Zonne-energie 's nachts

14.04.2022 Wilfried van Sark

Zonne-energie

Zonnecellen leveren vermogen als de zon schijnt. Via opslag in batterijen kunnen we ’s nachts indirect zonne-energie gebruiken in huis. Maar het kan ook anders. Door gebruik te maken van thermo-elektrische generatoren.

Zonnecellen hebben eigenlijk een belabberd rendement, slechts zo’n 20 procent van het inkomende zonlicht wordt immers omgezet in elektriciteit en de rest in warmte. De zonnecellen warmen op en dat leidt helaas tot een afname van het zonnecelrendement met tot wel een kwart, afhankelijk van hoe zonnepanelen in of op het dak zijn geïnstalleerd. Koeling met water is een mogelijkheid, en dat zien we terug in PV-thermische panelen. Maar met het verschil in temperatuur van de zonnecel en de lucht kan ook elektriciteit worden gegenereerd.

Dit kan door twee materialen met elkaar in contact te brengen, bijvoorbeeld constantaan en koper als de materialen gebruikt in een thermokoppel om temperatuur te meten. Dit noemen we het Seebeck-effect. Andersom werkt het overigens ook, zet een spanning op die materialen en je kunt iets koelen: het Peltier-effect.

TE 's nachts
Koelen met thermo-elektrische (TE) generatoren kan ook worden toegepast op zonnepanelen. Dat was al bekend, maar het omzettingsrendement van TEG's is erg laag, en daarbij is het temperatuurverschil ook nog eens laag. Een recente publicatie in Journal of Applied Physics heeft echter experimenteel laten zien dat naast PV-opwek overdag én TE-opwek overdag ook ’s nachts TE-opwek plaats vindt.

Lees ook: Stanford ontwikkelt zonnepanelen die ’s nachts elektriciteit opwekken

De experimenten met een Sunpowercel gekoppeld aan een TE-generator geven overdag maximaal 140 watt per vierkante meter PV en 1,3 watt per vierkante meter TE-vermogen, en ’s nachts 0,05 watt per vierkante meter. Toegegeven, niet veel. Maar het is een start.

MOST
Een andere recente paper uit Cell Reports Physical Science gaat een stapje verder. Hierin wordt zonne-energie (warmte) opgeslagen in zogenaamd Molecular Solar Thermal (MOST) materiaal in de vorm van chemische energie. Deze organische materialen kunnen op commando (met licht) die energie weer vrijlaten, en met TE-generatoren kan dit worden omgezet in elektriciteit.

Het rendement is nog zeer laag, het gaat om nanowatts, maar het proof of principle is geleverd. Dit geeft de mogelijkheid eenvoudiger energieaanbod te koppelen aan energievraag. Een lange weg is nog te gaan. Beide voorbeelden geven echter aan dat met de inzet van TE-materialen extra energie opgewekt kan worden.