Koning Willem-Alexander en koningin Maxima onthullen een zonneauto tijdens hun bezoek aan Goor in de provincie Overijssel.
Koning Willem-Alexander en koningin Maxima onthullen een zonneauto tijdens hun bezoek aan Goor in de provincie Overijssel. © ANP

'Vergeet windenergie, zet in op zonnecellen'

De windturbine is uit-ontwikkeld, de zonnecel nog lang niet, stelt wetenschapsjournalist Joost van Kasteren. Een pleidooi voor een nieuw 'Apollo-project'.

 
Onderzoekers aller landen, verenig u nogmaals

Een paar weken geleden drukte de Nederlandse Energie Maatschappij ons nog eens met de neus op het al langer bekende feit dat groene elektriciteit voor een groot deel bestaat uit 'grijze' elektriciteit die met een in Noorwegen gekocht certificaat is omgekat. Het achterliggende probleem is dat duurzame energiebronnen nog lang geen alternatief zijn voor olie, gas en steenkool en zelfs niet voor dure kerncentrales. Dat heeft niet alleen te maken met de kosten van duurzame energie-opwekking, maar ook met andere barrières zoals een snel wisselend aanbod van elektriciteit uit zon en wind en - wat biomassa betreft - de concurrentie met de productie van voedsel.

Een forse barrière is ook het cijferfetisjisme rond duurzame energie en dan vooral de doelstelling dat 16 procent van in 2020 gebruikte energie uit duurzame bronnen afkomstig moet zijn. Streefcijfers zijn nodig om mensen en instanties in beweging te krijgen, maar als streefcijfers een doel op zichzelf worden kunnen ze leiden tot perversiteiten. Zo berichtte The Wall Street Journal onlangs dat waardevolle moerasbossen in North Carolina worden omgehakt om onze Europese elektriciteitscentrales van biomassa te voorzien. In eigen land worden de komende jaren enkele miljarden besteed aan onrendabele windmolens op land en in zee, waarmee de uitstoot van CO2 hooguit met een procent of vijf vermindert.

In plaats van miljarden te besteden aan subsidies voor bouwen en plaatsen van windmolens, zonnepanelen en biovergisters, kunnen we onze miljarden beter besteden aan onderzoek en ontwikkeling om duurzame energie goedkoper te maken. Veel goedkoper: om de gedachten te bepalen, een cent per kilowattuur, dat wil zeggen ruim onder de kostprijs van elektriciteit uit steenkool (2 à 5 cent) of uit aardgas (3 à 6 cent). Zo'n superlage prijs is echter noodzakelijk om te compenseren voor de kosten die een omschakeling naar een ander systeem van energievoorziening met zich meebrengt. Bovendien wordt het dan rendabel om tijdelijk overtollige elektriciteit te benutten om het teveel aan CO2 in de atmosfeer via elektrolyse om te zetten in vloeibare brandstoffen.

Zonne-energie
Zoals het er nu uitziet, biedt zonne-energie de beste kansen om de kostprijs per kilowattuur met factoren te verlagen. Een technologische sprong voorwaarts zit er bij windturbines niet in omdat de technologie is uitontwikkeld en omdat de energie- inhoud van stromende lucht nu eenmaal betrekkelijk gering is. Biomassa brengt, naast concurrentie met voedsel, een ander bezwaar met zich mee, namelijk dat planten tamelijk inefficiënt zijn als het gaat om het omzetten van zonlicht in brandstof. Een technologische sprong voorwaarts is zeker mogelijk dankzij ontwikkelingen in de systeembiologie, maar dan nog blijft het rendement gering.

Het rendement van zonnecellen ligt nu al rond de 18 procent. Geavanceerde zonnecellen die nu in de laboratoria worden beproefd, hebben een rendement van 40 procent en meer. Zelfs dan zijn de kosten van een kilowattuur uit zonne-energie momenteel echter nog ongeveer twee keer zo hoog als die van een kilowattuur die wordt opgewekt door het verbranden van steenkool.

Ontwikkelingen in de nanotechnologie maken dat de efficiency van zonnecellen de komende jaren in een rap tempo zal toenemen. Een paar voorbeelden: 'Black silicon' is een materiaal dat vooral bestaat uit miljarden gaatjes per vierkante centimeter waarin het licht wordt gevangen. Daardoor neemt het rendement van de zonnecel met sprongen toe. Een ander voorbeeld is de 'nano-sandwich', waarbij een organische zonnecel het 'beleg' vormt tussen twee metalen 'boterhammen'. Ook hierdoor wordt meer licht gevangen. Een bijkomend voordeel is dat de materialen waarvan de cel is gemaakt, goedkoop zijn en ruim beschikbaar. Een laatste voorbeeld is de ontwikkeling van nano-kristallen die zonlicht omzetten in elektriciteit. Opgelost in een vloeistof kunnen ze als muurverf op allerlei oppervlakken worden aangebracht. Twee draadjes, en je schutting levert stroom.

Georkestreerde inspanning
Hoewel de aanzetten er zijn, gaat die technologische sprong voorwaarts niet vanzelf. Er is een meer georkestreerde inspanning nodig van onderzoekers en ingenieurs en van overheden en bedrijven, vergelijkbaar met het Apollo-project om een man op de maan te zetten. En ook weer veilig thuis te brengen trouwens. In de acht jaar tussen de oproep van president Kennedy en de 'small step' van Neil Armstrong waren bijna een half miljoen mensen en 20 duizend bedrijven en kennisinstellingen betrokken bij het project. De totale kosten bedroegen circa 24 miljard dollar, 100 miljard in dollars van nu. Zoveel hoeft de superefficiënte zonnecel waarschijnlijk niet te kosten, maar waarschijnlijk wel wat meer dan de paar miljoen euro die er nu voor is uitgetrokken.

Geld alleen is echter niet genoeg om de beoogde 'giant leap' te maken, leert het Apollo-project. Zo'n project kan pas slagen als de knapste koppen bereid zijn om hun denkkracht en creativiteit te richten op de vraag hoe je zo goedkoop mogelijk en op grote schaal zonlicht kunt omzetten in elektriciteit. Het is eerder vertoond. In 1939 namen de natuurkundigen Leo Szilard en Albert Einstein het voortouw voor het Manhattan-project, een georkestreerde inspanning die uiteindelijk de atoombom op zou leveren. Ook de speurtocht naar het Higgsdeeltje (kosten circa 6 miljard) is een voorbeeld van zo'n collectieve inspanning.

Daarom ingenieurs en onderzoekers aller landen, verenig u nogmaals en verjaag het spook van de klimaatverandering door binnen tien jaar met een goedkope techniek om zonlicht om te zetten in elektriciteit en vloeibare brandstoffen. En overheid, hou op met het subsidiëren van bestaande, onrendabele technieken en stop ons belastinggeld liever in een 'zon-op-aarde-project'.

Joost van Kasteren is wetenschapsjournalist.