Zonne-energie: in nog geen 20 jaar tijd van onbekende techniek tot populaire energiebron
In de zomer van 2006 liep ik voor het maken van een boek over zonne-energie, met een nieuw zonne-energiepaneel (PUM-paneel) op mijn schouder op zoek naar personen die ik kon fotograferen en vertellen over deze nieuwe energiebron.
De meeste mensen hadden nog nooit van een zonnepaneel gehoord, of gezien. Opmerkelijk veel mensen waren welwillend en wilde op de foto als ik had uitgelegd uit hoe dit wonderbaarlijke apparaat zonlicht in bruikbare elektriciteit omzet en in de toekomst ook hun elektriciteit zou gaan leveren. De reacties waren onwennig, lacherig maar ook bewonderend: “Zonne-energie? Kan dat nou echt?”. Ik fotografeerde en sprak met mensen over deze nieuwe energiebron waarvan ze dachten dat die alleen voor zonnige landen zoals Zuid-Europa en Afrika wat kon betekenen.
Van dichtbij, als werknemer bij het energieonderzoekscentrum ECN mocht ik getuige zijn van de stille revolutie van zonne-energie die in nog geen 20 jaar heeft plaats gevonden. De beginjaren waren moeizaam. PV-panelen waren peperduur en de technologie was nog volop in ontwikkeling. Mijn zonne-energie collega’s bij ECN (nu TNO) onder aanvoering van Wim Sinke leverden een grote bijdrage aan die ontwikkeling en stapje voor stapje daalde de prijs en steeg de efficiëntie.
Ik werkte bij ECN (nu TNO ) in Petten en mijn collega’s publiceerde in 1999 over een nieuw cel- en moduleontwerp voor kristallijn silicium zonnecellen met de naam PUM (pin-up module). Bij deze cellen worden de elektrische geleiders aan de voorkant met pinnen verbonden met een folie aan de achterkant. Op deze manier wordt er minder oppervlak gebruikt en kan er meer zonnestraling worden ingevangen en neemt het rendement toe.
In de jaren erna werd er verder gewerkt aan kostenverlaging van zonne-energie door middel van dunnere cellen (wafers), geautomatiseerde productieprocessen en de zogenaamde PUM-technologie. De Zonnecellen werden in serie-geschakeld en in een module, het PV-paneel (Photo Voltaïsch) verwerkt. Het omzettingsrendement van zonlicht in elektriciteit bedroeg rond 2000 ongeveer 17 procent.
Opbouw zonnepanelen
Zonnepanelen zijn opgebouwd uit een aantal verschillende lagen die doormiddel van verhitting aan elkaar worden verlijmd. Zie de afbeelding voor de opbouw van een PV-paneel.
Laminatie
Verschillende lagen worden met een soort plakkend folie tot een geheel gemaakt in een soort groot tosti-ijzer. De folie isoleert de elektrische geleiders en vormt een flexibele laag tussen de glasplaat en de zonnecellen. Dit versmeltingsproces leidt tot een goed afgesloten PV-paneel.
Anno 2024 gaan toonaangevende PV-fabrikanten naar het plaatsen van de meeste of alle contactelementen aan de achterkant van de cel doormiddel van geavanceerde cel-architecturen.
Deze nieuwe architecturen verhogen niet alleen de efficiëntie en het vermogen van zonnepanelen, ze resulteren ook in voordelen op systeemniveau ─ zoals een betere respons bij weinig licht, temperatuurcoëfficiënt en degradatiesnelheden ─ die de energieopbrengst verhogen. Elke technologische vooruitgang die de efficiëntie verhoogt, helpt de uiteindelijke genivelleerde kosten van elektriciteitsopwekking (LCOE) te verlagen, waardoor zonne-energie meer kostenconcurrerend wordt.
Een PV-paneel met PUM-cellen van het ECN op het windturbinetestveld van het ECN in de Wieringermeer.
Steeds meer mensen ontdekten de kracht en voordelen van zonne-energie: schone stroom, lagere energierekeningen, onafhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Zonne-energie kreeg naast windenergie een belangrijke plaats in de energiepolitiek
De doorbraak kwam halverwege de jaren 2010. De kosten van PV-panelen kelderden, terwijl de prestaties fors verbeterden. Subsidies gaven een extra duw in de rug. Daarmee werden zonnepanelen aantrekkelijk voor een breed publiek. Daken van huizen, scholen, kantoren en industriële complexen werden belegd met zonnepanelen. Daarbij kwam de salderingsregeling waarbij je de elektriciteit van je zonnepanelen die je op sommige momenten niet gebruikt en aan het net levert mag verrekenen met je verbruik.
Zonne-energie is nu de snelst groeiende hernieuwbare energiebron ter wereld, goed voor een kwart van alle nieuw geïnstalleerde elektriciteitsopwekkingscapaciteit.
De grootste uitdaging is nu de aansluiting op elektriciteitsnet. Er moet hard gewerkt worden aan slimme door computers gestuurde netwerken en energieopslag om een stabiel elektricteitsnetwerk te houden.
Mijn verhaal begon in 2006 met een onwennig publiek en een onbegrepen technologie. Nu, 18 jaar later, zijn we in zonne-revolutie beland die de energievoorziening van de wereld veranderd. Samen met windenergie en energie-opslag vormt zonne-energie onze nieuwe duurzame voorziening.
