Zoeken

Roofs 2015-10-22 ‘Mozaïek’-zonnepanelen hebben minder last van vuil en schaduw (premium)

Zonne-energie

Zonne-energie is de toekomst. Maar wat is de toekomst van zonne-energie? In een serie gesprekken met onderzoekers van Energieonderzoek Centrum ­Nederland (ECN) uit Petten, het grootste onderzoeksinstituut op het gebied van duurzame energie in ­Nederland, brengt Roofs de ontwikkelingen in kaart.

Het onderzoeksinstituut ECN is in binnen- en buitenland actief. De in totaal ruim 500 medewerkers houden zich niet alleen bezig met de ontwikkeling van zonne-energie, maar onderzoeken en ontwikkelen ook oplossingen op het gebied van o.a. windenergie, biomassa en energie-efficiency. De activiteiten worden gefinancierd uit het bedrijfsleven en nationale en Europese subsidies. In Roofs juni 2015 werd nader ingegaan op de freeform-zonnepanelen: door toepassing van de zogeheten ‘backcontact’-technologie wordt het mogelijk een grotere variëteit in de vormgeving van de zonnepanelen te bewerkstelligen.

In dit artikel gaat dr. Wilma Eerenstein van ECN in op een ontwikkeling die op deze innovatie voortgaat, en die wordt aangeduid met de benaming ‘Tessera’. Hiermee wordt het nadelige effect van schaduw of vuil op zonnepanelen tot een minimum beperkt.

Mozaïek

De naam Tessera komt uit het Latijn, en duidt op een eenheid die wordt bereikt door het samenvoegen van verschillende kleinere onderdelen: een mozaïek. In het Tessera-concept zijn de modules opgebouwd uit meerdere clusters van kleinere bouwstenen. Als geheel resulteert dit in een mozaïek met een veel hogere schaduw- en vuiltolerantie.

“Traditionele PV-panelen zijn seriegeschakeld,” vertelt Eerenstein. “De zonnestroom wordt opgevangen in silicium zonnecellen die met draadjes aan elkaar zijn verbonden. Seriegeschakeld betekent dat de vele cellen één geheel vormen: als één cel minder presteert, heeft dit een nadelig effect op het geheel. Een nadelig effect wordt veroorzaakt door bijvoorbeeld schaduw van bomen in de omgeving van het pand, of bijvoorbeeld doorvoeren die hun schaduw over het dak werpen. Dit kan een enorme impact hebben op de opbrengst omdat bij serieschakeling één niet functionerende cel ervoor zorgt dat de 1/3 van de module niet werkt. Een beschaduwing van 1% van het paneel kan leiden tot 30% minder opbrengst.”

In samenwerking met verschillende partijen is ECN bezig met de ontwikkeling van de zogeheten Tessera-modules. Eerenstein: “In dit concept wordt gebruik gemaakt van (in principe) 16 ’mini-cellen’. Andere verdelingen zijn ook mogelijk. Deze kleinere mini-cellen worden in clusters parallel geschakeld. Via de ‘backcontact’-technologie, waarbij zowel de plus als de min van het paneel zich aan de achterkant bevinden, wordt de stroom vervolgens verder getransporteerd.

“Het gevolg van de parallelschakeling is dat bij schaduwval alleen de beschaduwde clusters uitvallen. De rest van de module blijft gewoon in bedrijf, waardoor de opbrengst van de module als geheel aanmerkelijk wordt verbeterd. en dus minder kwetsbaar is voor schaduwval of vuil. Om de opbrengst te optimaliseren, worden de panelen aanvullend behandeld met antireflectie-coating. De technologie is zeer geschikt voor toepassing in ‘inroof’-systemen, waarbij immers om esthetische redenen het totale dakvlak wordt gebruikt voor zonnepanelen.”

Hogere opbrengst

Hiermee neemt het aantal mogelijk toepassingen voor ­zonnepanelen toe, zowel functioneel als esthetisch. “Het bezwaar van de toepassing van zonnepanelen bij een dakkapel of bijvoorbeeld in de nabijheid van een paal wordt minder groot,” aldus Eerenstein. “De opbrengst van het zonnepaneel is ondanks de schaduwval de moeite waard. Wij hebben het systeem in ons laboratorium getest. In deze testen is het zonlicht zo natuurgetrouw mogelijk ­nagebootst door speciale lampen en is het effect van schaduw nauwkeurig in kaart gebracht. Inmiddels is ook een testdak ingericht om de resultaten te vergelijken met praktijkmetingen.”

Wat is precies het verschil in opbrengst? Eerenstein: “We hebben verschillende typen schaduw onderzocht: die van een paal, van een boom en van een dakkapel. Waar een traditioneel paneel als gevolg van de schaduw van een paal nog maar 17% van zijn totale opbrengst oplevert, is dat bij een Tessera-paneel nog 69%. Bij de schaduw van een boom levert het traditionele zonnepaneel nog slechts 53% van zijn opbrengst, het Tessera-paneel 76%. Het dakkapel, tenslotte, zorgt ervoor dat het traditionele paneel nog maar 26% oplevert, het Tessera-paneel levert in dezelfde situatie nog 66% op.”

“Dit zijn aanzienlijke verschillen. Verschillende fabrikanten van deze systemen hebben al interesse in de technologie getoond. Zij hebben het onderzoeksproject mede gefinancierd en zijn momenteel actief bezig de ontwikkeling in hun eigen productieproces te integreren, het gaat dan om vooraanstaande partijen als Eurotron, Stafier Solar Systems en Heliox. De ontwikkeling wordt mede gefinancierd door de overheid (binnen de TKI IDEEGO, een samenvoeging van de tenders voor Solar Energy, EnerGO en Smart Grids), onderdeel van de Topsector Energie. Momenteel is ECN bezig om het werk een vervolg te kunnen geven, en de opschaling voor productie te starten, o.a. met Nederlandse bedrijven als Eurotron en Rimas. Hiertoe is een vervolgvoorstel ingediend bij de TKI IDEEGO.

Met deze nieuwe ontwikkeling is de toepassing van zonnepanelen binnenkort ook mogelijk op daken waar dat tot nu toe niet rendabel was. De Tessera-technologie is zodoende, met de reeds eerder besproken ‘backcontact’-technologie de basis van een belangrijke nieuwe stap die de solarbranche op het punt staat te zetten. De potentie van het in het Nederlandse aanwezige dakoppervlak zal nog verder worden vergroot.

In een volgende editie van Roofs zal nader worden ingegaan op de ontwikkeling die de solarbranche momenteel doormaakt.