Te land, ter zee en in de ruimte: zonnecellen zijn overal

De komende decennia zal er nog veel meer groene elektriciteit van zonnecellen komen, wat nodig is om de klimaatdoelstellingen van landen wereldwijd te halen, aldus het IEA.

De afgelopen tien jaar is het gebruik van zonne-energie geëxplodeerd, en het IEA verwacht dat zonne-energie van 2022 tot 2027 goed zal zijn voor 60 procent van de totale toename van hernieuwbare energie.

Zonne-energie is dus nu al onze belangrijkste troef in de strijd voor het klimaat, al is de technologie veel jonger dan wind- en waterkracht.

Onderzoekers blijven zonnecellen verbeteren en nieuwe soorten ontwikkelen, zodat we zonne-energie kunnen aftappen op plaatsen die nu nog ver buiten bereik lijken.

Gigantische zonnecentrales in de woestijn

Er zijn al flinke zonneparken verrezen in woestijnen in China, India en Egypte, maar in de toekomst worden ze nog veel groter.

Het meest ambitieuze project is van het bedrijf Sun Cable, dat een zonnecentrale wil bouwen in het noorden van Australië om de elektriciteit via 4200 kilometer aan kabels naar Singapore te sturen. Sun Cable kreeg in 2021 een voorlopige vergunning van Indonesië voor de onderzeese kabelroute door de eilandnatie.

De zonnepanelen zullen 120 km² beslaan – of 17.000 voetbalvelden – en een capaciteit van 3,2 gigawatt krijgen, genoeg om 15 procent van het elektriciteitsverbruik van Singapore te dekken.

• Voordelen: Door de ligging in woestijnen dicht bij de evenaar is het aantal zonuren maximaal.
• Nadelen: De stroom legt een lange weg af naar de consument.
• Status: De benodigde technologie is er al.

Zon en wind delen zeegebieden

China heeft al enkele jaren drijvende zonneparken in meren, en in 2022 werden 12.000 zonnepanelen geïnstalleerd in het grootste kunstmeer van Europa, Alqueva, in Portugal.

Nu gaan zonnecellen de zee op, naar windmolenparken – die zijn al vaak vrij van scheepvaart, dus er is plek voor hele vloten met zonnepanelen.

Het concept wordt sinds 2019 getest door het Nederlandse bedrijf Oceans of Energy. 12 kilometer voor de kust is een drijvend zonnepark uitgebreid tot een capaciteit van 0,5 megawatt, en het bedrijf mikt op 15 megawatt in 2023.

Het zonnevlot heeft een flexibel ontwerp om de beweging van de golven te kunnen volgen, en tot nu toe heeft het al stormen en golven van bijna 10 meter hoog overleefd.

• Voordelen: Zon en wind doen samen met de kabels naar het land.
• Nadelen: De zonnecellen slijten door zoute lucht en schuimspatten.
• Status: De technologie is er al en het concept wordt getest.

Drijvende zonne-energie werkt de klok rond

Op de nacht na is een wolkendek de grootste vijand van zonne-energie. Een Frans/Japans onderzoeksteam wil daarom zonnecentrales boven de wolken plaatsen.

Het idee is om waterstofballonnen te bedekken met zonnecellen en ze te laten opstijgen tot 6-20 kilometer hoogte. Hier zullen de zonnecellen overdag elektriciteit opwekken en die via kabels naar de grond sturen.

Kleine brandstofcellen op de ballonnen zullen echter een deel van de elektriciteit gebruiken om watermoleculen te splitsen in zuurstof en waterstof. ’s Nachts worden waterstof en zuurstof weer samengevoegd tot water, en de stroom die daarbij ontstaat, gaat naar de aarde. Zo leveren de ballonnen 24 uur per dag stroom.

• Voordelen: De zonnecellen oogsten vijf keer meer energie dan op het land.
• Nadelen: Er moeten eerst vederlichte brandstofcellen worden ontwikkeld.
• Status: De visie ligt nog op de tekentafel.

De zon gaat nooit onder boven de ruimtecentrale

Het idee van zonnecentrales in de ruimte is al oud, maar in 2022 begon het Europese ruimtevaartagentschap (ESA) het te verkennen via het project SOLARIS. Dit moet binnen drie jaar een basis leggen voor besluitvorming, zodat ESA in 2025 kan bepalen of het idee wordt uitgewerkt.

Een zonnecentrale in de ruimte zal bestaan uit een enorme satelliet met rijen zonnepanelen. De satelliet zet de stroom van de zonnecellen om in microgolven, die naar de aarde gaan en worden omgezet in stroom voor de consument.

Volgens ESA kan een satelliet van 1 kilometer lang 2 gigawatt aan stroom opwekken – genoeg om 1 miljoen Europese huishoudens van stroom te voorzien.

• Voordelen: De satelliet baadt 24 uur per dag in fel zonlicht.
• Nadelen: De kosten rijzen de pan uit.
• Status: Het plan ligt nog op de tekentafel, maar wordt serieus verkend.

Jij wordt een wandelende zonnecentrale

Er zijn al tassen en rugzakken met zonnecellen, en nu werken onderzoekers aan de integratie van zonnecellen in kleding. In de toekomst dragen we altijd onze eigen mini-energiecentrale bij ons.

Zonnecellen zijn op diverse manieren toe te passen op textiel. Sommige onderzoekers verwerken ze in garens en vezels, terwijl andere flexibele zonnecelfilms maken die op de afgewerkte stof kunnen worden aangebracht.

Japanse onderzoekers hebben ultradunne films van organische zonnecellen ontwikkeld die tegen een stootje kunnen. Zo’n film kan worden uitgerekt en gedraaid, en even belangrijk: hij mag in de wasmachine. De 7,9 procent efficiëntie van de zonnefilm neemt echter na verloop van tijd iets af door mechanische slijtage en blootstelling aan water.

• Voordelen: Met de stroom kun je bijvoorbeeld onderweg je mobiel opladen.
• Nadelen: De zonnecellen zijn te duur of te kwetsbaar voor de praktijk.
• Status: De technologie is in ontwikkeling in laboratoria.