Photovoltatronics: slimme zonnecellen die met elkaar praten

Stel, je loopt op een zonnige zomerdag door de stad. Je kijkt naar de wolkenkrabbers, gevels van winkelpanden, lantaarnpalen en elektrische taxi’s die onvermoeibaar af en aan rijden. Wat je niet ziet, is dat ieder stukje oppervlak z’n eigen elektriciteit genereert en opslaat. De zonnecellen op de oppervlaktes staan met elkaar in verbinding en gebruiken een deel van de opgewekte stroom om te communiceren met objecten in de omgeving. Geen futuristisch vergezicht, stelt de Delftse onderzoeker Hesan Ziar, maar een nabije realiteit. "Alle kennis die er nu op dit gebied is, gaan wij bundelen in een nieuw onderzoeksdomein: Photovoltatronics."

Tot nu toe worden zonnecellen hoofdzakelijk gebruikt als energiebron. Volgens Delftse onderzoekers kan er echter veel meer uit zonne-energie gehaald worden als zonnecellen op een andere manier worden ingezet. Hoogleraar Miro Zeman: "Normaal gesproken ontvangen zonnecellen licht en leveren ze elektriciteit. Maar naast energiedragers kunnen fotonen en elektronen ook informatiedragers zijn. Ons idee is dat je deze twee eigenschappen slim combineert. Hierdoor kunnen zonnecellen met elkaar en met andere apparaten communiceren zodat alle opgewekte energie precies op de plek terecht komt waar het nodig is. Op die manier ontketenen wij een slimme zonne-revolutie."

 

Kennisbundeling

Zonnestroom kan in 2050 een kwart van onze energiebehoefte afdekken, voorspelt het Internationaal Agentschap voor hernieuwbare energie (Irena). Maar hoe kan in een stedelijke omgeving het maximale uit zonne-energie gehaald worden? En hoe kan deze energie vervolgens gebruikt worden in onze huiskamers? "Dit soort vragen kunnen we enkel beantwoorden door verschillende expertises te bundelen in één onderzoeksdomein. Photovoltatronics is daarom een belangrijke katalysator op weg naar een duurzame toekomst."

 

Intelligentie, opslag, communicatie

Waarom de verwachtingen rondom Photovoltatronics zo hooggespannen zijn? Ziar: "Simpel. Photovoltatronics brengt verschillende disciplines bij elkaar. Een zonnecel wordt straks uitgerust met ingebouwde intelligentie, energieopslagcapaciteit en (draadloze) communicatie. Daardoor wekt een zonnepaneel niet alleen passief energie op, maar speelt het juist ook een hele actieve rol binnen de samenleving. Denk aan in ramen geïntegreerde zonnecellen die tegelijk daglicht, koeling en zonwering van een gebouw reguleren. Maar denk bijvoorbeeld ook aan flexibele zonnecellen in de bekleding van je bank die energie genereren, of een zonnelamp die aangaat als-ie het te donker vindt."

 

Duurzaam en gezond

Een paper waarin het nieuwe onderzoeksdomein gepresenteerd wordt, verscheen onlangs in Energy & Environmental Science. De auteurs geloven dat het nieuwe onderzoeksdomein een aanzienlijke bijdrage zal leveren aan een duurzame toekomst. Hoofddocent Olindo Isabella windt er geen doekjes om: er ligt met Photovoltatronics een gouden toekomst in het verschiet. "Met behulp van elektronica en dataverwerkingssoftware voeg je een stukje intelligentie toe aan zonnecellen. Aan de onderkant van zo'n zonnecel plak je een batterij. Alle energie die overtollig is, wordt in die batterij opgeslagen. Deze techniek is niet alleen in een stedelijke omgeving toepasbaar. Je zou er zélfs in een medische omgeving gebruik van kunnen maken. Stel, je maakt een micro-zonnecelletje dat infraroodlicht (bestandsdeel van zonlicht) kan omzetten in elektriciteit, en stopt het in je lichaam. De gegenereerde elektrische energie kan er dan, met behulp van een geïntegreerde sensor, bijvoorbeeld voor zorgen dat je hartslag stijgt en bloedsomloop gestimuleerd wordt. Maar goed, dat is toekomstmuziek."