'Zonne-energie is begonnen aan een opmars om onze belangrijkste vorm van energieproductie te worden'

In deze analyse voor de Universiteit Van Vlaanderen staat Bart stil bij de economische opgang en wereldwijde verwachtingen voor zonne-energie.

Laten we beginnen met een vergelijking tussen zonne-energie en COVID-19, want er is een duidelijke gelijkenis maar ook een belangrijk verschil. Zoals iedereen ondertussen goed begrijpt is de verspreiding van COVID-19 exponentieel, en dankzij deze pandemie is sinds kort algemeen bekend wat dit effectief betekent. Wel, weet dat de groei van zonne-energie reeds meer dan 40 jaar exponentieel is, zoals aangetoond in Figuur 1.

Figuur 1: Wereldwijde elektriciteitsproductiecapaciteit© .

COVID-19 is schadelijk voor de mensheid, en daarom willen we dit virus onder controle krijgen door de groeicurve af te remmen – het zogenaamde flatten the curve. Zonne-energie daarentegen is totaal niet schadelijk en er zijn helemaal geen redenen om deze organische groei af te remmen, integendeel.

Zonne-energie is de snelst groeiende vorm van energieproductie, en wel omwille van economische redenen want het is ook de goedkoopste vorm van energie. Figuur 2 geeft de cijfers voor 2018, waarop duidelijk te zien is dat zonne-energie het grootste aandeel van nieuwe investeringen in energie aantrok, gevolgd door windenergie en dit reeds voor het 9^de jaar op rij.

Figuur 2: Wereldwijd nieuwe aangesloten of ontmantelde elektriciteitsproductiecapaciteit voor 2018© .

Vroeger was deze groei voornamelijk gedreven door subsidies of ecologische overwegingen, maar ondertussen is er een duidelijke verschuiving naar economisch gedreven gebruik. Het ‘oogsten’ van zonne-energie is inderdaad op de meeste plaatsen ter wereld – ook in landen met eerder matige zonnestraling (zoals ons eigen land) – goedkoper dan de huidige elektriciteitsprijzen (lees ook dit artikel van The Guardian). Daarom juist is het de belangrijkste technologieoptie om onze broodnodige verschuiving naar een koolstofarme energievoorziening te verzekeren.

Zonne-energie is begonnen aan een opmars om onze belangrijkste vorm van energieproductie te worden.

In tegenstelling tot niet-hernieuwbare energie zullen de prijzen van zonne-energie – maar ook van windenergie en batterijen – nog verder dalen, zoals wordt voorspeld door hun leercurves (learning curves).

Figuur 3 toont deze leercurve voor zonne-energie, waarop te zien is dat de prijs van zonne-energie daalt met meer dan 20% bij elke wereldwijde verdubbeling aan installaties.

Figuur 3: Learning curve voor zonnepanelen© .

De prijs van zonne-energie volgt deze dalende trend voor reeds meer dan 40 jaar, vooral dankzij onderzoek (bijvoorbeeld naar hogere efficiënties, maar ook het gebruik van goedkopere materialen en snellere productieprocessen) en ontwikkeling (bijvoorbeeld door schaalvergroting in almaar grotere fabrieken). Gelijkaardige leercurves bestaan ook voor windenergie (als 2^de snelst groeiende vorm van energie) en geassocieerde technologieën zoals batterijen (zie Figuur 4, waar een lineaire y-schaal is gebruikt). De prijzen van niet-hernieuwbare of fossiele energieproductie daarentegen zijn veel minder onder controle en zullen naar verwachting verder stijgen.

Figuur 4: Learning curve voor lithium ion batterijen© .

Gebaseerd op deze heel lage – en verder dalende – prijzen wordt een blijvende groei van zonne-energie verwacht, waardoor het in de nabije toekomst onze belangrijkste vorm van energieproductie zal worden. Er zijn verschillende scenario’s , maar allemaal tonen ze het enorme groeipotentieel voor zonne-energie.

Figuur 5 toont een scenario van het internationaal energie agentschap (IEA) waarbij wereldwijd een verzesvoudiging (x6) verwacht wordt tegen 2040, waarna zonne-energie onze grootste bron van energie zal zijn.

Figuur 5: Geïnstalleerde stroomopwekkingscapaciteit per bron in het beleidsscenario van het internationaal energie agentschap (IEA)© .

Dit klinkt misschien (te) optimistisch, ware het niet dat zelfs het IEA reeds tientallen jaren veel te progressief is gebleken in zijn groeiscenario’s voor hernieuwbare energie. De Europese Commissie heeft deze trend heel goed begrepen, hetgeen duidelijk tot uiting komt in de recent gelanceerde Green Deal. In dit plan zal hard worden ingezet op hernieuwbare energie, bijvoorbeeld via prioriteiten voor energie-efficiëntie, een energiesector grotendeels gebaseerd op hernieuwbare bronnen, en bijna-energieneutraal (BEN) bouwen.

Een gelijkaardige sterke groei in hernieuwbare energieproductie is ook mogelijk in België, rekening houdend met alle lokale limiterende factoren. Statistisch gezien is het gemakkelijker om wereldwijde energie scenario’s uit te tekenen, want hoe lokaler hoe meer limiterende factoren er kunnen optreden. In België zijn dit bijvoorbeeld de kleine grondoppervlakte en het verouderde elektriciteitsnetwerk. Nochtans is het ook in België mogelijk om op een realistische manier zonne-energie de belangrijkst vorm van energieproductie te maken.

Figuur 6 geeft een overzicht van dit EnergyVille-scenario van zonne- en windenergie voor het Belgische elektriciteitsnetwerk.

Figuur 6: Percentage hernieuwbare energie in het Belgisch elektriciteitsverbruik als functie van wind- en zonnecapaciteit. Ook het percentage dat niet onmiddellijk kan worden verbruikt is gegeven.© .

Hierin werd rekening gehouden met mogelijke overproductie op het laagspanningsnet, en het totale potentieel van zonne- en windenergie in België (waarvan maximaal ongeveer 50% gebruikt wordt). Dit scenario geeft aan dat het wel degelijk mogelijk is om op een goedkope manier 50% van het Belgisch elektriciteitsverbruik te genereren met hernieuwbare energie. Het is zelfs mogelijk om dit nog verder te verhogen tot 70%, maar dan wordt het belangrijk om batterijen bij de zonne-energie installaties te plaatsen en zodoende overproductie op te vangen. Deze studie wordt momenteel nog kwantitatiever en gedetailleerder uitgewerkt in het project Bregilab, gesponsord het transitiefonds van de FOD economie.

De eerste boodschap is er voor iedereen: Zonne-energie is duidelijk begonnen aan een niet te stuiten opmars om onze belangrijkste vorm van energieproductie te worden, en daarom is het belangrijk dat iedereen een minimale kennis van zonne-energie heeft. Zo een overzicht wordt gegeven in dit college van de Universiteit van Vlaanderen. Hierin wordt eerst dieper ingegaan op meer dan 135 jaar aan geschiedenis. Waarna wordt uitgelegd hoe elektronen in zonnepanelen vrij kunnen beginnen bewegen – als elektriciteit! – door toedoen van zonnestralen. Om af te sluiten werpen we ook een blik op de toekomst en worden enkele heel actuele onderzoeksonderwerpen kort voorgesteld.

De tweede boodschap is er voor onze politici: Een betaalbare energiemix voor de toekomst heeft nood aan een groot aandeel zonne-energie. Een beleid om de energiefactuur laag te houden is heel nobel, maar enkel realistisch indien rekening gehouden wordt met de leercurves van hernieuwbare energie technologieën. Het goede nieuws is dat zonne-energie geen subsidies meer nodig heeft, reeds heel goedkoop is, en nog goedkoper zal worden. Om dit economisch feit te verzilveren is ook een ondersteunend beleidskader heel belangrijk, zoals aanbevolen in de Green Deal. Op korte termijn zijn er ongetwijfeld andere tricks om de energiefactuur kunstmatig laag te houden. Maar op lange termijn is er maar één manier, namelijk door mee te surfen op de golf van de dalende learning curves van zonne-energie en andere hernieuwbare technologieën. Flattening the curve is hier niet opportuun.

Bart Vermang doet met zijn team onderzoek in imo-imomec, het instituut voor materiaalonderzoek van UHasselt en imec, beiden partners in EnergyVille (een samenwerking tussen UHasselt, imec, VITO en KU Leuven).