken te kloppen.

Van links naar rechts: de opstellingen van een luchtwarmtepomp, een hybride warmtepomp en een waterwarmtepomp. Bron: hierverwarmt.nl

Van het gas af gaan is nu urgenter dan ooit; de wachtlijst voor alternatieven overigens ook. Huizen die na 2005 zijn gebouwd kunnen zonder veel extra (isolatie)inspanningen all-electric worden.  Voor huizen die ouder zijn, is een hybride warmtepomp vaak een goede oplossing. Die gebruikt de cv-ketel om bij te springen als het erg koud is. In dit geval kunnen huiseigenaren de komende jaren geleidelijk hun huis verder isoleren totdat ze helemaal van het gas af kunnen. Volgens het Planbureau voor de leefomgeving zal overigens tot in lengte van jaren op veel plaatsen in Nederland de hybride warmtepomp de beste oplossing zijn, als het aardgas op is in combinatie met groen- of hydrogas. 

Economen van de ING hebben berekend dat een warmtepomp nu en ook nog in 2030 een negatief rendement heeft. Om deze berekeningen te maken wordt een groot aantal hoogst aannames gehanteerd, iets wat economen altijd doen. Hoe ijdel deze aannames zijn, bleek al snel toen de prijs van aardgas ongekend begon te stijgen aardgas zelfs schaars wordt.

Ik erger me aan dit soort berekeningen. Afgezien van alle vaak triviale aannames, miskennen deze berekeningen ook dat veel mensen een goed gevoel hebben bij de gedachte dat de CO2 uitstoot van hun huis jaarlijks vermindert. 

Relevant is dan wel de vraag, hoeveel bedraagt de ‘winst’ in niet-uitgestoten CO2 als je een warmtepomp aanschaft voor verwarming en warm tapwater. 

De warmtepomp

Hier kom ik ook niet om drie aannamen heen: Een gemiddelde eengezinswoning, een warmtepomp die buitenlucht gebruikt en overwegend gevoed wordt door ‘grijze’ stroom. 

De luchtwarmtepomp van een gemiddeld huis gebruikt 3000 kWh en bij de productie van een kWh ‘grijze stroom komt 0,556 kg CO2 vrij. Totaal is dat dus 1.668 kg. per jaar.

De aardgasketel

Een gemiddelde eengezinswoning gebruikt 1050 m3 aardgas. Een m3 aardgas levert 35 megajoule energie. Het totale verbruik is dus 36.750 megajoule of ongeveer 37 gigajoule. De emissie van aardgas is al jaren constant, namelijk 56.7 kg per gigajoule. Dus verdwijnt er 2.098 kg CO2 in de lucht.

Een gemiddelde eengezinswoning met een combi-ketel stoot dus 1,3 keer zoveel CO2 uit als een vergelijkbare woning met een warmtepomp. Hoe dan ook, dit verschil wordt met het jaar groter omdat de grijze stroom steeds groener wordt. In 2030 is naar verwachting 70% van de energiemix ‘groen’ in plaats van 20% nu. Wie overigens 10 extra zonnepanelen op het dak legt, weet al zeker dat de warmtepomp voor 100% met groene energie wordt gevoed en dat de emissie 0 is.

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 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

Universiteiten: Stilstand in plaats van vooruitgang

In mijn vorige blogpost onderscheidde ik ‘vooruit innoveren’ en ‘achteruit innoveren’. In het eerste geval draagt innovatie – kort gezegd – bij aan een betere wereld. In het tweede geval is innovatie ingegeven door het streven naar een hoger BNP, meer bedrijfswinst en aandeelhouderswaarde en meer efficiency in not-for-profit organisaties. In deze en volgende blogposts, gebruik ik dit onderscheid om een aantal organisaties te typeren. Het leek me – gelet op de actualiteit – een goede zaak om te beginnen met de universiteiten.

Brick and mortarNederlandse universiteiten doen het internationaal niet slecht; ze worden zichtbaarder in ‘ratings’, ze zijn erg productief als het gaat om publicaties, het systeem van kwaliteitszorg wordt alom gewaardeerd, hun financiële situatie is goed en ze zijn uitstekend gehuisvest.

Wie dieper graaft en een antwoord zoekt op de vraag naar de bijdrage van universiteiten aan innovatie – vooruit of achteruit – ontwaart dat universiteiten zich bevinden in een staat van verwarring. Ik licht dit toe aan de hand van drie thema’s.

Wat ‘bezielt’ een universiteit?

Als het om hun maatschappelijke positie gaat, benadrukken universiteiten krampachtig het belang van onderzoek voor de ontwikkeling van de kenniseconomie. Ze zijn negatief over overheidsbeleid dat uitgaven voor onderzoek oormerkt, bijvoorbeeld in het topsectorenbeleid. De besteding van onderzoeksmiddelen zouden ze het liefst aan individuele wetenschappers en onderzoeksgroepen willen overlaten. Universiteiten houden hardnekkig vast aan een hopeloos verouderd ‘lineair’ innovatiemodel.

publish or perishVanuit het gezichtspunt van de individuele wetenschapper gaat het vooral om de eigen carrière: Zoveel mogelijk publicaties in tijdschriften met een hoge impactfactor. Een onafzienbare stroom van publicaties, die elke 9 jaar verdubbelt, is het gevolg. De meeste van deze publicaties verdwijnen in de vergetelheid en ze worden al helemaal niet gelezen buiten het universitaire wereldje.

Wat leren studenten

In Europees verband is afgesproken dat universiteiten uitgaan van de vijf zogenaamde ‘Dublin descriptoren’. Die komen erop neer dat studenten vakkennis verwerken en deze moeten kunnen toepassen, wetenschappelijk onderzoek moeten kunnen doen, actuele problemen die grenzen aan hun vakgebied kritisch moeten kunnen beoordelen, professioneel moeten kunnen communiceren en richting moeten geven aan hun eigen leeractiviteiten.

academically adriftDe universitaire leerplannen bestaan overwegend uit vakken, waardoor het verwerven en – deels – de toepassing van kennis wel is geborgd. Over de realisering van de andere doelen heb ik grote twijfel. In de opleidingen, die ik de afgelopen jaren mee heb mogen visiteren, ben ik daarover nooit een visie tegengekomen. Het is daarom niet vreemd dat onderzoekers aantoonden dat bijna de helft van de studenten in de VS tijdens de studie nauwelijks enige vooruitgang boekt[1]. Zij gebruikten daarvoor de Collegiate Learning Assessment-test, die analytisch vermogen, probleemoplossend vermogen en denkvaardigheid meet. Tijdens hun studie leren studenten vooral vakkennis, waarbij het hoorcollege nog steeds een dominante positie inneemt. Uitdagende projecten, waar studenten zelfstandig een probleem analyseren, behoren tot de uitzonderingen.

De leerfabriek

Nederlandse universiteiten hebben het laatste decennium ingezet op de verbetering van het rendement. Daarvoor is een gesmeerde onderwijsbureaucratie opgebouwd. Dit beleid heeft zeker effect gehad, al steeds studeert bij lange na niet de helft van het aantal studenten ‘nominaal’ af. Een zegen met het oog op de arbeidsmarkt, trouwens. Het effect van dit beleid is wel dat door de meeste faculteiten een gure repressieve wind waait, die de sfeer van verschoolsing aanwakkert. Studenten hebben het over ‘naar school gaan’ en ze ‘leren’ voor de volgende toets.

Studenten maken ook grote zorgen over hun toekomst. Een academische opleiding besteedt weinig tijd aan voorbereiding op de arbeidsmarkt. Stages zijn taboe. De opleiding staat daardoor ver af van de maatschappij en studenten voelen ze dan ook allerminst gekwalificeerd voor hun eerste baan.

kritische universiteit 2De afgelopen maand is de onderhuidse onvrede naar buiten gekomen. De roep naar ‘democratisering’, dekt verschillende en tegenstrijdige frustraties. Wetenschappers die zich geremd voelen in hun ‘academische vrijheid’, pleitbezorgers voor maatschappijkritische wetenschapsbeoefening, studenten die zich verzetten tegen de repressieve onderwijsbureaucratie en romantici die hopen op een herleving van de jaren zestig.

PsySRsign1Deze beweging is potentieel in staat om de maatschappelijke positie van universiteiten aan te scherpen. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door te kiezen voor onderzoek, dat een bijdrage levert aan de oplossing van de uitdagingen van deze tijd. Maar ook door het onderwijs opnieuw vorm te geven: Bijvoorbeeld, een uitbreiding van een drie- naar een vierjarige bachelor kan bijna budgetneutraal worden uitgevoerd. Studenten kunnen de extra tijd gebruiken voor de uitvoering van projecten, voor het doen van onderzoek en om zich maatschappelijk te oriënteren. Docenten zouden hieraan meer tijd kunnen besteden en voor doelen op het gebied van kennisoverdracht meer ICT kunnen inzetten.

Last but not least: Colleges van bestuur moeten hun fascinatie voor prestatie-indicatoren, rankings en aantallen publicaties loslaten en voor de inhoud gaan.

[1] Richard Arum and Jospina Roksa: Academically adrift: Limited learning on college campuses  (Chicago, IL: University Of Chicago Press, 2011) en  Aspiring adults adrift: Tentative transitions of college graduates (Chicago, IL: University Of Chicago Press, 2014).