Fotovoltaïsche conversie (zonnestroom): van niche naar impact · 2017. 9. 14. · Fotovoltaïsche conversie (zonnestroom): van niche naar impact Wim Sinke ECN Solar Energy, UvA,

www.ecn.nl

Fotovoltaïsche conversie (zonnestroom):

van niche naar impact Wim Sinke ECN Solar Energy, UvA, AMOLF, TKI Urban Energy

en European Technology and Innovation Platform for Photovoltaics

NNV Symposium Energie en Klimaat

Uithof, Utrecht

9 juni 2017

Inhoud

• Zonnestroom: uitdaging en kans

• Technologieën

• Kosten en markt

• One size (no longer) fits all

• Een blik in de toekomst

2

Inhoud


• Technologieën

• Kosten en markt



3

Zonnestroom: van alle markten thuis

Volume met en door diversiteit

4

Ameland

Mayersloot (Langedijk)

Waka Waka Bolivia

Lisse

Zonnestroom in Nederland:

Trendzettende toepassingen

Op zoek naar nieuw mogelijkheden

5

Artist impression A37 (Studio Marco Vermeulen)

Floatovoltaics (Sunfloat, Tempress en ECN)

Mondiale ontwikkeling zonnestroom

Wat is bereikt?

1980 vandaag:

• Rendement zonlicht elektriciteit: 2x

• Systeemprijzen: 50x

• Jaarlijkse markt & totaal geïnstalleerd vermogen: 10.000x

• Bijdrage aan elektriciteitsverbruik: 0% 2%

• Bewijs van betrouwbaarheid en levensduur

• Keuze aan technologieën en producten

6

“Bold thinking” is nodig

7

Mondiale ontwikkeling zonnestroom

Wat staat ons nog te doen?

vandaag z.s.m.:

• Rendement zonlicht elektriciteit: ≥ 2x

• Systeemprijzen: ≥ 3x

• Totaal geïnstalleerd vermogen: > 100x

• Bijdrage aan electriciteits energieverbruik > 20% (50%?)

• Betrouwbaarheid, levensduur en duurzaamheid

bij zeer lage kosten

• Technologieën en oplossingen voor ieder gebruik

8

Inhoud


• Technologieën

• Kosten en markt



9

Wat is er te koop?

10

Concentratorgebruik (zonvolgend) (mondiaal marktaandeel

Zonnestroomtechnologieën in de markt

11

Zonnestroomtechnologie in de

markt: silicium al ruim 50 jaar marktleider

12

Silicium zonnecel:

eenvoud en volume zijn moeilijk te verslaan

13

180 m

Rendement commerciële panelen:

geleidelijke maar robuuste toename

14

0

5

10

15

20

252

00

0

20

02

20

04

20

06

20

08

20

10

20

12

20

14

20

16

20

18

20

20

Effi

cie

ncy

(%

)

Year

Wafer silicon - high endmonoWafer silicon -mainstream monoWafer silicon -mainstream multiThin-film CIGS

Thin-film CdTe

Thin-film aSi/µcSi

Thin-film aSi

silicon

thin films

www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg

Best research-cell efficiencies: the foundation of module efficiency improvement

Nu een interactieve versie op: http://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cells

http://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cellshttp://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cellshttp://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cellshttp://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cellshttp://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cellshttp://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cellshttp://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cellshttp://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cellshttp://spectrum.ieee.org/static/interactive-record-breaking-pv-cells

Recordcellen: complexe

architecturen om verliezen te minimaliseren

Albert Polman, Mark Knight, Erik C. Garnett, Bruno Ehrler, Wim C. Sinke, Science 15 Apr 2016: Vol. 352, Issue 6283, DOI: 10.1126/science.aad4424

kristallijn- silicium cellen

dunne- film cellen

Streven naar perfectie:

recordcellen

Albert Polman, Mark Knight, Erik C. Garnett, Bruno Ehrler, Wim C. Sinke Science 15 Apr 2016: Vol. 352, Issue 6283, DOI: 10.1126/science.aad4424 http://subsites.amolf.nl/lmpv/shockley-queisser/

Streven naar perfectie:

commerciële modules in perspectief

Albert Polman, Mark Knight, Erik C. Garnett, Bruno Ehrler, Wim C. Sinke Science 15 Apr 2016: Vol. 352, Issue 6283, DOI: 10.1126/science.aad4424 http://subsites.amolf.nl/lmpv/shockley-queisser/

Naar hogere rendementen

Eerste stap: versmallen van de lab/fab kloof

19

0

5

10

15

20

252

00

0

20

02

20

04

20

06

20

08

20

10

20

12

20

14

20

16

20

18

20

20

Effi

cie

ncy

(%

)

Year


Thin-film CdTe

Thin-film aSi/µcSi

Thin-film aSi

silicon

thin films

silicium silicon

thin films


Eerste stap: versmallen van de lab/fab kloof

20

0

5

10

15

20

252

00

0

20

02

20

04

20

06

20

08

20

10

20

12

20

14

20

16

20

18

20

20

Effi

cie

ncy

(%

)

Year


Thin-film CdTe

Thin-film aSi/µcSi

Thin-film aSi

silicon

thin films

silicium silicon

thin films

Praktische grens voor modules van één materiaal

Waar wordt aan gewerkt?

• Hoog-rendementconcepten

• Lage-kostenconcepten

& technologieën voor nieuwe toepassingen

UCLA (VS)

UCLA


Volgende stap: tandems?

22

0

5

10

15

20

252

00

0

20

02

20

04

20

06

20

08

20

10

20

12

20

14

20

16

20

18

20

20

Effi

cie

ncy

(%

)

Year


Thin-film CdTe

Thin-film aSi/µcSi

Thin-film aSi

silicon

thin films

silicium silicon

thin films

hybride tandems? (silicium met

speciale dunne film)

Inhoud


• Technologieën

• Kosten en markt



23

Leercurve zonnepanelen:

effecten van volume en innovatie

24

“Game-changing” kostenverlaging

25

“Game-changing” kostenverlaging

www.bloomberg.com/news (29 oktober 2014)

Prijsontwikkeling zonnestroom-

daksystemen (Duitsland)

28

(Bron: Fraunhofer ISE)

-75%

Indicatieve ontwikkeling opwekkosten

zonnestroom (Nederland) Diverse systeemgroottes en –typen en financieringsmodellen

29

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

1985 1995 2005 2016 2025 2035 2045

Op

wek

kost

en (

€/k

Wh

)

Jaar

Hoog

Laag

Indicatieve ontwikkeling opwekkosten

zonnestroom (Nederland) Diverse systeemgroottes en –typen en financieringsmodellen

30

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

1985 1995 2005 2016 2025 2035 2045

Op

wek

kost

en (

€/k

Wh

)

Jaar

Hoog

Laag

Verleden of toekomst omarmen?

31

Banen in hernieuwbare energie

Zonnepanelen wereldwijd:

Dutch technology inside

Nederlandse productietechnologie voor de mondiale PV-sector (voorbeelden)

33

Tempress

Levitech

Nieuwe technologie voor de

wereldmarkt: NL industrie samen met ECN

34

Metal Wrap-Through (MWT) cel

Tweezijdig werkende cel

Interdigitated Back-Contact (IBC) cel

voorzijde

Solliance: perovskietcellen en

-modules: voor enkel en tandemgebruik

• Bijvoorbeeld CH3NH3PbX3 (X = Br, I en/of Cl)

• Printbaar

36

Perovskiet minimodule

Wereldwijd jaarlijks bijgeplaatst

vermogen (in gigawatt-piek; GWp)

37

300

Wereldwijd geïnstalleerd vermogen (GWp)

Geinstalleerd vermogen NL (in MWp)

Bijdrage PV aan elektriciteitsvraag

40 Bron: IEA PVPS (2017)

Meer dan daken

Groeiscenarios PV in NL

Voor elektriciteit (incl. opslag) en warmte

PV-bijdragen aan NL energiesysteem (indicatief)

• NL 2016: 2 GWp 2% van elektriciteitsgebruik

• EU gemiddelde 2015 3% (DE, IT, GR: 7-8%)

• NL 2020: 6 GWp (40 km2 panelen) 5%

• NL 2023: 10-12 GWp (60 km2) 8-10%

• NL 2030: 20-30 GWp (100 km2)

• Langere termijn: >150 GWp (>500 km2)

Voor elektriciteit (incl. opslag), warmte en brandstoffen (P2X)

Inhoud


• Technologieën

• Kosten en markt



45

Lage opwekkosten maken

nieuwe toepassingen mogelijk

• Van laagste kosten naar hoogste waarde

• Producten in soorten en maten

• Zonnestroom voor elektriciteit én warmte én brandstoffen (ook via import)

46

Vormvrijheid

47

Julianadorp Foto Paul Pex

http://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detail

http://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detailhttp://energieanders.nl/trienergia-driehoek-paneel-100wp-detail

Esthetische kwaliteit

Exasun

Heijmans/AERspire

ZEP BV

Flexibiliteit

HyET Solar (NL) / BrummenEnergie

Meer kleuren

Stroom uit ramen

Physee PowerWindow (NL)

Oplossingen voor plaatsen ‘met een vlekje’

Prototype van schaduwlineaire module (ECN)

Van opwekkosten naar waarde

van elektriciteit

53

Eneco CrowdNett

Inhoud


• Technologieën

• Kosten en markt



54

COP21, Paris

z.s.m.

Van zon naar zon

Terug naar normaal

-2000 0 2000 4000 6000

Geb

ruik

van

fo

ssie

le b

ran

dst

off

en

Jaar

wij, nu

tijdperk van de zon

tijdperk van de zon

http://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpg
http://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpghttp://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpghttp://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpghttp://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpghttp://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpghttp://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpghttp://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpghttp://www.fototavling.nu/ExternaSkript/bidrag/kontraster/large/large_catch-the-sun-4311.jpg

Documents

Fotovoltaïsche conversie (zonnestroom): van niche naar impact · 2017. 9. 14. · Fotovoltaïsche conversie (zonnestroom): van niche naar impact Wim Sinke ECN Solar Energy, UvA,