Water. ,Zonnestroom komt dichterbij Wire Sinke (ECN) en Albert Polman (AMOLF) Opinieblad van de Vereniging van waterbedrijven in Nederland (Vewin)

Transcriptie

1 Opinieblad van de Vereniging van waterbedrijven in Nederland (Vewin) Water,Zonnestroom komt dichterbij Wire Sinke (ECN) en Albert Polman (AMOLF) ~ Doelmatigheid binnen waterketen ~ Erfpachtcanon Staatsbosbeheer

2 PETER GLAS, VOORZI n ER UNIE VAN WATERSCHAPPEN Doelmatigheid binnen Nederlandse waterketen Spannende tijden voor Peter Glas, sinds januari voorzitter van de Unie van Waterschappen. Het voortbestaan van de oudste bestuurslaag van Nederland staat ter discussie. De overheid moet bezuinigen, terwii[ waterveiligheid en zoetwatervoorziening b[ijvende investeringen vereisen. Met her recent verschenen feitenrapport over de doe[matigheid in de waterkete~l gaan de waterschappen, drinkwaterbedriiven en gemeenten de uitdaging aan om een verdere efficiencyslag te maken. WiM SINKE (ECN) EN ALBERT POLMAN (AMOLF) AMOLF & ECN: Top van de zontechnologie De aarde ontvangt per uur meer energie van de zon dan wij met de he[e wereldbevo[king per jaar nodig hebben. Zonnestroom is daarom een bron van duurzame energie met een enorm potentiee[. De afgelopen tijd is de sector in een stroomversnelling geraakt, met een gemiddelde ]aar[iikse groei van ongeveer 40 procent. Maar er zit nog meet aan te komen. Waterspiege[ sprak met twee vooraanstaande Nederlandse experts: Wim Sinke van ECN en Albert Polman van AMOLF. Over gigawatts en quantumdots. HOOGLERAAR LUUK RIETVELD (TU DELFT) Optimate watercyclus, minimate verspilling K[imaatverandering, voortgaande verstedeiijking en vergrijzing hebben gevo[gen voor het leefmi[ieu en de kwa[iteit van drinkwater. Met ziin benoeruing per 1 ]anuari 2oto tot hoog[eraar lntegratie en Innovatie in de Urbane Watercyclus aan de TU Delft wil LLluk Rietveld bijdragen aan oplossingen voor deze prob[ematiek. De leerstoel is in het [even geroepen door Waternet. Vo[gens Rietveld ligt de optossing voor verzilting, vervuiling van her water en watergebrek deels in een k[imaatneutra[e watercyclus. Voorwaarde is dat in de toekomst op een andere manier naar waterbeheer wordt gekeken. PIET ~ONKER (DUNEA) EN RIK VAN TERWISGA (VITENS) Erfpachttarieven van Staatsbosbeheer Drinkwaterbedrijven beheren in Neder[and circa 23.ooo hectare natuurgebied. Een deel van deze terre[nen wordt gepacht van Staatsbosbeheer. Drinkwaterbedrijven nemen daar de natuurbeheertaak over zonder daar vergoedingen voor te ontvarlgen. Sterker, de bedrijven worden elke zes jaar geconfronteerd met herziening van de erfpachtcontracten en verhoging van erfpachttarieven volgens onduidelijke gronds[agen. Pier Jonker (Dunea) en Rik van Terwisga ~/itens) pleiten voor symbo[ische erfpachttarieven in natuurgebieden waar drinkwaterbedrijven beheertaken uitvoeren.

3 Je ipod opladen via je kraag Zonnestroom komt steeds dichterbij De aarde ontvangt per uur meer energie van de zon dan wij met de hele wereldbevolking per jaar nodig hebben. Zonnestroom is daarom een bron van duurzame energie met een enorm potentieel. De afgelopen tijd is de sector in een stroomversnelling geraakt, met een gemiddelde jaarlijkse groei van ongeveer 40 procent. Maar er zit nog meer aan te komen. Waterspiegel sprak met twee vooraanstaande Nederlandse experts: Wim Sinke van ECN en Albert Polman van AMOLF. Over gigawatts en quantum dots. fotovoltaische cellen (ofwe] pv Daarnaast zijn de plaatsings- en gebruiksmen vrijwel onbeperkt, in alle delen van andere in Nederland, bij ECN in Petten en De naam fotovoltaische cellen komt van het Griekse photos: licht, en Volt naar de eenheid van elektrische spanning. De fotovoltaisch opgewekte stroom kan aan her lichtnet worden geleverd (netgekoppeld systeem), in accu s worden opgeslagen (bijvoorbeeld voor verlichting of waterzuiveringssystemen op afgelegen plekken} of direct worden gebruikt om bijvoorbeeld een pomp aan te drijven (autonoom systeem). Internationale groeimarkt Op dit moment vervult zonne-energie 0,01 procent van de mondiale stroombe hoefte. Dat is nog weinig, maar de groei is enorm. Wereldwijd werd in 2009 ongeveer 7 gigawatt aan pv-systemen bijgeplaatst, waardoor het totaal op ruin: 20 gigawatt uitkomt. "We hebben het over een groei her bedrijfsleven", aldus Wim Sinke van Europees Technologieplat form voor Fotovoltaische Zonne-energie. Volgens Sinke is de zonnestroomsector in Nederland mede door de export nu al de grootste op bet gebied van duurzame energie en kan de sector op termijn uitgroeien tot tienduizenden arbeidsplaatsen. "Er liggen veel kansen voor bedrijven uit de halfgeleidersector, materiaatfabrikanten zoals Corus en DSM, apparatenbouwers, de coating- en glasindustrie, toeleveranciers van bouwcomponenten en de installatiebranche zelf. Want we hebben her niet alden over de zonnepanelen. Het gaat om de hele keten van grondstof tot systeem, inclusief onwormers, bekabeling en installatie-en aansluitmaterialen. Plus de menskracht om een en ander te installeten en operationeel te maken. Maar ondernemend Nederland en de overheid moeten nu wel snel en ambitieus aan de bak, anders worden we links en rechts ingehaald en komen alle panelen uit China en worden ze aangebracht door Duitse installateurs." Hoger rendement De hoeveelheid licht die wordt omgezet in elektriciteit, bepaalt her rendement van cellen en panelen. Voor commerci~le panelen varieert dit van 6 tot 20 procent. ECN heeft meerdere wereldrecords voor siliciumpanelen op zijn naam staan. Hun wereldrecord voor een zeer exclusieve PV-SYSTEMEN VORMEN EEN GROEIMARKT MET POTENTIE VOOR HET BEDRIJFSLEVEN Win: Sinl<e

4 laboratoriumcel staat op 42 procent (onder geconcentreerd lichtl. Sinke: "Rendementsverhoging is een belangrijke manier om de productiekosten van panelen te verlagen. Niet tegen elke pros natuurlijk, want her gaat om de prijs-prestatieverhouding. Overigens vertegenwoordigen panelen slechts ongeveer de helft van de totale kosten van een pv-systeemy Kosten zijn een kritische succesfactor voor zonnestroom; zolang de kosten aanzienlijk hoger liggen dan die van gewone stroom, blijft grootschalige toepassing uit. Gelukkig dalen de prijzen van de panelen gestaag: tot nu toe elkjaar gemiddeld zo n 7 procent. "Het magische moment van grid parity - de opwekkosten van zonnestroom en de consumentenprijzen van gewone stroom zijn gelijk nadert, zegt Sinke. "Ik zet nu voor Nederland in op ergens tussen 2015 en Elke verdubbeling van het totale volume aan systemen is goed voor een prijsdaling van zo n 20 procent. De economische terugverdientijd nadert snel de technische levensduur en de energieterugverdientijd is nu nog maar twee tot drie jaan Dat laatste betekent dat een systeem in twee tot drie jaar alle energie opwekt die nodig was om het te produceren en installeren." Stroom via tentdoek Om verdere kostenverlaging te bereiken kun je verschillende zaken aanpakken: minder of goedkopere materialen gebruiken, her rendement verhogen of de productiesnelheid verhogen. Dunne-laagzonnecellen gebruiken minder materiaal dan cellen van siliciumplakken. Maar ook hun rendement is lager en zelfs een uiterst dunne laag is niet automatisch goedkoop te maken. Ze bieden echter wel degelijk uitzicht op lage kosten en bovendien op nieuwe toepassingen, bijvoorbeeld wanneer ze als folie worden uitgevoerd. Een voorbeeld is de zonnefolie op basis van dunne-laag-silicium waaraan Nuon Helianthos in Arnhem werkt. "Dit soort ontwikkelingen verhoogt het aantal mogelijke toepassingen enorm", aldus Sinke. "Je kunt dan denken aan dakelementen waarin zonnefolie is verwerkt, maar ook aan tenten. Na een dagje zon kun je dan s avonds een lamp ofje pc in je tent pluggen en de overdag geproduceerde stroom gebruiken. Zelfs kleding met dat soort folies is al gesignaleerd; je ipod opladen via je kraag. Toekomstige nog dunnere en mogelijk veel effici~ntere zonnecelvarianten zullen ongetwijfeld zijn gebaseerd op allerlei vormen nanotechnologie. We staan in dat opzicht hog maar aan bet begin." elektrische stroom wordt opgewekt. Over dat stroom opwekken is nu al heel veel bekend, maar over hoe bet licht her beste kan worden ingevangen, is hog veel onbekend." Lichtmana~ement Met nanofotonica wordt het licht als her ware in de zonnecel opgevouwen zodat ook zeer dunne zonnecellen stroom kunnen produceren. Polman: "Nanofotonici doen aan light management: hoe laat je licht op een vloeiende manier bewegen zodat het precies terechtkomt waar je wilt? Een aantal jaar geleden hebben wij onszelf bij AMOLF opgedragen vanuit onze discipline een bijdrage te leveren aan een oplossing voor her energieprobleem in de wereld. Voor ons als nanofotonici ligt her dan voor de hand om te kijken naar war wij op her gebied van lichtmanagement kunnen verzinnen." Polman vervolgt: ~Zonnecellen zijn een factor twee of drie te duur voor commerci~le toepassing. Dat is best te overbruggen. Er is ook in Nederland voldoende zon om een zonnepaneel renderend te krijgen. Als je een gebied van ongeveer 25 bij 25 kilometer, vergelijkbaar met de Haarlemmerpolder, bedekt met efficionte zonnepanelen, heb je genoeg stroom voor alle Nederlanders. Maar de kern van de zaak is toch: zonnestroom is nu nog te duur en daarom kiezen consumenten niet massaal voor zonnepanelen." Nanofotonica Albert Polman is directeur van her fundamenteel onderzoeksinstituut AMOLF en leider van de onderzoeksgroep Fotonische materialen. AMOLF loopt internationaal voorop in her onderzoek naar nanofotonica, bet manipuleren van licht op nanometerschaal (nanometer miljoenste millimeter). "De laatste tijd wordt duidelijk hoe belangrijk her manipuleren van licht in een zonnecel is", legt Polman uit. "Een zonnecel bestaat meestal uit een bewerkte plak silicium. waarin onder invloed van licht een Dunner siticium In plaats van goedkoper kun je een siliciumcel ook effici~nter maken, maar dat is technisch veel ingewikkelder. De techniek is redelijk uitontwikkeld en de rendementen kunnen misschien Dog een procentje hoger, maar niet reel meet. Polman: ~De beste oplossing is dus: een vcel goedkoper maken, bijvoorbeeld door minder van het dure silicium te gebruiken, en tegelijkertijd proberen niet in te leveren op her rendement. Minder materiaal betekent dunnere lagen, maar op een gegeven moment is het silicium z6 dun 625 KM2 ZONNEPANELEN LEVERT GENOEG STROOM VOOR ALLE NEDERLANDERS a~be~-t

5 Dunne-f!lm zonnecel dat bet invallende lieht een bocht van 90 graden laat maken, war he~ energierendement verhoogt. In Heerhugowaard, Alkmaar en Langedijk worden woningen g, realiseerd met 5 Megawatt aan pv-zonnepanelen, waarvan 80 procent in Heerhugowaard-Zuid. In deze Stad van de Zon is 2,45 Megawatt gepland. dat het licht er dwars doorheen gaat, zonder te worden omgezet in stroom? "War AMOLF doet, is het aanbrengen van een bepaalde structuur aan de onderzijde van de cel, waardoor bet licht wordt afgebogen en horizontaal door de cel of her paneel beweegt. Op die manier kun je reel meer energie onttrekken aan her licht. En daarin zijn we sinds kort geslaagd, We brengen aan de achterkant van de zonnecel een kantelenpatroon aan, dat her licht een bocht van 90 graden laat maken. Onze zonnecel bestaat uit een laagje silicium van slechts 44ntiende micron, dat is opgedampt op een drager van glas." Quantum dots Polman gaat door met her onderzoek, "We proberen nieuwe, nog betere cellen te olltwerpen. We werken aan zonnecellen op basis van quantum dots: kristalletjes op nanoschaal, echte nanotechnologie dus! Hee! in her kort: her nadeel van zonnecellen is dat niet alle kleuren van her invallende licht vo!ledig worden omgezet in stroom. Blauw licht bijvoorbeeld kan 3 Volt opleveren, maar we vangen in silicium maar 1 Volt; de rest wordt warmte. We vervangen het silicium nu door quantum dots, gemaakt van lood en selenium. Kleine nanodeeltjes vangen her blauwe licht open genereren dan 3 Volt, terwijl lets grotere deeltjes juist her rode licht opvangen. Op die manier kun je aid kleuren uit het zonnespectrum efficient in stroom omzetten. In ons lab laten we zien dat het werkt. De uitdaging is nu dit op grote schaal toe te passen. Wordt vervolgd dusv