Om het gebruik van fossiele brand- en grondstoffen op termijn uit te faseren zullen huishoudens en diensten, de industrie en transport grotendeels of zelfs volledig moeten overschakelen op duurzaam opgewekte elektriciteit. Deze transitie naar hernieuwbare elektriciteit vergt enorme inspanningen en investeringen. Om dit op een betaalbare manier te realiseren ontwikkelt TNO technologieën en concepten die de kosten van het opwekken van elektriciteit uit zon en wind drastisch verlagen en de opbrengst verhogen.
Offshore windenergie en zonne-energie zijn voor Nederland de belangrijkste duurzame energiebronnen. Het aantal windparken op zee neemt de komende tijd fors toe en in 2050 moeten ze zo’n 800 petajoule aan hernieuwbare elektriciteit opwekken. Wind op land is dan goed voor een kleine 200 PJ en zonne-energie voor nog eens 600 PJ. Deze enorme hoeveelheden CO2-vrije elektriciteit moeten steeds op het juiste moment en tegen de laagst mogelijke kosten beschikbaar zijn voor de eindgebruikers.
TNO doet op veel terreinen onderzoek en ontwikkelt nieuwe methoden om de prestaties van zonnecellen en zonnepanelen te verhogen en de productiekosten te verlagen. Meer dan de helft van alle zonnepanelen wereldwijd bevat technologie die door TNO is ontwikkeld. Deze unieke kennispositie breiden we voortdurend uit om het gebruik van zonne-energie fors te laten groeien. We zijn er de laatste jaren in geslaagd het rendement van verschillende typen zonnecellen en de modules waarin ze zijn verwerkt op te voeren en de productiekosten te verlagen. Wat we in het lab ontwikkelen proberen we, in samenwerking met het bedrijfsleven, zo snel mogelijk industrieel toepasbaar te maken en op te schalen.
De afgelopen jaren hebben we enorme stappen gezet met de ontwikkeling van zonnepanelen die op een visueel aantrekkelijke manier zijn verwerkt in gevels van gebouwen, in geluidsschermen langs de weg en het spoor, in het wegdek en zelfs in dak en motorkap van de Nederlandse wereldprimeur van de zon aangedreven auto Lightyear One. Dat betekent niet alleen groei van de totale opbrengst van hernieuwbare elektriciteit in de vorm van zonne-energie, maar is tevens een stimulans voor het bedrijfsleven om innovatieve producten te maken die daaraan bijdragen. Deze geïntegreerde zonnemodules zullen regionaal geproduceerd worden en bieden hierdoor een uitgelezen kans de volledige waardeketen in Europa te ontwikkelen. Ook moeten we zoveel mogelijk van het beschikbare oppervlak gebruiken voor het integreren van zonnecellen: wegen, daken, gevels maar ook ecologisch verantwoord op agrarische grond, binnenwater en zee. Meervoudig ruimtegebruik is hier het uitgangspunt. Met de sterke groei van zon pv wordt ook hoogwaardige recycling van zonnepanelen een belangrijk aandachtspunt,.
Ook op het gebied van windenergie volgen de innovaties elkaar in hoog tempo op. Dat is ook hard nodig om het doel te halen van elf gigawatt aan opgesteld vermogen aan wind op zee in 2030, goed voor het elektriciteitsverbruik door zo’n zeven miljoen huishoudens. We lopen wereldwijd voorop met kennis en expertise over het ontwikkelen van windturbines en windparken. Ook hier gaat het om een combinatie van het optimaliseren van de energieopbrengst en verlagen van de kosten van productie en onderhoud. De huidige generatie windturbines wordt in hoog tempo vervangen door nieuwe die veel groter efficiënter zijn en die ook bij minder wind nog veel elektriciteit opwekken. Samen met nationale en internationale partners zijn we actief in projecten om bijvoorbeeld de aerodynamica te verbeteren en windparken te optimaliseren. Voor General Electric (GE) Renewable Energy voeren we een uitgebreid testprogramma uit aan de Haliade-X, de grootste windturbine ter wereld, waaruit moet blijken of deze aan alle wettelijke eisen voldoet. Met eigen technologie berekenen we de ideale positie van windturbines ten opzichte van elkaar in parken op zee.
Het aanbod van hernieuwbare elektriciteit uit wind en zon fluctueert sterk. Dat vraagt om flexibiliteit: zoveel mogelijk energie gebruiken wanneer die beschikbaar is. Naast management van de vraag naar elektriciteit kan opslag en conversie naar andere energiedragers zoals waterstof hierbij een rol spelen. Daarnaast is het de vraag hoe de grote hoeveelheid duurzaam opgewekte energie over de huidige infrastructuur kan worden getransporteerd. Gedeeltelijke omzetting van elektriciteit in waterstof kan hiervoor een oplossing zijn. Deze flexibiliteit stelt energiemaatschappijen in staat om elektriciteit te leveren waar die het meeste opbrengt en tegelijkertijd congestie te voorkomen. TNO doet onderzoek naar technologieën om de duurzaam opgewekte energie efficiënt te benutten en vraag en aanbod te balanceren.
