zonnepanelen van de toekomst

Het rendement van zonnepanelen is laag maar er wordt overal hard gewerkt aan verbeteringen. Dat mag ook wel want zonne-energie gaat een belangrijke bijdrage leveren aan onze energievoorziening. Er is dan ook veel geld mee te verdienen. Zo nu en dan is er nieuws over resultaten van allerlei onderzoeken die het rendement enorm op kunnen voeren al zien we er in de praktijk nog niet veel van terug. Toch zorgen al die ontwikkelingen voor een langzame stabiele groei van het rendement. Wat zijn die ontwikkelingen en heeft het zin er op te wachten?

Driedimensionaal draaiend zonnepaneel van 3V Solar.

Driedimensionaal draaiend zonnepaneel van 3V Solar.

Laag rendement zonnepanelen

De huidige zonnepanelen hebben een rendement van rond de 15%. Dat betekent dat slechts 1/6 deel van de zonne-energie die op het paneel valt omgezet wordt in elektriciteit. Dat heeft niets met de kwaliteit van de panelen te maken, die is meestal goed, maar meer rendement zit er met de huidige techniek niet in. Zonnepanelen zijn financieel al rendabel maar met dat lage rendement heb je veel panelen en veel dakoppervlak nodig om een behoorlijke opbrengst te krijgen. Naast het feit dat het hierdoor soms lastig is om voor elk paneel een goed plaatsje te vinden worden veel daken er met een schuifpuzzel aan panelen ook niet fraaier van. Een hoger rendement zou dan ook welkom zijn. Stel je voor dat het rendement 100% kon zijn. In plaats van 20 panelen zou je dan slechts 3 panelen op je dak nodig hebben. Daar heeft bijna iedereen wel plaats voor. Maar ook al zou het rendement eerst verdubbelen naar 30% dan zou je al met de helft minder panelen toe kunnen.

Waarom is het rendement van zonnepanelen zo laag?

Voor het lage rendement zijn een aantal redenen te noemen.

Een zonnecel kan niet uit alle kleuren van het spectrum licht opvangen. Eigenlijk werkt hij maar optimaal voor één kleur. Andere kleuren licht worden niet geabsorbeerd en hier wordt dus ook geen energie uit gehaald. Zo gaat al meer dan de helft van de energie verloren.

Verder wordt niet alle energie, die in de vorm van elektronen is overgedragen aan de zonnecel, vastgehouden. Een deel wordt weer losgelaten.

Een zonnepaneel moet betaalbaar zijn en daarom zijn wel goede maar niet de allerbeste materialen gebruikt. De huidige combinatie is een economisch optimale combinatie tussen opbrengst en kosten.

De glasplaat boven op een zonnepaneel absorbeert zelf wat licht omdat glas niet 100% lichtdoorlatend is en de glasplaat weerkaatst ook licht.

Warmte heeft een negatief effect op het rendement. Daarom kan het rendement op hete dagen lager zijn. Hoe warmer de panelen hoe lager het rendement. Als de panelen 65°C zijn hebben ze zo’n 20% lager rendement dan bij 25°C.

Nieuwe ontwikkelingen zonnepanelen

De onderzoeken om meer elektriciteit uit zonlicht te krijgen richten zich vaak op verbetering in bovenstaande problemen. Een breder lichtspectrum, minder weerkaatsing, minder afstoting van elektronen. Een aantal interessante ontwikkelingen:

Solar 3D

Solar 3d cel

Solar 3d cel laat licht rondstuiteren.

Solar3D is al een poosje bezig met wat zij noemen 3-dimensionale zonnecellen. De zonnepanelen die ze ontwikkelen lijken op de huidige maar ze hebben een hoger rendement door het aanpakken van lichtreflectie en het elektronenverlies.
Gewone zonnecellen weerkaatsen veel licht, vooral het licht wat van de zijkant komt. Hierdoor mis je rendement, vooral met de lage zon in de winter en in de ochtend- en avonduren. Boven de Solar3D-cellen zit een laag die ook het zijwaartse licht goed opvangt. Ze noemen het Wide Angle Light Collection.
Als het licht eenmaal op de zonnecel valt moet het zijn energie afstaan in de vorm van elektronen. Door de 3d-structuur van de cel worden de lichtfotonen een paar keer heen en weer gekaatst binnen de cel, waardoor er meer tijd is en meer kans dat ze elektronische stroom produceren. Solar3D verwacht een verdubbeling van het rendement van conventionele panelen.
Solar3d.com >

Harmonica-zonnepanelen

Model harmonica zonnepanelen.

Model harmonica zonnepanelen.

Nog een soort 3D-panelen komt van het MIT uit Massachusetts. Zij monteerden meerdere zonnepanelen als een vertikale trekharmonica aan elkaar. Op deze manier kun je veel zonnepanelen op een vierkante meter kwijt en ze vangen ook nog eens meer licht, vooral als de zon laag staat. Ook bij bewolkt weer zou de verticale harmonica-opstelling meer stroom leveren. De opbrengst is gedurende het jaar ook constanter waardoor ze bij koppeling aan het stroomnetwerk minder voor pieken en dalen zullen zorgen. Ze claimen tot 20 keer meer opbrengst per m2 maar dan zal de harmonica wel een behoorlijke hoogte moeten hebben.
MIT: three dimensional solar energy >

Kegelvormige zonnepanelen.

V3Solar Zonnekegel

V3Solar Zonnekegel

Nog meer 3d met de ‘3D spin cell generator’ van V3Solar. Deze zonnepanelen hebben de vorm van een kegel. De hoogte en de doorsnee zijn ongeveer een meter. Vanwege de vorm vangen ook deze panelen gedurende de hele dag optimaal licht en werpen ze zelf bijna geen schaduw waardoor je er veel dicht bij elkaar kunt zetten. De kegel heeft 2 schillen, het kegelvormige zonnepaneel zelf met daaroverheen een beschermende glaskegel. Het zonnepaneel draait op een magnetisch veld bijna zonder weerstand rond. Door de draaiing staan de zonnecellen niet continue in de zon en vangen een briesje, ze worden zodoende goed gekoeld. De beschermende glazen overkoepeling bevat lenzen die er samen met de draaiing voor zorgen dat de zonnecellen het licht 20 x versterkt pulserend ontvangen, hetgeen het rendement enorm zou verbeteren. 1 Kegel zou 5 conventionele panelen kunnen vervangen. Nog een voordeel is dat hij wisselstroom kan producen. Je kunt hem dus zo op je platte dak zetten en zonder omvormer op je stroomnet aansluiten. Plug and Play.
V3solar.com >

Plastic zonnecellen

Zonnecellen op de rol.

Zonnecellen op de rol.

Rijksuniversiteit Groningen werkt aan rendementsverbetering van plastic zonnecellen. Deze hebben weliswaar een lager rendement dan de gebruikelijke zonnecellen van silicium maar ze zijn ook lichter, goedkoper en flexibel. Dat maakt ze geschikt voor veel toepassingen. Denk aan kleding of tassen met ingebouwde zonnecellen die je telefoon of iPad opladen. Of kunststof dakpannen, golfplaten, zonwering, gevels, tuinhuisjes. Misschien kun je straks gewoon een rol powerplastic halen bij de bouwmarkt.
RUG: plastic zonnecellen >

Infrarood-licht zonnecellen

Bij MIT zijn ze ook bezig met zonnecellen die infraroodlicht omzetten in elektriciteit. Huidige zonnepanelen doen niets met infrarood. De cellen zijn gemaakt van koolstof. Dit is een goedkoop en licht materiaal wat veel licht kan absorberen. Het rendement is nog zeer laag maar doordat het zichtbare licht, waar conventionele panelen mee werken, er dwars doorheen gaat zou het als extra laag op zonnepanelen kunnen worden gebruikt. zulke samengestelde panelen zouden dan overdag meer rendement hebben maar ‘s nachts ook nog stroom opwekken!
Meer op bitsofscience.org >

Zonne-energietrechter

Nog een idee wat uitgewerkt wordt bij MIT. Door microscopisch kleine trechtertjes van verschillende grootte te maken in een dunne laag molybdenum disulfide kan dit materiaal licht van verschillende golflengtes opvangen. Zo wordt een breed lichtspectrum benut en meer licht is meer elektriciteit.

Zonneramen

Zonneramen met zonnecellen in de zijkant.

Zonneramen met zonnecellen in de zijkant.

Een zonneraam (alweer MIT) is een dikke plaat glas of kunststof, beschilderd met transparante kleurstoffen die het licht van alle kanten opvangen en geconcentreerd naar de zijkant van de plaat ombuigen waar de zonnecellen zitten. De voordelen zijn dat er veel minder silicium nodig is, de platen niet heet worden en ze optimaal gebruik maken van diffuus licht. Dat laatste betekent dat de platen eigenlijk niet op de zon gericht hoeven te worden maar aan de schaduwkant van het huis bijna net zo effectief zijn. Omdat een deel van het licht door de glasplaat schijnt zou je deze techniek bovenop een conventioneel paneel kunnen gebruiken of ze gebruiken als gekleurd vensterglas.
MIT: three dimensional solar energy >

Licht verstrooien met nanodeeltjes

Een simpele manier om meer licht in de zonnecel te krijgen werd ontdekt bij Onderzoeksinstituut Amolf in Amsterdam. Door bestaande zonnecellen te bedekken met verstrooiende nanodeeltjes wisten zij de weerkaatsing terug te brengen van 40 naar 1 procent. Amolf denkt, dat mede door deze vinding, zonnepanelen een rendement van 70% kunnen krijgen.
Onderzoeksinstituut Amolf >

sitestat

Maar wacht, er is meer

Verder wordt er o.a. geëxperimenteerd met ‘hete’ elektronen, splitsende lichtdeeltjes, proteïnen uit planten, zonnepanelen die ook warmte omzetten in elektriciteit, zonnecellen uit een spuitbus, transparante zonnecellen die je op een raam kunt plakken, enzovoorts.

Zonnepanelen kopen of wachten?

Moet je nu wachten met het kopen van panelen? Nee, het duurt minstens een paar jaar voor laboratorium-panelen goed werkend op de markt komen en nog langer voor de kinderziektes er uit zijn. In die tijd heb je al heel wat KiloWatt’s uit de huidige panelen gehaald. Daarnaast worden de beloofde resultaten in de praktijk vaak eerst niet gehaald omdat ze toch wat optimistisch zijn of bijvoorbeeld vanwege regels of ongunstige praktijkomstandigheden. Bovendien zullen dergelijke panelen met nieuwe technologie eerst een stuk duurder zijn. De huidige panelen zijn rendabeler dan ooit, waar wacht je nog op!

10 reacties op zonnepanelen van de toekomst

  • m.tijsen

    Hallo,

    De terugverdientijd van zonnepanelen is veel langer dan men aan de mensen verteld.
    Het zit zo, ze gaan uit van een kilowatt prijs van ongeveer €0.22.
    Dit is inclusief btw en energie belasting.
    Wat ze er niet bij vertellen is dat je de energiebelasting voor een groot deel terugvang of van je jaarrekeing word gehaald.
    Dan kom je op een kilowatt prijs van ongeveer €0.13 en dan duurt het veel langer dat je ze terug verdien.
    Zelfs de grote energie bedrijven doen hier aan mee.
    Dit is een grote schande, de mensen worden niet goed voorgelicht(bewust) ik denk het wel.
    Want anders kopen veel minder mensen zonnepanelen.

    Groet m.tijsen

    • bram marks

      De stroomprijs voor de particuliere consument is maart 2014 nog geen 9 !! cent.De rest is belasting, vervoer en andere kosten.
      Op mijn investering van 9000 euro verdien ik in Gelderland (12 % minder zon) 3000X9 cent = 270 euro.
      terugverdientijd dus 9000/270 = 33 jaar, maar in die tussentijd hebben we wel 3 omvormers versleten.
      dus binnenkort nemen wij een krantenwijk erbij.
      Als mijnheer Dijsselbloem een keer boos wordt en hij saldeert niet meer, oh oh.
      Ik sluit mij aan bij de Groot die zegt:
      Moet je dan geen zonnepanelen nemen?
      Wel als je de natuur je lief is en rendement niet het eerste doel is en je het leuk vindt. Daarnaast kun ook gewoon niet investeren en groene stroom afnemen van een energieleverancier en dan draag je ook bij aan een schonere wereld.

      • André

        Het kan ook anders; bij mijn ouders is er voor 7000 Euro zonnepanelen gekomen en die produceren voor ruim 1000 Euro elektra per jaar. Terugverdientijd 7 jaar. Omdat er al een houtkachel was zijn ze ook gas gaan vervangen (waar nodig) door elektrische oplossingen. Sinds maart dit jaar is ook het gas gebruik op 0 (en elektra is nog steeds terugleveren, ook in winter vanaf maart). Hiermee koersen ze af op een terugverdientijd van 2 jaar (van alle investeringen).

    • JHN

      Je moet dus ook nooit meer panelen nemen dan dat je zelf aan stroom verbruikt… zo haal je het maximale uit je investering. Op die manier levert het je wel ongeveer die 22cent op!! Alles wat je meer aan stroom opwekt dan dat je verbruikt levert het inderdaad het bedrag zonder btw en belasting op.

  • Jan de Groot

    Goedendag,

    Bij de berekening van de verkopende partijen gaat men uit van
    te gunstige omstandigheden. Ze gaan er van uit dat de prijs per KW aanzienlijk stijgt. Daarnaast wordt de rente vaak vergeten.
    Geld lenen is al gauw 5 % per jaar over de investering. Heb je het liggen dan moet je dat ook rekenen (gemiddelde van rente en beleggingsrekening). Vaak wordt niet meegenomen dat er een nieuwe stroomgroep in de meterkast moet komen. Verder wordt er bij berekening geen rekening mee gehouden dat de omvormer korter mee gaat dan de panelen.

    Een niet nader te noemen energiemaatschappij gaat uit van TVT van 8 jaar. Wanneer ik de prijsstijging van maximaal 1 % over de KW prijs per jaar neem, kom ik op 12 jaar TVT. Neem ik het rente deel mee, dan kom ik op 18 jaar Terug Verdien Tijd. Een handige jonge die zelf kan aanleggen heeft wel een paar jaar kortere TVT, dan mensen zoals ik(boekhouder)die afhankelijk zijn van professionele monteurs.

    Moet je dan geen zonnepanelen nemen?
    Wel als je de natuur je lief is en rendement niet het eerste doel is en je het leuk vindt. Daarnaast kun ook gewoon niet investeren en groene stroom afnemen van een energieleverancier en dan draag je ook bij aan een schonere wereld.

    Groet,

    J. de Groot

  • Maarten

    Eindelijk een goed en grondig artikel over dit onderwerp! Reuze interessant en relevant voor onze samenleving.
    Wat nog ontbreekt; hoe kunnen we de ontwikkelingen die genoemd zijn
    versnellen? Bestaan daar ook ideen over?
    Een van onze prinsen heeft daar wel initiatief bij genomen maar ik heb sterk mijn twijfels of dat wel werkt.

    Met vriendelijke groet,

    Maarten

  • M. van Dijk

    Hallo,

    Ik deel de mening van bovenstaande reacties, de TVT is niet zoals men het je voorspiegelt. Ik heb al diverse malen een aanbieding ontvangen met daarop vermeld de opbrengst en de totale investering. Ik kom telkens op een TVT van rond de 18 jaar uit. In het gunstigste geval 16 jaar. Mensen laat je dus niet gek maken, de leveranciers moeten de zonnepanelen kwijt en spiegelen je bewust een te rooskleurige opbrengst voor. Immers wanneer ze eerlijk zijn en een TVT van bv 15 jaar of meer vermelden dan zal de motivatie voor aanschaf een stuk dalen.

    Groet Martin

  • marc toebes

    Kan iemand beoordelen of er kwaliteitsverschil is op de langere termijn tussen dunne film zonnepanelen (e.g. Solar Frontier) en monocrystalline zonnepanelen bestaat?
    Andere technologie … wat betekent dat?

    Groet,
    Marc

  • Roel

    Het rendement van zonnepanelen is nog altijd hoger dan dat van je spaarrekening.
    Natuurlijk ga ik geen lening afsluiten voor panelen. En ga niet meer opbrengst uit mijn panelen halen dan mijn verbruik.
    Hiermee is dus de 0,22 cent van toepassing. Gelukkig ben ik handig en heb zelf de panelen
    Geïnstalleerd icl de meterkast aangepast. Mijn totale investering is ca 6000 euro aan panelen
    Hiervoor heb ik om de nabij 4800 wp opbrengst per. Jaar ( vermogen op het dak is meer , maar 4800 wp is wat er overblijft na de verliezen )
    4800 x 0,22 cent = 1056 euro
    6000 / 1056 euro = 5,6 jaar terug verdient.

    Er van uit gegaan dat mijn panelen ca 18 jaar mee gaan.

    1056 x 18 = 12672

    Totaal heb ik drie inverteren staan. Laten we zeggen dat deze 800 euro per stuk zijn, en een keer alle drie stuk gaan.

    Onkosten 2400,- euro
    12672 – 2400 = 10272 euro op 18 jaar

    Rente op de bank 1 procent ?

    60 euro aan rente over het bedrag van 6000 euro.

    Dan weet ik wel maar ik liever mijn spaargeld laat. Zonnepanelen hebben voor mij dus wel een dikke plus.

    Mvg

    Roel

  • Zeilmeisje

    Wij hadden zonnecellen met veel plezier. Maar op een zonnige dag is er kortsluiting in de omvormer of converter opgetreden en is ons hele huis afgebrand. Om deze reden is ook de schuur van een vriend afgebrand. Dit komt dus vaker voor.
    WAAROM WORDT DIT NOOIT GEMELD?
    Wij nemen als ons huis over een jaar weer opgebouwd is GEEN zonnecellen meer.

Reageer