Zonne-energie heeft alles in zich om de komende decennia de snelst groeiende schone energiebron ter wereld te blijven. En de potentie reikt verder dan uitbreiding van dakoppervlak met klassieke zonnepanelen en de aanleg van grootschalige zonneparken.
Door voortdurende innovatie wordt de toepassing van zonne-energie veelzijdiger: van gevelbedekking en voertuigen, tot de combinatie met textiel en energie-opslag.
Vooralsnog zijn de bekende kristallijne zonnepanelen op basis van silicium dominant. Naar verwachting zullen die in 2030 nog altijd een wereldwijd marktaandeel hebben van zo’n 70 procent. Maar daarnaast komen er ook andere technologieën op, die geschikt zijn voor specifieke toepassingen.
Daarbij gaat het vooral om dunnefilm-technologie die meer flexibiliteit biedt, en het gebruik van zogenoemde organische zonnecellen die zijn opgebouwd uit speciale koolstofstructuren. Dat biedt onder meer kansen voor verwerking in textiel.
MT/Sprout zet vier gebieden op een rij, waar zonne-energie oprukt door opvallende innovaties.
Gebouwde omgeving: zonnefolie en zonnelak
Een belangrijke ontwikkeling bij de zogenoemde dunnefilmtechnologie is het gebruik van perovskiet, een halfgeleidermateriaal met een kristalstructuur, dat kan dienen als alternatief voor het silicium in zonnecellen. Ook kun je perovskiet combineren met silicium in zogenoemde tandemcellen. Nederland heeft op dit gebied veel expertise opgebouwd, onder meer via onderzoeksinstituut TNO.
Lees ook: Elke voorspelling over ‘magische’ zonne-energie blijkt te voorzichtig, concludeert deze expert
De materialen waaruit perovskiet wordt opgebouwd, zijn goedkoper dan hoogwaardig silicium. Wel is het rendement lager, maar dat kan deels gecompenseerd worden als perovskiet op flexibele folie wordt aangebracht. Dat opent namelijk veel nieuwe toepassingen voor oppervlaktes waar zware en rigide kristallijne panelen minder goed passen. Gevels lenen zich bijvoorbeeld beter voor bedekking met zonnefolie en die kan ook geïntegreerd worden in dakpannen.
Begin deze maand presenteerde TNO ‘s werelds eerste kunststof dakpan met flexibele zonnefolie op basis van perovskiet. De afzonderlijke stukken zonnefolie hebben een rendement van 13,8 procent. Na montage op een gebogen dakpan bleef daar 12,4 procent van over.
Dat is lager dan kristallijne panelen, waarvan de rendementen vaak tussen de 16 en 20 procent liggen, maar het grote voordeel is volgens TNO dat de gebruikte materialen en processen direct toepasbaar zijn in de industrie.
De zonnefolie kan in productielijnen met hoge volumes worden geproduceerd en meteen worden aangebracht op dakpannen van kunststof, zodat aparte montage tijdens bouwwerkzaamheden niet meer nodig is. Dat kan flinke kostenvoordelen bieden. De kersverse TNO-spin-off Perovion Technologies moet de nieuwe technologie commercieel gaan uitrollen.
Naast zonnefolie liggen er ook kansen voor het oogsten van zonne-energie met speciale coatings. Binnen de auto-industrie wordt hieraan gewerkt, met potentiële toepassingen voor zowel voertuigen als gevels.
Mercedes-Benz is bijvoorbeeld bezig met de ontwikkeling van zogenoemde zonnelak. Daarin zitten nanodeeltjes die zonlicht omzetten in elektriciteit. Hoewel deze toepassing zich nog in een onderzoeksstadium bevindt, claimt de Duitse autofabrikant al wel dat het in theorie mogelijk is om de zonnelak genoeg stroom te laten opwekken om in een jaar 12.000 kilometer te rijden. Als de coating daadwerkelijk commercieel toepasbaar is, liggen er ook mogelijkheden buiten de auto-industrie voor de gebouwde omgeving.
Mobiliteit: zonnecellen voor voertuigen en panelen tussen de treinrails
Waar zonnelak voor auto’s nog wat verder in de toekomst ligt, is het met zonnecellen op basis van silicium of dunnefilmtechnologie al mogelijk om zonne-energie in elektrische voertuigen te integreren.
Uit een in april verschenen rapport, waar onder meer TNO en Lightyear aan bijdroegen, blijkt dat de koppeling van zonne-energie aan mobiliteit veel kansen biedt. In praktijktests en simulaties kwam naar voren dat auto’s die met zonnetechnologie worden uitgerust, in Centraal-Europa tot 55 procent van hun energiebehoefte zelf kunnen opwekken; in Zuid-Europa gaat het zelfs om 80 procent.
Wanneer alle nieuwe auto’s in Europa in de periode tot 2030 voorzien zouden worden van zonnecellen, ontstaat er een superbatterij met een capaciteit van bijna 16 terawattuur. Daarmee zou je in theorie ruim 850.000 huishoudens een jaar lang van stroom kunnen voorzien, wat dus ook kansen biedt om problemen met netcongestie aan te pakken.
Lees ook: Met €10 miljoen aan vers geld gaat Lightyear vol voor tweede kans
Een andere innovatieve manier om zonne-energie te integreren met mobiliteit ligt bij het spoor. In Zwitserland heeft de startup Sun-Ways een installatietechniek ontwikkeld om met een speciaal treinstel tussen de rails series zonnepanelen te plaatsen (ze zijn ook weer verwijderbaar). Het potentieel van het railoppervlak voor het opwekken van elektriciteit met zonnepanelen is groot, want volgens Sun-Ways kun je per kilometer spoor met zonnepanelen 200 megawattuur per jaar aan stroom opwekken.
Het prototype zonnepaneel van Sun-Ways is ontwikkeld voor sporen waar treinen met snelheden tot 150 kilometer per uur rijden. In 2025 is het bedrijf gestart met een driejarige pilot op een stukje spoor van honderd meter lang in Zwitserland. Daar wordt getest of het systeem veilig is voor reguliere treinen. De startup hoopt dat dit de eerste stap is op weg naar de uitrol van zonnepanelen over de 5.000 kilometer spoor die Zwitserland rijk is.
Organische zonnecellen in textiel
Flexibele, organische zonnecellen op koolstofbasis kunnen direct in textiel worden verwerkt met veel potentiële toepassingen.
Afgelopen jaar was MT/Sprout bij de Dutch Design Week op bezoek bij een installatie van het bedrijf Heliotex van ontwerpster Pauline van Dongen. Op het Ketelhuisplein stond een groot blauw doek opgesteld met daarin lagen van flexibele zonnecellen. Op warme zomerse dagen kan het zonnedoek in openbare ruimten beschutting bieden tegen de hitte.
De opgewekte zonnestroom wordt overdag opgeslagen in een batterij, die ‘s avonds kan dienen als energiebron voor verlichting.
Lees ook: Dit zijn 5 van de meest opvallende duurzame innovaties op de Dutch Design Week van 2025
‘In gebieden met hittestress kan een schaduwdoek de gevoelstemperatuur met 9 tot 15 graden verlagen. Dat werkt heel effectief op plekken waar bijvoorbeeld minder natuurlijke schaduw is van bomen’, legde Van Dongen uit. De gemeente Arnhem gaat het schaduwdoek van Heliotex medio dit jaar inzetten in de binnenstad.
Houtbatterij: eerst warmte opslaan, daarna stroom produceren
Bij het omzetten van zonne-energie in elektriciteit ontstaat vaak een timingsprobleem: de energie is niet altijd nodig op momenten dat de zon schijnt. Dat kan worden opgelost met batterijopslag, waarbij er meer opties zijn dan omzetting in chemische energie met bijvoorbeeld lithiumbatterijen.
Chinese onderzoekers hebben gekeken naar een alternatieve route. De zonne-energie wordt eerst opgeslagen als warmte in houtplaten, meldt Interesting Engineering. Om dit voor elkaar te krijgen is flink gesleuteld aan de houtstructuur op nanoschaal. Zo zijn de warmte-absorberende eigenschappen van het hout versterkt, terwijl kunstmatige lagen zijn toegevoegd om het materiaal waterafstotend te maken. Ook is gezorgd dat micro-organismen de houtstructuur niet kunnen aantasten.
Het resultaat is een soort houtbatterij die overdag het zonlicht met een efficiëntie van ruim 90 procent opslaat als warmte. De houtbatterij kan vervolgens ’s avonds de warmte in elektriciteit omzetten, als de zon niet meer schijnt. De volgende stap is om te laten zien dat het systeem ook op grotere schaal stabiele prestaties levert.
Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Change Inc.
Lees ook deze artikelen op Change Inc.:
- Pionier Pier Vellinga plaatst windmolen bij zijn huis om energie te delen met de buren
- Het wonder van exponentiële groei: elke 3 jaar is er wereldwijd dubbel zo veel zonnestroom beschikbaar
- ‘Snelheid van technologische ontwikkeling én kostendaling zonne-energie nog steeds onderschat’
