nieuws

Nieuwe zonnepanelen produceren direct groene waterstof

R&D

Na 10 jaar onderzoek en ontwikkeling, stellen onderzoekers van de Belgische universiteit KU Leuven met een speciaal zonnepaneel waterstofgas uit vocht in de lucht te kunnen maken.

Nieuwe zonnepanelen produceren direct groene waterstof

Tekst: Maarten Legius

Er was 10 jaar ontwikkeling voor nodig, maar inmiddels zou uit één zonnepaneel tot 250 liter waterstof per dag kunnen worden geproduceerd. Volgens het onderzoeksteam van professor Johan Martens betreft het een wereldrecord. Twintig van deze waterstof producerende zonnepanelen kunnen een gezin gedurende een jaar van voldoende stroom en warmte voorzien.

Rechtstreeks waterstof maken   

Normaal gesproken zet een standaard zonnepaneel 18 tot 20 procent van de zonne-energie om in elektrische energie. Als je vervolgens met die opgewekte energie ook nog water moet splitsen in waterstof en zuurstof, dan gaat er door omzettingsverliezen veel energie verloren. De onderzoekers zouden dat rendementsprobleem hebben opgelost met een zonnepaneel dat via een chemisch proces direct waterstof maakt. Met het Leuvense zonnepaneel (1,6 m²) zou 15 procent van het zonlicht rechtstreeks worden omgezet in waterstofgas.    

Op zoek naar waterstofmoleculen   

“Het is eigenlijk een unieke combinatie van fysica en chemie. In het begin hadden we 0,1 procent opbrengst en moesten we echt zoeken naar die waterstofmoleculen, ” zo vertelt professor Martens aan de redactie van VRT Nieuws, “Vandaag zie je de waterstofmoleculen in bellen naar boven komen. Dus dat is tien jaar werken, altijd maar verbeteren, de problemen zoeken. Zo kom je uiteindelijk tot iets dat effectief kan werken.”    

250 liter waterstof per dag   

“Over een heel jaar genomen produceert het paneel gemiddeld 250 liter per dag” zegt onderzoeker Jan Rongé, “Met 20 van die panelen kun je een jaar zonder elektriciteit of gas van het net leven. Als je er nog eens 20 bijdoet kun je er ook een heel jaar met een auto op waterstof rijden.” Dat rendement lijkt onwaarschijnlijk hoog, maar bij navraag bevestigt professor Martens: “Het omzettingsrendement is inderdaad zeer hoog: 80 – 90 procent. Veel hoger dan commerciële elektrolysetoestellen.”  

In het midden professor Johan Martens

De basis van de technologie lijkt zich te concentreren rond een katalysator (twee kamers gescheiden door een membraan).

Energiedichtheid van waterstof  

De energiedichtheid van waterstof bij 1 bar is ongeveer 11 kJ per liter. Bij gemiddeld 250 liter per dag bij atmosferische druk (normale aardse omstandigheden, red.)  zou een zonnepaneel per jaar circa 1000 MJ (250 liter x 365 dagen x 11 kJ per liter) aan waterstof produceren. Omdat een kilowattuur gelijk is aan 3,6 MJ, zou het paneel per jaar 278 kWh aan waterstof maken. Met twintig panelen kom je dan op ruim 5500 kWh.   

Katalysator  

De basis van de technologie lijkt zich te concentreren rond een katalysator (twee kamers gescheiden door een membraan). In 2017 kwam de universiteit al naar buiten met een dergelijk apparaat. “Aan de ene kant wordt lucht gezuiverd, terwijl aan de andere kant waterstofgas wordt geproduceerd uit een deel van de afbraakproducten. Dat waterstofgas kan worden opgeslagen en later als brandstof worden gebruikt,” zo verklaarde professor Sammy Verbruggen (UAntwerpen / KU Leuven) in 2017, “In het verleden werden dergelijke cellen vooral gebruikt om waterstof te winnen uit water.”  

Energie opslaan in waterstof  

De processen die aan de basis liggen van de technologie zouden vergelijkbaar zijn met die van zonnepanelen. Het verschil is dat er niet rechtstreeks elektriciteit wordt geproduceerd, maar lucht wordt gezuiverd terwijl de opgewekte energie wordt opgeslagen in waterstofgas.  

Praktijktest waterstofpanelen 

De hoge verwachtingen zijn geschapen. Inmiddels staat er een eerste praktijktest op de planning. In de Belgische gemeente Oud-Heverlee wordt de woning van energiedeskundige Leen Peeters reeds gebruikt als een energielaboratorium, met onder meer zonnepanelen, zonnecollectoren en vele accu’s voor energieopslag. Het goed geïsoleerde huis wordt verwarmd met een warmtepomp. Daar komen nu in een praktijkproef 20 zogeheten waterstofpanelen bij. De in de zomer geproduceerde waterstof kan dan worden opgeslagen en in de winter worden omgezet naar elektriciteit en warmte.   

Geen dure componenten   

Voor Martens en zijn team is dit proefproject een belangrijke mijlpaal: “We wilden iets duurzaams ontwerpen dat betaalbaar is en overal kan worden ingezet. We werken met goedkope grondstoffen en we hebben geen edelmetalen of andere dure componenten nodig.”   

Bron: Installatiejournaal

Reageer op dit artikel