Zonnecellen in de gevels van wolkenkrabbers, op daken van auto’s en zelfs op het platteland. Ze zijn in de toekomst overal om ons van elektriciteit te voorzien. Dat is de visie van Olindo Isabella, die in mei 2022 is geïnaugureerd als hoogleraar, en architecte en onderzoeker Alessandra Scognamiglio bij het Italiaanse ENEA.
Waar je ook kijkt, zijn in de toekomst zonnecellen. Op het dak van de wagens die door de straten rijden, het wegdek zelf en ook in de gevels van de gebouwen die aan de straat staan. Nou ja, echt zien doe je ze waarschijnlijk niet. Omdat de zonnecellen van de toekomst in het materiaal zelf zitten, zijn ze haast onzichtbaar. Ze vallen dus amper op, maar doen wel hun werk: ons allemaal van elektriciteit voorzien. Zo wordt ieder object een handige energie-opwekker en kan jij ook in de toekomst gewoon een smartphone bedienen, de was doen en reizen.
Dit is de visie van Olindo Isabella, hoofd van de Photovoltaic Materials and Devices Group van de TU Delft. Hij weet alles van zonnecellen en hoe je deze in materialen kunt verwerken. Binnenkort wordt hij geïnaugureerd als hoogleraar aan de TU Delft.
Waar je ook kijkt zijn in de toekomst zonnecellen
“De toekomst is elektrisch en zonnecellen spelen daar een belangrijke rol in”, zegt hij. “Nu nog gebruiken we grotendeels fossiele brandstoffen. Deze fossiele brandstoffen worden bij hoge temperatuur verbrand en een deel van de thermische energie die daarbij vrijkomt, wordt omgezet in elektriciteit die weer verdeeld wordt over Nederland.”
Dit is slecht voor het milieu, vanwege de uitstoot van schadelijke stoffen. “In de toekomst zijn zonnecellen overal aanwezig en wekken we daardoor elektriciteit vlakbij ons op. Dat is veel handiger en slimmer. De technologie is er al. We hoeven het alleen nog maar verder te ontwikkelen en toe te passen. Op dit moment liggen zonnepanelen op tien procent van alle daken. Daar valt eerst nog veel winst te behalen. In de toekomst heeft vrijwel ieder dak zonnepanelen en de volgende stap is om zonnecellen in de gevels te verwerken.”
Daarnaast zie je zonnepanelen verwerkt in slimme kassen, zodat ze niet alleen energiesluipers zijn maar ook opwekkers. En je ziet dan ook een soort drijvende dekens van zonnecellen op rivieren en meren. “Uit onderzoek blijkt dat hierdoor het water minder snel verdampt. Het is dus een win-winsituatie, want je wekt er ook nog energie mee op. Deze aanpak is handig met name op plekken waar water schaars is, zoals China, Singapore en de Verenigde Staten. Dit wordt nu al toegepast en neemt straks nog meer toe.”
Al die zonnecellen worden op een steeds slimmere manier met elkaar verbonden, voorspelt Isabella. “Met name in de steden heb je te maken met schaduw en dat is slecht nieuws voor de prestaties.” De zonnecellen in zonnepanelen zijn in verschillende strengen met elkaar verbonden en als sommige ervan in de schaduw liggen, wekt het paneel minder energie op. Als dit langere tijd achter elkaar gebeurt, dan nemen de prestaties fors af. Dat kan slimmer, door microcontrollers aan de panelen toe te voegen, die direct reageren als een onderdeel minder goed werkt. "Zo weet je precies wanneer je moet ingrijpen om nieuwe elektrische verbindingen tussen de zonnecellen te maken en beter gebruik te maken van de potentie van de zon.”
We hebben steeds meer ideeën om het meeste uit energie te halen
Hoe we om gaan met elektriciteit verandert ook, er komen steeds meer slimmigheden waardoor je het maximale uit de opgewekte energie haalt. Iedereen heeft straks thuis batterijen, voorspelt Isabella. Maar die kunnen leeg raken. Het is dus ook zaak om rekening te houden met hoeveel energie er nog is. Een voorbeeld daarvan is dat je gaat wassen wanneer je zelf genoeg elektriciteit opwekt en niet wanneer er schaarste is. “Op de langere termijn denk ik dat we waterstof gebruiken als opslag. Hoe dit er precies uit gaat zien, is nu nog niet duidelijk. Maar we doen hier al onderzoek naar in het lab. We kijken onder meer naar welke infrastructuren je het beste kunt gebruiken. Opslag wordt een belangrijk onderdeel van het succes van zonne-energie in de bewoonde omgeving.”
Maar niet alleen in de steden zie je zonne-energie. Ook op het platteland wordt het steeds meer zichtbaar. Nu al zie je op meerdere plekken zonnepanelen in weilanden. “Vaak staat er een hek omheen en is het duidelijk afgescheiden van de buitenwereld. We hebben daarvoor een nieuwe aanpak nodig. Waarin zonne-energie en landschappen samenkomen. Het uitgangspunt moet zijn om iets moois te maken in een landschap mét zonnepanelen”, zegt Alessandra Scognamiglio. Zij is architect en onderzoeker bij het Italiaanse ENEA. Bij de ceremonie van de inauguratie van Olindo Isabella is Scognamiglio erespreker. Zij is gespecialiseerd in het gebruik van zonnepanelen in landschappen.
We moeten zonnepanelen in een landschap niet zien als 'verloren ruimte'
Haar belangrijkste boodschap is dat we zonnepanelen in een landschap niet als ‘verloren ruimte’ moeten zien. “Bijvoorbeeld dat mensen er tussendoor kunnen lopen en zien hoe zonnepanelen werken. Of dat dieren en planten leven naast, of beter nog: samen met een installatie. Hoe dit er precies uit moet gaan zien, weet ik ook niet. Dat verschilt per gebied. Ik woon in Italië en hier heb je andere oplossingen nodig dan in Nederland. Het hangt van de cultuur, de techniek die je gebruikt en het landschap af.”
Scognamiglio wil vooral een oproep doen aan ontwerpers, onderzoekers en techneuten om een vloeiende overgang tussen de techniek van zonnecellen en landschappen te maken. “Vang de schoonheid van beide. Ontwerp plekken waar mensen graag willen zijn, wat iedereen mooi vindt. Dan neemt de waardering voor zonne-energie in landschappen toe en wordt de ruimte beter gebruikt. Daar worden we allemaal beter van.” De visies van Scognamiglio en Isabella sluiten goed op elkaar aan. Als het aan hen ligt, zitten steden en landschappen straks tjokvol zonnecellen waardoor we in onze energie voorzien.
Dat beide onderzoekers bezig zijn met zonne-energie lijkt op het eerste gezicht vreemd. Scognamiglio is van huis uit architect. “Ik hield me eerder vooral bezig met historische gebouwen”, zegt Scognamiglio. “Maar ik kwam in mijn carrière zonne-energie tegen en ontdekte dat er zoveel meer mee mogelijk was dan we nu doen. We richten ons vooral op de technologie ervan, terwijl we ook naar het ontwerp, de geometrie en de schoonheid moeten kijken. Dat fascineert me nog steeds.”
We kunnen de schoonheid van zonnepanelen gebruiken om plekken te ontwerpen waar mensen willen zijn
Isabella was als kind vooral met robots bezig, een heel andere tak van elektronica. “Als kleine jongen was ik gek op de Japanse tekenfilmserie Daitarn. Daarin vechten robots tegen elkaar. Ik was vooral door één ervan gegrepen. Hij was heel cool en had een geheim wapen. Als hij won dan vernietigde hij zijn tegenstanders met behulp van de zon, die een krachtige straal zond vanaf zijn helm. Mede hierdoor wilde ik vroeger iets met robots doen en daarna met elektrotechniek. Mobiele telefoons interesseerden me. Maar naarmate ik meer leerde en na gesprekken met hoogleraar Miro Zeman van de TU Delft kreeg ik steeds meer interesse in zonne-energie. Het boeit me dat je licht kan gebruiken en mensen zelf hun energie op kan laten wekken. Ik ontwikkel nu nieuwe materialen met zonnecellen. Eigenlijk lijkt dat wel een beetje op die robot uit mijn jeugd. Alleen wil ik er niks mee vernietigen, maar diezelfde zon slim gebruiken voor een mooie toekomst voor iedereen.
