De zon laadt je lamp niet zomaar op

Met zonnecellen je bedlampje opladen, dat klinkt mooi. Maar ontwerpers weten vaak niet hoe je daar handig gebruik van maakt....

Daar lig je dan. De Ikea-leeslamp op zonne-energie staat donker op het nachtkastje. Volgens de instructies zou hij in negen uur opgeladen moeten zijn, maar dat is hem nog nooit gelukt. Als het meezit heeft hij daar een dag of twee voor nodig, in de zomer, in volle zon. Als het tegenzit een week. Waar ging het mis?

Bij het ontwerpen, zegt Nils Reich, onderzoeker aan de Universiteit Utrecht. ‘Ontwerpers weten meestal niet hoeveel energie zonnecellen genereren, en onder welke omstandigheden. Het is een stuk minder makkelijk dan het lijkt.’

Reich promoveert over anderhalve week op een rekenhulp voor architecten en productontwerpers die zonnecellen willen gebruiken. Broodnodig, zegt de Duitse onderzoeker. ‘Dan kunnen ze zich concentreren op hun echte werk: mooie of handige producten ontwerpen.’

Zijn promotieonderzoek richt zich op twee groepen gebruikers van de zon: architecten en productontwerpers. Nu komen zonnecellen vaak min of meer achteraf op de beschikbare plekken, terwijl ontwerpers daar al in een veel vroeger stadium mee bezig zouden moeten zijn. ‘Dan kan je veel meer experimenteren’, zegt Reich, die zelf met Delftse ontwerpers al een draadloze muis op zonlicht bedacht. ‘Ontwerpers moeten vaak nog leren de zon te gebruiken.’ Wat gebeurt er als de cellen daar komen, op de zijkant van die koeltas? Wat levert dat op? Wat betekent dat voor het gebruik?

De door hem ontwikkelde software is een toevoeging op driedimensionale ontwerpprogramma’s als autocad. Daarin laat Reich nu de zon schijnen. Bij de huizen en producten is te zien waar de schaduwen vallen, en onder welke hoek het licht invalt. ‘Het zijn bestaande algoritmen’, zegt Reich. ‘In animatiefilms als Shrek schijnt de zon ook. De schaduwen worden voortdurend uitgerekend.’

Het rekenmodel dat hij in de 3-D software heeft geïntegreerd is gebaseerd op variabelen, die niet iedere ontwerper in zijn hoofd zal hebben. Eén: het verband tussen locatie en lichtopbrengst. In de volle zon vang je wel 1.000 watt per vierkante meter, in de schaduw is dat nog 100 watt, in huis is dat weer tien keer zo weinig en bij kunstlicht haal je nog maar een paar watt. Twee: het rendement. Van die watten per vierkante meter houd je hooguit 20 procent over, maar ook hier geldt weer: binnen is dat nog minder dan buiten. Drie: de keuze tussen kristallijn en amorf silicium, die bij verschillende soorten licht hun optimum hebben. En dan zijn er nog factoren als de zogeheten donkerdiode recombinatiestroom, in verband met de parallelle weerstand. Daarmee berekent Reichs programma de opbrengst, en dan weet je hoeveel stroom je krijgt.

Reich: ‘Als je zelf met dit soort dingen aan de slag moet, schrik je je rot. O, zo makkelijk is het dus helemaal niet. Dan verliezen ontwerpers hun enthousiasme, en voelen ze zich onzeker. Dat probeer ik te voorkomen.’

Neem dit mobieltje, zegt hij. ‘Stel dat je daarvan de achterkant met zonnecellen zou bedekken...’ Hij begint te rekenen, het denkwerk dat hij de ontwerpers wil besparen. 20 vierkante centimeter, volle zon, dat is 100 milliwatt per vierkante centimeter, 20 procent rendement. ‘Dat wordt tien uur opladen in volle zon. Misschien vind de ontwerper dat te lang. Dan kan hij gaan denken aan een uitschuifbaar plaatje met extra panelen om het oppervlak te vergroten.’

Reich hoopt dat er dankzij zijn model ‘minder niet-werkende producten op de markt komen’. Te vaak worden er zomaar wat cellen in een product gestopt. ‘Zeker bij massaproducten als bedlampjes maak je zo veel ontevreden mensen. Dat is slecht voor het imago van zonne-energie.’

Je moet ook geen magie verwachten van zonnecellen, zegt hij. ‘Ze werken volgens de wetten van de natuur. Die kun je als ontwerper niet veranderen.’

En dan zijn er nog de wetten van de markt, die wel bij te sturen zijn, hoopt Reich. Want volgens die wetten moeten zonnecellen zo goedkoop mogelijk worden geproduceerd. Voor kleine oppervlakten, zoals op lampjes, willen fabrikanten nog wel eens het afval gebruiken dat bij de productie van grotere panelen ontstaat. Dat afval, van de randen van de grote siliciumplakken, bevat meer verontreinigingen en heeft daardoor een lagere opbrengst. ‘Maar dat is niet te zien’, zegt Reich. Daarom zou er een standaardisatie of normering moeten komen, is een van de aanbevelingen in zijn proefschrift.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden