De kracht van de zon J. C. (Kees) Hummelen Stratingh Institute of Chemistry and Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen FOM Focus Group / DIFFER e-mail: j.c.hummelen@.rug.nl
Wereld energie consumptie (IPCC) en de zon... Zonne-energie op het aardoppervlak: 89 PW = 5000 keer wat we in totaal nodig hadden in 2010 (wordt 2500 in 2050) 500.000 km 2 (= Spanje) netto PV oppervlak nodig voor alle energie in 2010! (1 miljoen km 2 in 2050) In de praktijk in de orde van1.5-2 miljoen km 2 (Mongolië, Iran, of Sudan) Gemeente Groningen (alleen elektrisch, op basis 1 TWh/j): ~ 7km 2 (<10%)
Van een zonnehorloge tot een megapark 290 MWp (740 GWh/y) 5,2 miljoen modules geïnstalleerd Charanka Solar Park (India, 214 MW), Golmud Solar Park (China, 200 MW)
Modulair, schaalbaar decentraal, maar meestal netgebonden lokale coöperaties, lokaal gebruik onafhankelijk, variërend power (back!) to the people
Topaz Solar Farm, California USA, 2015 550 MWp (1100 GWh/y) Nine million cadmium telluride solar modules now cover part of Carrizo Plain in southern California. The modules are part of Topaz Solar Farm, one of the largest photovoltaic power plants in the world. At 9.5 square miles (25.6 square kilometers), the facility is about one-third the size of Manhattan island, or the equivalent of 4,600 football fields. Construction at Topaz began in 2011. The plant was mostly complete by November 2014, when it was turned on and began to generate electricity. By February 2015, all construction activity ended and plant operator BHE Renewable was set to announce that the project was officially complete. When operating at full capacity, the 550-megawatt plant produces enough electricity to power about 180,000 homes
Oppervlaktegebruik grootschalige zonne- versus windparken Wind Princes Amalia wind park 14 422000000 30 Estinnes, Belgium; with 6MW turbines 4.2 170000000 40 Gemini windpark North Sea (2016) 68 2985000000 44 Luchterduinen 25 505800000 20 Westereems 554700000 Egmond aan zee 27 304500000 11 Princes Alexia 14 304300000 22 Zon Opp (km 2 ) productie (KWh/y) KWh/m 2.y Ameland PV park (2016) 0.1 54 Topaz Solar farm, Calif (2014) 25 1100000000 44 Desert Sunlight, USA 16 1287000000 80 Quaid-e-Azam Solar Park Pakistan 26.3 1000000000 38 Delfzijl solar park Sunport 0.3 85 Longlyangxia, China 14 824000000 59 Agua Caliente, USA 9.71 740000000 76
BIPV
(BI)PV is mooi: SEAC-SUPSI rapport 2015
etc. etc.
Silicium, silicium, silicium,.. Bifacial: www.prismsolar.com
Bifacial Si panelen IMEC 100% BiPERT cel (published online June 20, 2016)
Nieuwere types PV Dunne-film zonnecellen Amorf silicium (a-si) unisolar Cadmium-telluride (CdTe) Copper-indium-diselenide (CIS) III-V halfgeleiders Gallium-arsenide (GaAs) Ga, Al, As, P, Sb, InGaP, InGaAs, GaSb, etc First solar Spectrolab triple junction
Esthetische aspecten Dummy zonnepanelen BIPV, zie o.a. SEAC rapporten voor inspiratie Alternatieve PV formats: - op staal, dakpannen, singles, semitransparent, bifacial, in de weg, allerlei IPV: - kleding, vaar- en voertuigen, recreatie, Anders gekleurde panelen Landschappelijke inpassing, integratie met landschappelijke elementen Uit het zicht Combinatie van ruimtegebruik met wind
Leercurve van PV technologie 2000 2008 Dollars per Watt 2009 First Solar 2012 Chinese dump 2013 2015 1 MW 1 GW Cumulative installed PV Wp 100 GW 1 TW 10 TW 0.10$ @ 10TW?
Leercurve PV ITRPV 2015 rapport 0.33$ @ 1-1-2025 http://www.itrpv.net/reports/downloads/2015/
ITRPV: silicium
Research: ontwikkelingen
Huidig wereldrecord = 46% Four-junction cell! September 2013 Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Ultra-light OPV 4 gram per m 2 - Thickness < spider wire (< 2 m) - 4.2% PCE - delivers 10 W g 1 @ 1Sun (Si PV = 160W/10 kg = 0,016Wg -1 ) - Super flexible - Stretchable to 300% when fabricated on stretched substrate Ultrathin and lightweight organic solar cells with high flexibility M.Kaltenbrunner, M.S. White, E.D. Głowacki, T. Sekitani, T.Someya, N.S.Sariciftci, S.Bauer, Nature Communications 3, # 770 (2012) Stretchable, elastic materials and devices for solar energy conversion, Darren J. Lipomi and Zhenan Bao, Energy Environ. Sci., 4, 3314 (2011) Stretchable Organic Solar Cells, Darren J. Lipomi, B. C.-K. Tee, M. Vosgueritchian, Z. Bao, Adv. Mater. 23, 1771 (2011) Toward mechanically robust and intrinsically stretchable organic solar cells: Evolution of photovoltaic properties with tensile strain Darren J. Lipomi, H. Chong, M. Vosgueritchian, J. Mei, Z. Bao, Solar Energy Materials & Solar Cells107 355 365 (2012)
Konarka s organische PV draad P3HT:PCBM (picture stolen from konarka movie)
Groot: 10-500 MWp (Joh. Kerkhovenpolder? Polderen?)? Charanka Solar Park (India, 214 MW), Golmud Solar Park (China, 200 MW) 500 ha akkerbouw
Middelgroot: 0,1-10 MWp A few kilometers solar sound wall: 1 hectare Westpoort industries: 1-5 hectares Temporary sugar factory area: ~ 4 hectares FC Groningen 2 hectares Dump areas etc Zernike campus part of RuG: 24 hectares RuG total, 100%: 50 hectares
Klein: < 100 KWp voorbeelden van BIPV
Energie Coöperatie Oostwold: Projectgroep Zonnewal Oostwold
Gezien richting oost langs de A7
Zonnewal Oostwold : vorm en inpassing in het landschap en het dorp
landschappelijk Recreatief, mobiliteit Ecologische meerwaarde 5-6 hectare
Een baanbrekende hybride www.zonnewal-oostwold.com project@zonnewaloostwold.com