Zonnepaneelbomen bestaan al langer in vele soorten en maten, maar de basis is in principe vaak hetzelfde: een dikke stam die enkele meters de hoogte in reikt, voorzien van een bladerdak van zonnepanelen. Zo’n zonneboom ziet er natuurlijk kunstzinnig uit en biedt schaduw, terwijl er relatief een klein stukje land nodig is waar de stam de grond raakt. Misschien wel de bekendste zonnebomen staan in Singapore. Achttien ‘Supertrees’ reiken daar zo’n 46 meter de hoogte in.
Supertree Grove Gardens in Singapore. | Credit: Shiny Things – FlickrInnovatie uit Hongarije
Vooralsnog worden zonnebomen nog niet op grote schaal ontwikkeld, omdat de ontwerpen complexer zijn dan standaard zonnepanelen die op daken liggen. Maar daar komt misschien verandering in dankzij een relatief eenvoudig ontwerp van wetenschappers van de University of Agriculture and Life Sciences uit Hongarije, dat bovendien goed scoort in termen van efficiëntie.
Zonnebloem van zonnepanelen
Wie het ontwerp ziet, denkt waarschijnlijk gelijk aan een zonnebloem. Het prototype bestaat uit een 18 meter lange stam voorzien van een krans van vijftien zonnepanelen van 1,60 meter lang. In het middelste gedeelte van de bloem zitten nog eens drie van dezelfde panelen. Deze opstelling zorgt ervoor dat het systeem meer kan afkoelen, doordat lucht langs de panelen stroomt.
Standaard zonnepaneel
De wetenschappers wilden vervolgens weten wat het verschil is tussen de stroomopbrengst van de zonnebloem en die van een standaard zonnepaneelopstelling. Voor de test, waarvan de resultaten gepubliceerd werden in dit wetenschappelijke tijdschrift, werden achttien van hetzelfde type zonnepaneel gemonteerd op een standaard rechthoekige stellage, die we gewend zijn van zonnepanelen op daken. Zowel de zonnebloem als het zonnepaneel werd op het zuiden gezet onder verschillende hoeken van 20, 30 en 45 graden in de periode van 10 uur ‘s ochtends tot 3 uur ‘s middags.
De resultaten laten zien dat de temperatuur van de zonnebloem een stuk lager was dan die van het zonnepaneel. Onder de hoek van 45 graden werd het oppervlak van de zonneboom maximaal 38 °C, terwijl de standaard platte opstelling bijna 50 °C werd. Bij de zonneboom resulteerde dit in een energie-output van 14,5 watt. De standaard opstelling produceerde bijna 12 watt.
Temperatuur meten
Bij de vlakkere hoeken van 30 graden noteerden de onderzoekers vergelijkbare resultaten. De platte opstelling werd ruim 51 °C en leidde tot een productie van 11 watt. De zonneboom werd een stuk minder warm met 41 °C en produceerde bijna 14 watt. Onder een hoek van 20 graden bereikte de zonneboom een maximumtemperatuur van 34 °C (output 14 watt), terwijl de platte opstelling zo heet werd als 44 °C (output 11 watt).
Hogere efficiëntie
‘De empirische resultaten laten zien dat de temperatuur van de platte PV-module meer dan 10 °C hoger is dan die van de zonneboom’, schrijven de academici. ‘Het gevolg is een minder efficiënte warmteoverdracht. De efficiëntie van de zonneboom ligt zo’n 16 tot 23 procent hoger dan de platte module.’
Daarnaast benadrukken de wetenschappers dat hun zonnebloem 85 procent minder landoppervlak gebruikt ten opzichte van de platte module. De onderzoekers zien daarom met name energie-efficiënte toepassingen voor hun zonnebloem als overkapping van parkeerplaatsen of beschaduwing in de landbouw.
