Tijdens de koude wintermaanden produceren zonnepanelen gemiddeld maar ongeveer 10% van hun opbrengst van in de zomer. Dit komt door verschillende factoren. De winterdagen zijn korter, de zon komt later op en gaat eerder onder, waardoor er minder tijd is voor panelen om energie op te wekken. De lage hoek van de winterzon, die jou als autobestuurder vast weleens heeft verblind, vermindert ook de intensiteit van het zonlicht dat de panelen bereikt. Bovendien verstrooit een bewolkte lucht het zonlicht. Daardoor ontstaat diffuus licht dat moeite heeft om de zonnepanelen in de optimale hoek voor energieproductie te raken.
De verticale oplossing
Rebecca Saive, onderzoeker aan de Universiteit Twente, gelooft dat de oplossing ligt in het heroverwegen van hoe en waar we zonnepanelen installeren. "We moeten zonnepanelen niet schuin of zelfs plat leggen", zegt ze. "In de winter kunnen verticale zonnepanelen juist meer energie produceren." Het plaatsen van zonnepanelen op gevels, als in plaats van of als aanvulling op de panelen op daken, kan zelfs een gamechanger zijn. Vooral in steden waar de beschikbare ruimte vaak beperkt is.
"De ideale situatie is natuurlijk voor elk huis anders", zegt Saive. Maar over het algemeen geldt dat bij verticale zonnepanelen de winteropbrengst meer toeneemt dan dat de zomeropbrengst afneemt. "We vlakken de curve af", legt ze uit. Deze methode produceert meer energie wanneer we die het meest nodig hebben. "In de winter om je warmtepomp van stroom te voorzien, bijvoorbeeld."
Revolutionaire materialen
Maar de visie van Saive gaat verder dan alleen het veranderen van de hoek van zonnepanelen. Haar team ontwikkelt een materiaal dat de manier waarop we licht 'oogsten' verandert. Het heeft de complexe naam 'Free-Space Luminescent Solar Concentrator' of kortweg FSLSC gekregen. Dit materiaal kan zonlicht vanuit alle hoeken absorberen en omleiden naar zonnepanelen die elders zijn gemonteerd, zoals hekken of muren.
Het materiaal in actie: het licht weerkaatst alleen in een bepaalde richting. Schuin gezien wordt het rode materiaal daardoor zwart.
Het maakt niet uit of het licht afkomstig is van de hoge zomerzon, de lage winterzon of licht dat door wolken wordt verspreid. Dit nieuwe materiaal vangt fotonen vanuit elke hoek op en zorgt ervoor dat ze het materiaal allemaal in een specifieke, gewenste hoek verlaten. "Het zorgt ervoor dat het licht zonnepanelen bereikt, zelfs in minder ideale omstandigheden."
Creatieve toepassingen voor een betere toekomst
Deze technologie is een slimme en flexibele manier om zonne-energie te gebruiken. Het kan op veel plaatsen worden gebruikt, zoals langs wegen, in kassen, op boerderijen of in steden. Zo kunnen bijvoorbeeld hoge gebouwen zonlicht weerkaatsen naar parkeerplaatsen met zonnepanelen. Er zijn zoveel manieren om zonne-energie beter te laten werken en er goed uit te laten zien, waardoor het gemakkelijker te gebruiken is in veel verschillende omgevingen.
In een artikel, dat samen is gepubliceerd met Anne Rikhof, Shweta Pal, Leonie Horst en Jelle Westerhof, laat Saive zien hoe hun materiaal zonnepanelen kan helpen meer stroom op te wekken, vooral in de winter.1 Verticale panelen in combinatie met dit materiaal kunnen licht opvangen dat anders verspild wordt. Het zou de energieproductie in de winter tot 60% kunnen verhogen in vergelijking met normale zonnepanelen. Dit maakt zonnepanelen efficiënter in de winter en zorgt ervoor dat ze het hele jaar door een consistentere energieopbrengst leveren.
Over Rebecca Saive
Rebecca Saive is hoogleraar in de toegepaste natuurkunde in de onderzoeksgroep Inorganic Material Science. Ze begon in januari 2018 aan de Universiteit Twente en is een van de de Uitgelichte Wetenschappers van de Universiteit Twente. Haar innovaties leverden haar ook een plek op MIT's prestigieuze wereldwijde lijst van Innovators onder de 35 in 2020, een lijst die in voorgaande jaren namen als Mark Zuckerberg en Nobelprijswinnaar Novoselov bevatte. Ze ontving een NWO-Vidi beurs in 2020 en is lid van de stuurgroep van SolarLab NL.
