Onderzoekers én studenten werken met real-time energiedata in nieuw Living Lab
Zeecontainer vol zonnepanelen
Op 11 september opent de Universiteit Utrecht het Lumifield, een uniek Living Lab waar onderzoekers én studenten zonnepanelen testen onder echte Nederlandse weersomstandigheden. Het doel van het nieuwe lab is om uit te vinden wat wel en niet werkt in de Nederlandse praktijk, en zo bij te dragen aan duurzamere zonne-energie.
Hoeveel stroom wekt een zonnepaneel op een balkon op het noorden eigenlijk op? En wat gebeurt er met de opbrengst als het paneel een andere kleur heeft? Dat soort vragen staan centraal bij het Lumifield op Utrecht Science Park, in het leven geroepen door Eline Hutter, universitair docent bij het Institute for Sustainable and Circular Chemistry, en Sara Mirbagheri Golroodbari, universitair docent bij het Copernicus Instituut.
Nederlands klimaat
“Als je een zonnepaneel wil aanschaffen, geven fabrikanten vaak een vermogen op dat onder standaard testcondities wordt gemeten,” vertelt Hutter, “Maar deze testcondities zijn gebaseerd op de Verenigde Staten. In Nederland hebben we een heel ander klimaat: de zon staat hier veel lager en bovendien is er bewolking en schaduw. Het Lumifield laat ons zien hoeveel energie zonnepanelen hier écht opbrengen.”
Fabrikanten testen zonnepanelen bijna altijd onder standaaard testcondities, maar die zijn gebaseerd op de Verenigde Staten. Het Lumifield laat ons zien hoeveel energie zonnepanelen in Nederland écht opbrengen.
Een zeecontainer vol data
Het Lumifield ziet eruit als een zeecontainer, maar dan volgehangen met zonnepanelen. Aan de zijkanten zijn panelen in alle windrichtingen bevestigd; op het dak staan verschillende varianten, waaronder exemplaren in kleuren die beter passen bij Nederlandse daken. “Gemeenten staan soms geen zwarte panelen toe,” legt Hutter uit. “De terracotta panelen die we gaan testen bij het Lumifield zijn ongeveer dezelfde kleur als veel Nederlandse daken. Maar wat doet zo’n kleur met de opbrengst?”
Voor de container staat ook een stalen frame met bifaciale panelen, die licht opvangen van beide kanten. Binnenin de container zit alle elektronica voor de metingen. Elke vijftien minuten registreert het systeem hoe de panelen presteren, samen met gegevens van een miniweerstation.
E = hc/λ
Op de zijkant van de container staat een bekende natuurkundige vergelijking: E = hc/λ. Het is een verwijzing naar de basisprincipes van zonne-energie. Zonlicht bestaat uit alle kleuren van de regenboog, en in het begin van de 20e eeuw ontdekte Max Planck hoe de energie (E) van licht samenhangt met de golflengte (λ), oftewel de kleur. De formule laat zien dat elke kleur licht een andere hoeveelheid energie draagt.
Real-time data
Het Lumifield is niet alleen een onderzoeksfaciliteit, maar ook een klaslokaal. Studenten in de mastervakken over zonne-energie en data science werken met de live-data van het lab. “Ze zien met eigen ogen wat weersomstandigheden doen met de opbrengst van zonnepanelen,” zegt Hutter. “Dat maakt de theorie een stuk concreter.” Studenten gebruiken de dataset bijvoorbeeld om vragen te beantwoorden als: Is het rendabel om panelen op het westen te plaatsen voor meer avondzon? Of kun je beter een variabel energiecontract nemen dan een vast contract?
Studenten werken met livedata van het lab. Zo zien ze met eigen ogen wat weersomstandigheden doen met de opbrengst van zonnepanelen.
Eisen in de praktijk
Voor Hutter is het project ook een kans om de brug te slaan tussen fundamenteel materiaalonderzoek en praktische toepassingen. “Normaal gesproken doe ik onderzoek naar nieuwe materialen. Dat werk is heel fundamenteel en loopt zo’n twintig jaar vooruit op de praktijk. Door het Lumifield snap ik beter welke eisen er in de praktijk belangrijk zijn.”
Op 11 september wordt het Lumifield officieel geopend.
Over Eline Hutter
Eline Hutter is universitair docent bij het departement Scheikunde. Haar onderzoek richt zich op het ontwikkelen van nieuwe materialen die zonlicht efficiënt kunnen omzetten in elektriciteit, zonder gebruik te maken van giftige of schaarse componenten. Ze onderzoekt hoe deze materialen reageren op licht, om zo veilige en duurzame alternatieven te vinden voor bestaande zonnepanelen. Als docent geeft ze vakken gerelateerd aan vaste stoffen, materialen en zonnecellen.