In het Electrical Sustainable Power Laboratory en The Green Village werkt de TU Delft toe naar een energiesysteem dat 24 uur, zeven dagen in de week autonoom kan functioneren. “Als we dat voor elkaar krijgen dan is dat een belangrijke stap om het op te schalen en te introduceren in de praktijk”, stelt verantwoordelijk professor Miro Zeman, die merkt dat er vanuit de netbeheerders grote interesse is in het project.

”Met systeemintegratie doelde ik vroeger op bepaalde componenten die je bijvoorbeeld koppelt in een klein elektriciteitssysteem dat bekend staat als microgrid. Nu is het doel een system of systems-integratie te bereiken. Een gasnetwerk, een elektriciteitsnetwerk en een warmtenet in een systeem geïntegreerd. Dat is de trend die ik waarneem”, vertelt Zeman.

Lees ook: Professor Zeman over zijn onderzoek naar de verhoging van flexibele energielevering

“We zijn in de eerste fase, een simpel gebouwd systeem met voorgenoemde componenten. In fase twee zullen we daaraan de elektrische auto en warmtepompen toevoegen. We ontwikkelen energy management systems zodat we bijna automatisch kunnen schakelen van direct gebruik van elektriciteit voor huishoudensapparaten naar opslag in batterij of naar opslag in waterstof.”

Leeft de energietransitie ook meer onder studenten?
“Dat zeker. Vooral dit jaar omdat de universiteit 180 jaar bestaat en voor dit lustrumjaar heeft gekozen voor het thema ‘energietransitie’. Daar zijn dit jaar diverse evenementen en competities voor georganiseerd. De energietransitie leeft dus zeker onder studenten.

We hebben ook een masterprogramma genaamd Sustainable energy technologies. Per jaar komen er tussen de 120 en 150 studenten in het programma.

U heeft onderzoek verricht naar de inzet van snelwegen als PV-systemen. Is het vergroten van het potentiële oppervlak voor PV nu belangrijker geworden omdat de theoretisch limiet van efficiëntie van zonnecellen bereikt is?
“We kunnen het rendement nog steeds verhogen. Met de huidige limiet bedoel ik single junction-zonnecellen die een enkel materiaal gebruiken als lichtabsorbeerder. Maar door verschillende cellen op elkaar te stapelen kunnen we over die grens komen voor een zogenaamde single junction-zonnecel.

Wij onderzoeken hier ook de zogenaamde tandems om die combinaties te testen van verschillende zonnecellen zoals silicium en perovskiet. Juist omdat het belangrijk blijft om meer energie uit hetzelfde oppervlak te halen. Vooral in de bebouwde omgeving.”

Perovskiet materiaal wordt in beide opzichten vaak genoemd. Als tweede materiaal voor een tandem zonnecel voor een hoger rendement, maar ook als manier om meer oppervlak van PV te kunnen voorzien. Het materiaal kan zo dun verwerkt worden, dat het in transparante vorm bijvoorbeeld op ramen van hoogbouw gebruikt kunnen worden. Hoever is deze techniek?
”Perovskiet-gebaseerde zonnecellen hebben recentelijk een snelle ontwikkeling gemaakt. Het beste rendement van laboratorium zonnecellen is rond 25 procent.

Een uitdaging is de stabiliteit en levensduur van deze zonnecellen. Wat betreft het gebruik van ramen voor PV-toepassingen. Er is een start-up van de TU Delft, Physee, dat in die richting werkte: Het bedekken van onder andere ramen met semi-transparante materialen of zonnecellen.

We hadden het echter over rendement. Wij maken nu nog vooral gebruik van zichtbaar licht in het spectrum. Transparante zonnecellen betekent dat een deel van dit zichtbare licht wordt doorgelaten en dat gaat dus ten koste van het rendement en dus kleinere opwek van elektriciteit. Maar alle kleine beetjes helpen."

Welke andere ontwikkelingen zijn er rondom deze techniek?
”Naast semi-transparant zijn er ook ontwikkelingen in zeer dunne zonnepanelen. Dit is een mooi product: Oprolbare zonnepanelen van het Nederlandse bedrijf HyET Solar uit Arnhem.

Dit is niet gebaseerd op perovskiet, maar amorf siliciummateriaal met een rendement van ongeveer 10 procent. Het is veel dunner dan panelen met kristallijn silicium zonnecellen. Die flexibiliteit van het materiaal kan natuurlijk niet geboden worden met de traditionele glasplaat als bedekking.

De alternatieve materialen om de cellen te beschermen tegen de omgeving zijn wel een stuk duurder. Het is dus steeds een afweging tussen de prijs, stabiliteit en toepasbaarheid.

Het voordeel van silicium is de stabiliteit in de omgeving waardoor we rekening kunnen houden met een levensduur van twintig, misschien wel dertig jaar. Bij perovskiet is dat nog niet het geval, maar hopelijk kan dit op den duur wel.”