Samenwerken en communiceren: de nieuwe slimme zonnecel in optima forma

Het klinkt als een titel uit een stripreeks, maar het is wel degelijk realiteit en de techniek is al grotendeels beschikbaar: slimme zonnecellen die met elkaar communiceren én die ons ook van het één en ander op de hoogte kunnen brengen. Dat mensen meer voor elkaar kunnen krijgen als ze samenwerken, weten we. Maar waarom zou deze samenwerking beperkt blijven tot mensen? Als zonnecellen zouden kunnen communiceren, kunnen zij dan ook samenwerken en tot een hoger rendement komen? Dan zouden zij in veel meer toepassingen ingezet kunnen worden. Wetenschappers dachten van wel en gingen aan de slag om een communicatieve zonnecel te maken. Zij zullen dit doen in het kader van de fotovoltatronica. Aangezien fotonen en elektronen dragers zijn van zowel energie als informatie, is fotovoltatronica het gebied dat autonome apparaten voor elektriciteitsproductie en informatiecommunicatie ontwerpt en levert.

Zo zouden we binnen tien jaar al in auto’s moeten kunnen rijden die niet alleen aangedreven worden door zonneenergie, maar die ook nog eens voorzien zijn van dusdanig intelligente zonnecellen dat ze dienst kunnen doen als informatie-ontvanger en verzender. “Daarbij kun je je voorstellen dat het voor overheden makkelijker wordt grootscheeps dringende informatie door te geven aan jou als automobilist”, meent onderzoekslid associate professor dr. Olindo Isabella aan de TU Delft, die schier eindeloze mogelijkheden ziet. “De zonnecellen op je auto doen dus ook dienst als communicatiemiddel en terwijl je rijdt, krijg je files, ongelukken en dergelijke direct door van de instanties. Dat gebeurt nu per radio, maar de ontvangstmogelijkheden zijn niet altijd optimaal. Met de zonnepanelen, zou je snelle en betrouwbare communicatie en informatie in huis hebben, of in dit geval: de auto.” Daarnaast zouden slimme zonnepanelen ook omgevingssensoren voor autonoom rijdende auto’s kunnen integreren.

De techniek klinkt als toekomstmuziek en voor sommige onderdelen die de onderzoekers voor ogen hebben, klopt dat ook: de realisatie van de techniek gaat in fases en bepaalde medische toepassingen bijvoorbeeld, zullen nog even moeten wachten. Maar dan kunnen we er ook in de gezondheidszorg van profiteren en zullen we medische apparatuur aangedreven door zonnecellen hebben, die je bloedsomloop stimuleren en er zelfs voor zorgen dat je (weer) een hartslag krijgt. Ondertussen doen we het met de toepassingen die al redelijk snel geïmplementeerd kunnen worden en dat zijn er behoorlijk wat. “Onze bedoeling is dat we de opbrengst van zonne-energie gingen maximaliseren en het gebruik in verschillende disciplines combineren. Daar waren een aantal randvoorwaarden voor. Ten eerste was het noodzakelijk dat we zonnecellen ontwikkelden die werkelijk op ieder oppervlak zouden functioneren. En dat is gelukt”, verklaart Isabella. Zo dacht het team aan flexibele zonnecellen in de bekleding van je bank die elektriciteit en warmte in je huiskamer kunnen genereren en kunnen we in de toekomst als het goed is, ook de ventilatoren en parasols weg mikken: de ramen in je woonkamer kunnen zelf het daglicht, koeling en zonwering regelen door middel van geïntegreerde zonnecellen in het raam.

Op dit moment worden zonnecellen voornamelijk gebruikt om elektriciteit op te wekken. Zonde, volgens de onderzoekers, want je kunt er zoveel meer mee. “Stel je voor dat er op je dak zonnepanelen zijn, die gedurende de dag, niet altijd evenveel zonlicht vangen. Dan werpt er weer een boom schaduw of verdwijnt de zon een poosje achter een flat. Dan is het handig als die zonnecellen op je dak met elkaar zouden kunnen communiceren en informatie aan elkaar kunnen doorgeven en ontvangen. En dat kan. Als zonnecellen in de toekomst even in de schaduw liggen, kunnen ze die informatie registreren en doorgeven. Zo kan er dus informatie worden doorgegeven als: ‘hey, ik zit nu even in de schaduw, als jij extra zonlicht op jouw positie daar opvangt, bewaar dat dan voor mij, want ik kan nu zelf even niet genoeg zonneenergie op wekken. Zo werken je zonnepanelen op je dak dus optimaal, simpelweg omdat ze samenwerken”, aldus Isabella. Volgens Isabella en zijn collega’s, kon een beetje slimme zonnecel nog wel iets meer, dus ze werkten ook aan apparatuur, die zelf beslissingen kan maken. “De zonnepanelen die we nu gebruiken zijn statisch. Wij hebben toepassingen ontwikkeld waarmee de zonnecellen zelf registreren of er schaduw is of andere zonlichtverminderende factoren. Zij kunnen op basis van die informatie ook bepalen of er in een andere positie wel optimaal zonlicht verwerkt kan worden. Die informatie gebruiken ze om zelf te besluiten in welke stand zijzelf of de met hen verbonden zonnecellen moeten gaan staan. Ook dat zal zorgen voor een optimaal rendement.” Naar de leverancier rennen voor deze zonnepanelen of ramen, kan nog niet, maar Isabella meent dat dit geen decennia gaat duren. “De slimme zonnecel die communiceert, samenwerkt, besluit en op ieder oppervlak past, bestaat. De complexiteit van de toepassing bepaalt, hoelang het gaat duren voordat we van die toepassing gebruik kunnen maken, maar binnen een paar jaar zouden we al voldoende toepassingen moeten hebben om onze opbrengst uit zonnecellen voorgoed te maximaliseren. (Scientias)