Door Marion de Graaff

De opwekking van zonnestroom voor indirect gebruik sterk in opkomst. Indirect wil zeggen dat de stroom niet onmiddellijk door de opwekker gebruikt wordt, zoals bij een woning of een utiliteitsgebouw. Bij indirect gebruik gaat het om grootschalige projecten. In Nederland zien we hier en daar al een akker vol zonnepanelen, de ‘oogst’ gaat naar het elektriciteitsnet.

Zonneparken in sunbelt

In ons land gaan we uit van zo’n duizend effectieve zonuren per jaar. Op het zuidelijk halfrond is dat aantal twee tot drie keer hoger, en in die sunbelt – de strook van landen die tussen de Kreeftskeerkring en de Steenbokskeerkring liggen – worden daarom meer en meer zonneparken gebouwd. Grootschalige solar power plants met een systeemgrootte van meer dan 100 MegaWatt krijgen in de energiewereld de classificatie utility-scale, omdat ze qua vermogen vergelijkbaar zijn met kolencentrales en andere grootschalige elektriciteitsvoorzieningen. Vervolgens is de verwerking van in de sunbelt-regio opgewekte elektriciteit wel anders dan bij een zonnepark in Nederland. Deels gaat het ter plekke naar het net, maar een groot deel van de stroom wordt omgezet in synthetische brandstoffen, want vloeistoffen zijn gemakkelijk en zonder verlies te transporteren.

Flexibele pv-modules

Het Nederlandse bedrijf Hyet Solar produceert flexibele pv-modules. Naar dergelijke lichtgewicht oplossingen is steeds meer vraag, aldus Edward Hamers, chief technology officer bij Hyet. “Voor het produceren van ons zonnefolie gebruiken we dezelfde basismaterialen die nodig zijn voor de vervaardiging van conventionele pv-panelen. We gebruiken daar verschillende depositiemethodes voor; algemeen gezegd is dat het neerslaan van minerale stoffen en gassen op een vaste ondergrond. Een van die stoffen is silicium. Bij het proces gebruiken we aluminiumfolie als tijdelijke drager en bouwen dan laagje voor laagje op. Door de aluminium basis kunnen we met hoge temperaturen werken zodat er in de zonnecel goede elektrische eigenschappen ontstaan. Aan het einde van het proces wordt het aluminiumfolie verwijderd. De stoffen zijn dan aan elkaar gesmolten en vormen zelf een folie.”

 Verschillende technieken

Het ontwikkelen van het procedé had wel wat voeten in de aarde. “Er komen verschillende technologieën aan te pas”, legt Hamers uit. “We hebben het hele proces zelf moeten uitvinden, en hebben het met behulp van een aantal pv-deskundigen, technici en machinebouwers voor elkaar gekregen. Het punt is dat je met dergelijk product pas op industriële schaal aan de slag kunt, als het helemaal af is. Vergelijk het met een auto: aan een exemplaar zonder stuur heb je niets. Het moet compleet zijn en werken.”

Mobiele toepassingen

De toepassingen van een licht en flexibel product zijn anders dan van de conventionele glazen panelen. Ze zijn te verdelen in mobiele toepassingen en in gebouw-geïntegreerde toepassingen. Mobiel is alles wat beweegt of verplaatst kan worden, zoals containers, vrachtwagens, tijdelijke voorzieningen, schepen en noem maar op. Gebouw-geïntegreerd heeft betrekking op de gehele gebouwschil. Panelen op daken zijn nog steeds in trek, en folie is zelfs mogelijk op een dak van golfplaten. Façades van gebouwen kunnen ook uitstekend dienen om zonnestroom op te wekken.

Building integrated pv

Hamers: “Gevels zijn nog een beetje een onontgonnen gebied, dus het potentieel daar is enorm. De uitdaging van building integrated pv (BIPV) is wel dat je niet alleen aan de normen op het gebied van pv moet voldoen maar ook aan de bouwnormen. Een groot pluspunt is dat het helemaal past in de trend binnen de bouw- en installatietechniek om steeds meer te prefabriceren. Flexibele pv-modules laten zich relatief eenvoudig in verschillende gevelelementen opnemen, en hoeven dan niet meer op locatie gemonteerd te worden. In de ontwerpfase kan in bepaalde gevallen blijken dat er met zonnefolie kan worden volstaan met een lichtere constructie. Dat bespaart materiaal en ook de transportkosten van een licht en compact – want op rol – te vervoeren zonnesysteem zijn een stuk lager.”

Lage installatiekosten

De kosten voor pv-systemen worden gewoonlijk uitgesplitst in de modulekosten enerzijds en de balance-of-system costs anderzijds waar de installatiekosten, de elektriciteitsvoorziening et cetera. onder vallen. De modulekosten zijn vooral technologie gedreven en daarom gaan ze veel harder naar beneden dan de installatiekosten. Hamers: “Het is dus interessant voor producenten om systemen te ontwikkelen waarvan de installatiekosten lager liggen. Alleen op die manier is er op systeemniveau winst te behalen. In de markt van de utility-scale wordt er vooral geconcurreerd op prijs. Voor een flexibel systeem is daar zeker plaats, juist omdat er op rol geproduceerd wordt. Als je lengtes tot zo’n dertig meter met twee kabels kunt aansluiten, schiet het lekker op. Wij zijn onze producten op dit moment aan het testen in een woestijngebied, ergens in de sunbelt-regio. Het is belangrijk om te weten hoe de resultaten onder die extreme omstandigheden zijn en of je op die grote schaal mee kunt doen. De markt is groot en de verwachte opbrengst is hoog, vandaar dat er veel van de tests afhangt. In het Midden-Oosten wordt nu nog veel olie gewonnen, en daar hoort een enorme infrastructuur bij. Die is – misschien met wat aanpassingen – heel geschikt om synthetische brandstoffen mee te transporteren. En zonne-energie is natuurlijk bruikbaar voor het maken van waterstof, een oplossing met een enorme potentie die ook voor ons bedrijf interessant is.”

PV op water

Hamers en zijn collega’s houden de trends en ontwikkelingen op het gebied van zonnestroom nauwlettend in de gaten. Ze signaleren onder andere dat er wereldwijd op steeds meer plekken wateroppervlakken van pv worden voorzien. Hamers: “In Nederland gebeurt dat omdat er weinig ruimte is. Bovendien vinden we weilanden vol met zonnepanelen niet mooi. Er zijn plannen om drijvende zonnevelden aan te leggen op binnenwateren, en als dat goed gaat voor de Nederlandse kust. Op andere plaatsen in de wereld kunnen zonnepanelen naast het opwekken van elektriciteit nog een ander doel dienen, namelijk het tegengaan van verdamping. Er zijn veel landen waar het water in de stuwmeren te snel verdampt door de felle zon. Dat water is bedoeld als drinkwater, voor irrigatie en om stroom mee op te wekken; heel belangrijk dus. Een pv-deklaag beschermt enerzijds tegen de zon, en levert tegelijkertijd elektriciteit op. Ook op kleine schaal is dat in te zetten, door bijvoorbeeld irrigatiekanaaltjes in India te overkappen. Twee vliegen in één klap, geweldig toch?”

Edward Hamers sprak 13 november op de de Sunday.