Zonne-energie is een maatschappelijk geaccepteerde manier van energieopwekking. De afgelopen jaren was het gebruik van zonne-energie echter nog niet rendabel op agrarische bedrijven. De zonne-collectoren konden niet concurreren met de prijs van gangbare grijze of groene stroom. Echter de afgelopen jaren hebben vele ontwikkelingen plaatsgevonden. In 2011 wordt bij Keten Duurzaam Varkensvlees het eerste bedrijf uitgerust met innovatieve zonnecollectoren.
Innovatieve zonnecollectoren
Keten Duurzaam Varkensvlees is deelnemer in een project om innovatieve zonnecollectoren te testen in de agrarische sector. De eerste 500m2 zijn aangekocht en worden in 2011 op het demobedrijf van KDV geïnstalleerd. De nieuw soort zonnepanelen hebben een hoger rendement dan normale zonnepanelen, maar de grootste winst zit hem in de lagere productiekosten. Wanneer de productie eenmaal op volle toeren draait is de kostprijs per kilowattuur concurrerend met grijze stroom. De exacte werking van deze zonnecollectoren wordt in onderstaande tekst toegelicht.
Huidige ontwikkelingen in zonnepanelen
Gangbare zonnepanelen
De op dit moment gangbare en commercieel verkrijgbare zonnepanelen zijn gebaseerd op kristallijn silicium met een efficiëntie van 10-15%. In West en Midden Europa is de prijs van elektriciteit met deze technologie op het niveau van € 0,40 per kWh. Deze prijs kan nog niet concurreren met de gangbare elektriciteitsprijs uit conventionele energie van circa € 0,15 - 0,20. Diverse lokale subsidiesystemen beogen het gat tussen deze prijsniveaus voor de consument te dichten.
Dunne film zonnecellen
De afgelopen 20 jaar is veel geïnvesteerd in de ontwikkeling van zogenaamde “dunne film”zonnecellen. Als voorbeeld kunnen worden genoemd: amorf Silicium (a-Si), Koper-Indium-Gallium-Selenide (CIGS) en Cadmium-Teluride (CdTe). Deze materialen worden in dunne lagen van enkele m aangebracht op relatief goedkope materialen zoals kunststof, glas en metaal. Door de dunne lagen hebben deze technieken het voordeel dat er veel minder duur halfgeleider matieriaal nodig is dan bij de gangbare kristallijn Silicium panelen met een typische dikte van ongeveer 0,25 millimeter.
Hoewel deze technieken in laboratoria veelbelovende resultaten laten zien blijft de efficiëntie van deze systemen nog beneden de 10% in productie omgeving als gevolg van de structuur. Daarom zijn de kosten van de hiermee geproduceerde stroom nog steeds niet beneden het niveau van gangbare zonnepanelen (kristallijn silicium).
III-V zonnecellen
Een tweede belangrijke toepassing van zonne-energie kan worden gevonden in satellieten. Om deze van stroom te voorzien worden zogenaamde III-V-zonnecellen toegepast. Deze zijn gebaseerd op halfgeleidermaterialen uit de derde en vijfde groep van het periodieke systeem. Voorbeelden van deze materialen zijn GalliumArsenide (GaAs) en Germanium. Deze materialen zijn duur, maar worden in zeer dunne lagen opgebracht, hebben zeer hoge efficiëntie en zijn extreem duurzaam.
Zonnecentrales
De afgelopen jaren worden ook grootschalige zonnecentrales gebouwd. Daarbij worden twee systemen toegepast. De ene technologie, CSP (Concentrated Solar Power), concentreert warmte in vloeistoffen die een stoomturbine aandrijven; de andere technologie, CPV (Concentrated Photo Voltaics), concentreert zonlicht op III-V zonnecellen.
Deze technologieën worden in zonrijke gebieden steeds meer concurrerend met conventionele energie. In 2009 werd een plan gelanceerd door een conglomeraat van Duitse bedrijven die onder de naam “Desertec” stroom willen opwekken in de woestijn om daarmee 15% van de Europese stroombehoefte te voorzien.
Het aantal van dergelijke zonnecentrales groeit snel in USA, Australië en Zuid-Europa.
Nieuwe ontwikkelingen in zonne-energie
Er wordt veel geïnvesteerd in zonne-energie. Enkele ontwikkelingen die belangrijk zijn om te vermelden zijn de volgende.
Dunne film
Zoals in de vorige paragraaf aangegeven kan deze technologie commercieel nog niet belangrijk concurreren met de dominante technologie van kristallijn Silicium. Er zijn echter nog veel projecten in opstart zodat verwacht kan worden dat er een toekomst is voor deze technologie.
Naast de genoemde dunne film toepassingen a-Si, CIS en Cd-Te is er door de Radboud Universiteit in Nijmegen een nieuwe dunne-film-technologie ontwikkeld met behulp van III-V zonnecellen. Hiermee heeft deze universiteit dit jaar twee wereldrecords gebroken, onder andere met een behaald rendement van 26,5% met een enkele laag dunne-film zonnecel. Dit is ook de enige technologie die bekend is die een hoger rendement kan halen dan 20% met dunne film. Deze technologie is nog niet commercieel verkrijgbaar, maar daaraan wordt gewerkt met de opstart van “TF2 Devices”, een joint venture van Radboud Universiteit met een commercieel bedrijf dat sterk inzet op zonne-energie.
Organische zonnecellen
Recent is veel onderzoek gedaan naar zogenaamde organische zonnecellen. Vandaag hebben deze echter nog een zeer laag rendement en verder hebben deze cellen de neiging om snel te degenereren. Er is nog geen commerciële toepassing van deze technologie bekend.
In de figuur hieronder is de ontwikkeling van de efficiency van de verschillende technologieën met elkaar vergeleken. Daarbij is te zien dat de ontwikkeling van de huidige dominante technologie, kristallijn silicium (de lichtblauwe vierkantjes) is gestagneerd, terwijl dat met name bij III-V zonnecellen nog een sterke groei doormaakt.
Het innovatieve zonnepaneel
Ten opzichte van gangbare technologie en de technologie in ontwikkeling kan de oplossing die bij Keten Duurzaam Varkensvlees wordt toegepast een belangrijke stap vooruit betekenen in de kostprijs van zonne-energie. Door gebruik van een zonlicht-concentrator kan de gebruikte hoeveelheid halfgeleidermateriaal tot een fractie worden teruggebracht terwijl het rendement veel hoger kan zijn. Door toepassing van concentratoren wordt duur halfgeleidermateriaal vervangen door lenzen en spiegels van goedkope materialen als glas, kunststof en aluminium. Verder kan de elektrische opbrengst van deze technologie hoger liggen dan van de gangbare technologie in de omgeving Nederland, en veel hoger in zonniger streken, vanwege het gebruik van hoog efficiënte III-V zonnecellen. Het resultaat is zonnestroom voor een zeer lage prijs per kilowattuur.
De zonlicht-concentratoren die op dit moment op de markt zijn kennen een duur zon-volg-systeem en zijn alleen grootschalig toepasbaar in zonnecentrales. De SunCycle technologie werkt met een veel eenvoudiger en goedkoper zon-volg-systeem en is ook kleinschalig toepasbaar in de gebouwde omgeving.
Daardoor kan deze technologie ook in gebieden met minder zon, zoals Nederland, worden toegepast.
Het zonnepaneel concentreert zonlicht op een kleine zonnecel. Het concentreren van zonlicht is bestaande technologie die zich zeer snel ontwikkelt. Het unieke optische systeem van SunCycle maakt het echter mogelijk om de technologie toe te passen in de gebouwde omgeving en niet alleen in zonnecentrales. Daarin is SunCycle wereldwijd uniek. Het systeem volgt de zon door middel van de rotatie van een Fresnel prisma en een vrij platte parabolische schotel, in hetzelfde vlak. Deze technische innovatie is inmiddels wereldwijd gepatenteerd.
Het innovatieve zonnepanneel
Inhoudstabel:
