Categorie: Nieuws

Een goedkopere grondstof voor zonnepanelen?

Tot niet lang geleden was de industrie voor fotovoltaïsche cellen een afgeleide van de industrie voor de chips die zich in jouw computer bevinden. Voor de productie van computerchips is immers, net als voor zonnepanelen, een hooggradige en zeer pure vorm van silicium nodig. Het is dan ook lange tijd zo geweest, dat zonnepanelen werden gemaakt van het ‘afvalmateriaal’ van de computerchips. Omdat dit materiaal erg moeilijk te (ver)krijgen is, is het relatief duur. Echter, voor een zonnecel zijn de materiaaleisen minder hoog dan voor een chip. Hierdoor zijn de grondstoffen eigenlijk beter zijn dan noodzakelijk.

De ‘te goede’ en moeilijk verkrijgbare grondstoffen hebben tot gevolg dat zonnecellen eigenlijk duurder zijn dan nodig. Dit heeft op zijn beurt een flinke demper op de groei van de industrie gezet, waardoor het nooit rendabel is geweest speciaal voor zonnecellen een goedkoper materiaal te winnen. Met de huidige explosieve groei van de zonne-sector, is men echter op zoek naar goedkopere en beter beschikbare alternatieven. Het zou namelijk simpelweg zo kunnen zijn, dat het aanbod van ‘restmateriaal’ niet voldoende is om de gestaag groeiende vraag aan te kunnen. Een mogelijkheid zou zijn de chipfabriek te omzeilen en de grondstof direct te bestellen, maar waarom zou je duur materiaal kopen als het goedkoper kan?

Een oplossing lijkt zich aan te dienen in de vorm van Upgraded Metallurgical Grade silica (UMG-Si). Omdat dit materiaal goedkoper is, zijn fabrikanten van zonnecellen het eens goed onder de loep gaan nemen om te kunnen bepalen in welke mate het toepasbaar is in toekomstige zonnecellen. Uit eerste studies is gebleken dat er wel eerst een serie hordes genomen moet worden. In de eerste plaats heeft een UMG-cel een rendement dat significant lager is dan dat van traditioneel silica. Daarnaast hebben wetenschappers en ingenieurs van Day 4 Energy, één van de bedrijven die experimenteert met het gebruik van UMG, ontdekt dat UMG-cellen beschadigd kunnen raken als ze in de schaduw terecht komen. In een dergelijke situatie, waarbij weinig elektrische stroom door de cel loopt (zie de werking van zonnecellen), kan de stroom verkeerdom gaan lopen. Dit kan een kettingreactie veroorzaken waarbij het hele paneel doorbrandt. Om het paneel hiertegen te beschermen zijn diverse oplossingen denkbaar, maar day 4 energy kiest voor het plaatsen van een zogenaamde by-pass diode (een diode is een schakelement dat elektrische stroom slechts in één richting doorlaat) in elke zonnecel. Dit in elke cel aanwezige element voorkomt dat stroom de verkeerde richting uitloopt en beschermt zo het UMG-paneel.

Het kunnen gebruiken van UMG voor zonne-energie zou een enorme stap voorwaarts zijn; zonnecellen gemaakt van het materiaal kunnen zomaar een factor zes goedkoper zijn dan hun dure broertjes van uitzonderlijk puur silica. Vanwege het ongetwijfeld lagere rendement zal het uiteindelijke verschil in prijs per watt lager zijn. Het verschil is naar verwachting echter groot genoeg om zonne-energie een enorme boost te geven. Bijkomend voordeel van UMG, is er heel wat minder energie nodig is voor de productie, waardoor zonnepanelen dus nog ‘groener’ en kostenefficiënter kunnen worden!

Zonnestroom mogelijk fors goedkoper

Volgens kenners zat het er al een tijdje aan te komen, maar nu lijkt de tijd te komen; de belangrijkste grondstof voor zonnepanelen, silica, zou het komende jaar fors in prijs kunnen dalen. Het Engelse New Energy Finance voorspelt een prijsval van maarliefst 43% komend jaar voor solar-grade silica. De voorspellingen zijn verkregen aan de hand van verkregen inzage in een groot aantal contracten van toekomstige leveranties. De prijsval veroorzaakt waarschijnlijk een kettingreactie, die uiteindelijk tot een lagere prijs per watt zonne-energie zal leiden.

Juich echter niet te vroeg; er zit wel een vertraging in de prijsval. Deze logische vertraging wordt veroorzaakt door het feit dat de overtollige voorraad in grondstof niet gelijk is omgezet in een overtollige voorraad in halfproduct (wafels van halfgeleidend silica). De verwachting is dat de prijzen van deze wafels gedurende een periode van vijf jaar met zo’n 41% zal zakken. In uiteindelijke opbrengst gerekend, houdt dit in dat de prijs per watt zonnepaneel kan terugvallen tot $1,69* in 2011 ($6 per wafel). Dit is goed nieuws, want het zou kunnen betekenen dat de prijs van zonne-energie de prijs van gewone netstroom op relatief korte termijn al kan benaderen. Al met al zou dit voor een flinke boost in het gebruik van zonnepanelen kunnen zorgen!

Bron: greentechmedia

* omrekenen naar euro’s is gezien de koersschommelingen en de lange termijn van de verwachting niet echt zinvol.

Je raam als zonnepaneel?

Stel je voor; een raam dat niet alleen een mooi uitzicht biedt en de kamer verlicht, maar dat ook nog eens zonlicht omzet naar elektriciteit. Wetenschappers en ingenieurs van het Amerikaanse Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een methode ontwikkeld die dat in de toekomst misschien mogelijk gaat maken. De nieuwe vinding vertegenwoordigt een nieuwe, interessante invalshoek in het onderzoek naar zonne-energie: op onopvallende manier energie winnen uit allerlei onopvallende, alledaagse toepassingen.

Het licht wordt verzameld over een groot oppervlak (een venster) en wordt geconcentreerd aan de randen van de ruit,” aldus projectleider Marc Baldo. Het resultaat is dat, in plaats van het hele dak te beleggen met dure zonnecellen, het voldoende is deze cellen te plaatsen in de randen van een plat glazen paneel. Daarnaast is het zo, dat het geconcentreerde licht de efficiency van de gebruikte zonnecel sterk verhoogt. “De opbrengst kan met een factor 40 per cel toenemen,” aldus Baldo.

De zogenaamde zonneconcentrators van nu maken gebruik van grote spiegels om het zonlicht op te vangen en op een gekoelde cel te focussen. Deze spiegels zijn duur en moeten de zon continu volgen, wat het rendement substantieel verlaagt. De nieuw ontwikkelde concentrator maakt gebruik van een mengsel van twee speciale verflagen, die het zonlicht absorberen en in een andere golflengte weer uitzenden. Een dergelijk idee was al in 1970 ontwikkeld, maar omdat onvoldoende zonlicht de zonnecel kon bereiken werd het toenmalige project afgeblazen. De knappe koppen van MIT hebben hun expertise op het gebied van lasers en organische LEDs ingezet om dit probleem te verhelpen. Het licht kan nu een veel langere weg afleggen en veel minder gaat ‘verloren’ aan de buitenwereld.

Een aantal studenten heeft een bedrijf, Covalent Solar, opgericht om de techniek op de markt te brengen. Het initiatief heeft al diverse prijzen gewonnen.

Bron: Science daily

De weg als zonnecollector?

Je hebt het zelf al vast eens meegemaakt; op een warme dag kan asfalt gloeiend heet worden (zelfs smelten). Vanwege de ruwe structuur en de donkere kleur kan het materiaal een groot deel van de invallende zonne-energie absorberen. Een aantal onderzoekers van het Amerikaanse Worchester Polytechnic Institute realiseerde dit en is aan de slag gegaan om dit absorberende vermogen van asfalt te verbeteren. Op deze manier hopen de onderzoekers dat de snelweg in de toekomst als zonnecollector gebruikt kan worden.

Door een anti-reflectieve coating en een laagje kwartsiet in het asfalt op te nemen, wisten de onderzoekers het warmteabsorberend vermogen van asfalt significant te verhogen. Ze experimenteerden met diverse opstellingen en concludeerden dat het goed mogelijk is de warmte van het asfalt over te dragen op water. Om dit mogelijk te maken, lieten de wetenschappers water stromen door in het asfalt begraven koperen buizen. Hier zit meteen het grootste probleem met de vinding; koper is een goede geleider, maar het geleidt niet goed genoeg om alle warmte goed te gebruiken. Voor bestaande wegen is het daarnaast een grote onderneming alsnog koperen buizen enkele centimeters onder het wegoppervlak te plaatsen. Voor nieuw aan te leggen wegen is het idee echter op zijn minst interessant. De voordelen op een rijtje:

  • Asfalt is zelfs na zonsondergang nog warm als gevolg van inertie
  • Wegen bestaan al; bij onderhoud zouden direct koperen buizen geplaatst kunnen worden
  • Het is nagenoeg onzichtbaar
  • Het is goedkoop
  • Er is geen extra land nodig

Gezien het grote oppervlak aan wegdek dat er al aanwezig is, is de potentiële opbrengst enorm. Wie weet rijden we in de toekomst dus over onze warmwaterbron!

Bron: Energie Portal

De Sahara als Europa’s grootste energiebron?

De Sahara is met een oppervlakte van ruim 9 miljoen vierkante kilometer de grootste woestijn op Aarde. De zon is hier zo sterk, dat een zonnepaneel ruwweg driemaal meer elektriciteit opwekt dan in Noord-Europa. Om dit Europa van energie te voorzien, hoef je in theorie slechts 0,3% van de Sahara te bedekken met zonnepanelen. Maar hoe krijg je deze energie Europa in? Mede om dit soort vraagstukken op te lossen, heeft de Franse president Sarkozy de Mediterrane Unie in het leven geroepen. In deze politieke en economische unie zijn alle landen die liggen rond de Middellandse Zee vertegenwoordigd. Eén van de voordelen van de unie, is dat deze misschien de politieke obstakels voor een dergelijk idee kan wegnemen.

Wetenschappers door heel Europa zijn bezig met onderzoek naar een zogenaamd ‘supergrid’; een elektriciteitsnet dat heel Europa met elkaar en met de Sahara verbindt. Het supergrid maakt gebruik van moderne, dikke gelijkstroomkabels (het energieverlies bij gelijkstroom is lager dan bij wisselstroom). In een dergelijke situatie zouden landen als Nederland en Denemarken windenergie kunnen exporteren als het ‘over’ is en landen als IJsland geothermische energie. Het hoofddoel van het supergrid is echter het importeren van zonne-energie uit de Sharawoestijn. Wetenschappers en bedrijven hebben namelijk interesse in het bouwen van enorme zonneparken in de woestijn, welke aan dit supergrid worden aangesloten. De premiers Sarkozy (Frankrijk) en Brown (Engeland) hebben beide laten weten wel degelijk interesse te hebben in dit supergrid-idee.

Het project komt wel met een prijskaartje; naar verwachting zla het in zijn geheel rond de 450 miljard (!) euro kosten. Het grootste gedeelte van dit geld zal gestoken moeten worden in de infrastructuur die het stroom-delen mogelijk maakt. Tegen 2050 hopen wetenschappers zo’n 100GW aan zonne-energie op te kunnen wekken in de Sahara. Het idee is daar, de wil is er, maar het geld (en dus; concrete actie) is er pas als de poltieke obstakels overwonnen worden. Sahara-landen (onder andere Libië, Marokko, Tunesië) zijn immers niet altijd de meest welwillende landen als het gaat om relaties met het westen. Daarvoor zijn we voorlopig afhankelijk van de vorderingen van Sarkozy en zijn Mediterrane Unie.

Nieuwe techniek maakt Germanium-zonnecellen goedkoper

Techneuten van de universiteit van Utah hebben een nieuwe manier ontwikkeld om dunne plakjes van het element Germanium te snijden. De nieuwe methode zou de kosten van dergelijke cellen significant kunnen verlagen, door de hoeveelheid afval en ‘gebroken’ plakken van het uiterst breekbare materiaal te verminderen. De dure cellen van Germanium worden tegenwoordig nog uitsluitend toegepast in de ruimtevaart, maar het uiteindelijke doel van het onderzoek is deze techniek “op de daken te krijgen”, aldus professor Eberhard Bamberg.

Dinesh Rakwal, een doctoraalstudent in de werktuigbouwkunde, voegt toe dat “we met steeds betere methodes voor de dag komen om Germanium-plakken voor zonnepanelen te verkrijgen. Hiermee verlagen we de kostprijs, het gewicht en maken we ze defect-vrij.” Tegenwoordig worden zagen van met messing gecoat staaldraad gebruikt om ronde plakken af te zagen van cilindrische Germanium kristallen. Germanium is echter zeer breekbaar, dus het gaat nogal eens mis. Gebroken stukken worden regelmatig gerecycled en dankzij de breedte van de zaag gaat er flink wat Germanium verloren. De zaag-methode is dan ook eigenlijk ontworpen voor silicium-plakken, die zo’n 100 maal harder zijn.

De nieuwe methode voor het verkrijgen van Germanium plakken, genaamd “wire electrical discharge machining” (WEDM) – zorgt voor meer dan 20% minder Germanium-afval en produceert dunnere, minder vaak gescheurde, plakken. De methode maakt gebruik van een zeer dunne draad van Molybdeen, waar een elektrische stroom doorheen loopt. De techniek wordt al een tijdje toegepast voor het bewerken van metalen tijdens het maken van gereedschappen.

Germanium is de onderste laag van de meest efficiënte zonnecel die we momenteel kunnen produceren, maar omdat alleen het ruwe materiaal al zo’n €800 per kilo kost, zijn de cellen zeer prijzig. 10cm-brede wafels kosten zo’n €50 tot €70. Alleen in de ruimtevaart, waar men het puur van de zon moet hebben, zijn de budgetten hoog genoeg om dergelijke panelen te kunnen installeren. De nieuwe techniek zal de kosten naar verwachting met zo’n 10% verlagen. Goedkoper, ja… Goedkoop, nee. Deze daling is misschien goed nieuws voor de ruimtevaart, maar hoe hoog of laag de wetenschappers ook springen: Germanium blijft voorlopig buiten handbereik van de gewone man.

Zilveren ‘hagelslag’ verbetert dunne-film zonnecellen

99In 2008 werd vanwege een aantal technologische doorbraken de dunne-film technologie voor het eerst gezien als een mogelijke heilige graal voor duurzame energie. Hoewel de dunne zonnecellen qua rendement (nog) onder moeten doen voor de traditionele op silicium-gebaseerde zonnepanelen, zijn ze dusdanig goedkoop te produceren dat ze qua netto kosten per kWh vaak al goedkoper zijn dan deze ‘ouderwetse’ zonnepanelen. En er gloort sinds kort nog meer hoop aan de dunne horizon: en Australisch-Nederlandse uitvinding belooft de opbrengst van dunne-film zonnecellen dusdanig op te gaan voeren, dat zonne-energie qua prijs misschien wel eens de concurrentie aan zou kunnen gaan met vervuilende ‘grijze’ stroom. Het mooie is: de vinding zit met name qua productie heel simpel is elkaar.

Zilveren nanodeeltjes verbeteren dunne-film zonnecellen
Australische en Nederlandse onderzoekers hebben ontdekt, dat het “bestrooien” van het oppervlak van een dunne-film zonnecel met zilveren nanodeeltjes de hoeveelheid licht die de cel absorbeert behoorlijk laat toenemen. Traditionele dunne-film cellen zijn vanwege de zogenaamde ‘band gap’ van silicium minder goed in het absorberen van de langere (rood) en kortere (blauw) golflengtes van het zonlicht. De elektronen in zilver zijn echter zeer gevoelig voor het hele spectrum aan zichtbaar licht; bij instraling zenden ze zogenaamde plasmonen uit. Dit zijn elektromagnetische golven die zich over het oppervlak van de zonnecel voortplanten. Deze golven kunnen, in tegenstelling tot het oorspronkelijk licht, w&eactue;l door het silicium worden omgezet in stroom. Het netto resultaat is eigenlijk dat de ‘onhandige’ golflengtes door het zilver worden omgezet in ‘hapklare brokjes’ voor het silicium. Hierdoor kan de zonnecel als geheel ook overweg met het langgolvige rood en het kortgolvige blauw.

Volgens de wetenschappers kan deze doorbraak het absorberend vermogen van de zonnecel in ‘lastige’ golflengtegebieden bijna vertienvoudigen. Zilver is een duur materiaal, maar volgens analisten is er dusdanig weinig zilver benodigd, dat een zonnecel mét zilveren hagelslag maar een paar cent duurder is dan zonder.

Spaans stadje plaatst zonnepanelen op begraafplaats

Het Spaanse stadje Santa Coloma de Gramanet heeft een wel erg unieke plaats gevonden voor de installatie van zonnepanelen; de lokale begraafplaats. De panelen zijn opgesteld bovenop de meerdere verdiepingen tellende graftombes. Het project werd door de bewoners aanvankelijk als belachelijk gezien, maar is dankzij goede voorlichting steun gaan krijgen van de families wiens voorvaderen hier begraven liggen. Er liggen nu plannen klaar om de hoeveelheid zonnepanelen, en daarmee de hoeveelheid opgewekte elektriciteit, op de begraafplaats te verdrievoudigen.

Zonnepanelen op een begraafplaats
De plaats was gekozen, omdat het een van de weinige open plaatsen is. Er wonen in het stadje namelijk maarliefst 124.000 mensen opeengepakt op ongeveer 4 vierkante kilometer. De zonnepanelen kostten bij elkaar €720.000, maar houden daarmee wel jaarlijks 62 ton koolstofdioxide uit de atmosfeer. “De beste eer die je een overleden voorvader kunt verleren, is het opwekken van schone energie voor toekomstige generaties,” zei Esteve Serret, directeur van het bedrijf dat de installatie beheert. De panelen zijn geïnstalleerd op tombes waarin elk vijf doodskisten bewaard zijn. Ze zullen, mede dankzij hun zuidwaartse richting, genoeg energie opwekken om zo’n 60 huizen compleet van energie te voorzien. Een druppel op een gloeiende plaat, maar iedere stap is er één.

Raadslid Antoni Fogue zei dat de reactie van het publiek aanvankelijk zeer negatief was toen het plan drie jaar geleden werd gepresenteerd. “Er werden dingen geroepen als, ‘ze zijn gek. Wie denken ze wel niet dat ze zijn? Wat een gebrek aan respect!’”. Maar functionarissen van zowel de gemeente als de begraafplaats hebben de publieke opinie dankzij een uitvoerige voorlichtingscampagne weten te keren. “Mensen die naar de begraafplaats gaan, zien nauwelijks verschil,” zei de heer Fogue. “De installatie is met gepast respect voor de overledenen en de nabestaanden tot stand gekomen.”

De panelen bedekken minder dan 5% van het totale oppervlak van de begraafplaats, waar zo’n 57.000 mensen hun laatste rustplaats hebben. Er zijn echter plannen er meer te installeren. Het stadje, dat praktisch een buitenwijk is van Barcelona, heeft vier andere zonnecentrales op de top van gebouwen. Deze is echter verreweg de grootste.

Nieuw onderzoek kan zonnecellen sterk verbeteren

Computersimulaties en laboratoriumtests aan het in de VS gevestigde Massachusetts Institute of Technology (MIT) lijken nieuwe manieren op te leveren om nog meer energie uit bestaande zonnecellen te persen. De wetenschappers hebben een nieuwe, uit meerdere lagen bestaande, reflectieve coating aan de achterkant van zonnecellen bevestigd. Tezamen met een antireflectieve coating aan de voorkant levert de technologie een rendementsverhoging op tot wel 50%. Belangrijk is dat deze rendementsverhoging is gerealiseerd op relatief gangbare dunnefilm silicium cellen.

Zonnecellen
De zorgvuldig ontworpen lagen aan de achterkant van de cel zorgen ervoor dat het licht langer binnen de siliciumlaag blijft. Het licht krijgt zo meer tijd (en dus meer kans) zijn energie af te geven aan elektronen, wat het rendement significant verhoogt. Zonder deze coatings zou het licht de zonnecel na een enkele passage al verlaten of zelfs al teruggekaatst worden zonder de cel uberhaupt te betreden, aldus MIT-onderzoeker Peter Bermel. “Het is zeer belangrijk dat licht dat de zonnecel binnenkomt veel tijd besteedt in de siliciumlaag,” voegde hij toe. “Het punt is dat we niet precies weten hoe lang het licht eigenlijk in de siliciumlaag aanwezig moet zijn alvorens het een grote kans heeft geabsorbeerd te worden.”

Het team begon met computersimulaties, die er op wezen dat de geplande toevoegingen een 50% toename in de efficiëntie konden realiseren. De simulaties werden vervolgens in een laboratorium op kleine schaal getest en gevalideerd. De experimenten waren succesvol en de resultaten hebben al de interesse gewekt van de industrie. Hierbij moet wel gezegd worden, dat het werk (zoals gewoonlijk) slechts een eerste stap is richting het echt commercieel beschikbaar maken van een sterk verbeterde zonnecel. Er zullen nog flink wat tests en verfijningen plaatsvinden, alvorens nagedacht kan worden over het op grote schaal vervaardigen van de technologie. “Als de zonnesector sterk blijft, zou de technologie over ongeveer drie jaar misschien wel beschikbaar zijn,” aldus onderzoeksleider Professor Lionel Kimerling.

Het project, tezamen met de bijna ontelbare andere onderzoeken op het gebied van zonnecellen, biedt mogelijkheden zonne-energie in te toekomst te laten concurreren met netstroom. Of een enkel project deze doelstelling kan halen, is volgens Kimerling te betwijfelen. “Dit is echter wel het soort wetenschap dat we moeten bedrijven om deze doelstelling te realiseren.”

Bron: Nanotech