Het effect van nano coatings op het rendement van zonnepanelen

We praten vaak over het plaatsen van zoveel mogelijk zonnepanelen in Nederland. Maar naast het aantal is ook het rendement van zonnepanelen heel belangrijk. In dit blog behandelen we de mogelijke rendementstoename die kan worden gerealiseerd door het toepassen van nano coatings. We gaan in op de vraag: heeft het toepassen van nano coatings een positief effect op het rendement van zonne-energie installaties? Onze conclusie: dat hangt ervan af. 

Optimaliseren van het rendement van zonnepanelen

Technologische ontwikkelingen binnen de PV-techniek maken het mogelijk om het rendement van zonne-energie installaties te verhogen. De financiële opbrengst van een zonnepaneel is direct evenredig met de energieopbrengst per zonnepaneel. Namelijk: hoe meer elektriciteit een paneel opwekt, hoe meer van dat paneel geprofiteerd wordt. Van belang bij de hoeveelheid opwekking is onder andere hoeveel zonlicht het paneel kan opnemen. Die opname capaciteit van zonlicht wordt beïnvloed door hoe schoon het oppervlak van de panelen is en dus zonlicht door laat.

het reinigen van zonnepanelen

De ophoping van stof(deeltjes), uitwerpselen van vogels en regenwater op de panelen wordt onder andere beïnvloed door:

  • De helling van het paneel
  • Ruwheid van het oppervlak
  • De oriëntatie van het paneel
  • Windsnelheid/sterkte
  • Temperatuur
  • Het wel/niet gebruik van een coating

Deze ophopingen hebben effect op het rendement van de panelen en dienen derhalve ook gereinigd te worden. De reiniging van zonnepanelen kan worden onderverdeeld in vier typen – zie figuur 1:

  1. Automatische schoonmaak
  2. Passieve oppervlaktebehandeling
  3. Natuurlijke schoonmaak
  4. Zelfreiniging
Figuur 1: schoonmaak typen voor zonnepanelen (bron: Alamri et al. 2020).

Werking van Nano coating

Nano coating is zelfreinigend vanwege haar hydrofobe- en stof afstotende kwaliteiten. Hydrofobe stoffen zijn stoffen die waterafstotend zijn, of niet/zeer slecht met water te mengen zijn; hydrofoob betekent letterlijk ‘watervrezend’.

De hydrofobe kwaliteiten worden gerealiseerd doordat de toepassing van nano coating, en dan vooral nano coating gemaakt van SiO2, een contacthoek (“Contact Angle”) van meer dan 90 graden realiseert tussen de (vloei)stof en het oppervlak – zie figuur 2. Wanneer er een contacthoek van meer dan 90 graden is, is het hydrofoob.

Figuur 2: Relatie tussen contacthoeken en hydrofobiteit (bron: Functional Materials & Photonic Structures)

In het regenachtige klimaat van Nederland heeft dit theoretisch een positief effect: het regenwater zou niet op de panelen blijven liggen, waardoor de panelen in regenachtig weer efficiënter zouden zijn, doordat ze meer zonlicht opvangen. Tevens blijven stofdeeltjes niet op de panelen liggen, deze worden door het afgestoten water meegenomen. Hierdoor wordt een zelfreinigend effect behaald.

Door deze kwaliteiten werd er al in 2013 gesteld dat nano coatings veel potentie zouden hebben binnen de zonne-energie industrie, omdat ze het rendement van de panelen zouden verbeteren.

Werken de nano coatings ook echt?

Op de Nederlandse markt zijn er verschillende bedrijven die nano coatings produceren. Om een aantal te noemen: Greenpower Nano, Nanoprofs, Lenano, RSS Solar en Bionic Technology.

Deze bedrijven prijzen uiteenlopende producteigenschappen aan voor wat betreft het verbeteren van het rendement van zonnepanelen: waar sommige aangeven dat het rendement met 3% kan stijgen, geven andere aan dat het rendement met tot wel 25% kan stijgen.

De nano coating dient heel dun te zijn om ervoor te zorgen dat het geen daglicht verstrooit en niet nadelig is voor de prestaties van het zonnepaneel. Opgespoten coating worden afgebroken en hebben vaak onvoldoende duurzaamheid.

Internationale Literatuur

In de wetenschap zijn er verschillende experimentele onderzoeken gedaan naar de effectiviteit van nano coatings. De resultaten zijn uiteenlopend:

Een opvallende notitie is dat Pedrazzi, Allesina en Muscio in 2018 tot de conclusie kwamen dat de hoge kosten voor het plaatsen van de coating niet opwegen tegen de marginale verbetering van het rendement van 0,6% per jaar.

Ervaringen in de praktijk in Nederland

Behalve het bestuderen van de literatuur heeft ZonnepanelenDelen ook binnen haar eigen netwerk gevraagd naar ervaringen met nano coatings. De terugkoppeling die we hebben ontvangen is nogal opvallend vergeleken met de literatuur. Overwegend was de ervaring namelijk dat nano coatings géén (positief) effect hebben gehad op het rendement van de zonnepanelen. Zo stelde Solar Comfort in 2016 al dat het effect van de door hun aangebrachte nano coating slechts +0,04% was en dit blijkt nu 5 jaar later zelfs een negatief effect te zijn.

Een verklaring voor deze tegenstrijdige informatie kan zijn dat de studies waarbij hoge rendementsverbeteringen zijn geconstateerd uitgevoerd zijn in het Midden Oosten en Noord Afrika. In deze regio zijn de condities, zoals aanwezige stofdeeltjes en de temperatuur, anders dan in Nederland. De studie van Pedrazzi et al. (die een marginale rendementsverbetering van 0.6% aantoonde) was uitgevoerd in Noord-Italië. Deze locatie is het meest vergelijkbaar met Nederland, dit zou kunnen verklaren waarom de praktijkervaringen in Nederland niet de hoge rendementsverbetering van de andere studies aantonen.

Kosten voor toepassing

In het onderzoek van Pedrazzi, Allesina en Muscio gingen ze uit van €1,- per m2. Ook zijn er prijzen genoteerd van €1,13 en €2,50 per m2. Het is moeilijk om hier duidelijke informatie over te vinden op de websites van de verschillende producenten.

Invloed op garantie van zonnepanelen

Een ander belangrijk element voor het plaatsen van nano coatings is of het effect zal hebben op de garantie van de zonnepanelen. Hiervoor hebben we contact gezocht met verschillende grote (Tier 1) leveranciers. We hebben meerdere reacties ontvangen waarbij de leveranciers aangeven dat ze het gebruik van nano coatings afraden. De nano coating zou mogelijk negatief reageren met de ‘anti reflective coating’ van de paneel. Ook zou het zorgen voor verkleuring van de paneel, wat weer effect heeft op het rendement. Er is ons ook aangegeven dat het gebruik van coatings de productgarantie van de paneel zal doen vervallen. Dit is zeker belangrijk om mee te nemen in de beslissing om wel of niet gebruik te maken van nano coating.

Conclusie

Er wordt al geruime tijd gesteld dat nano coatings een positief effect kunnen hebben op het rendement van zonnepanelen. Toch is het de laatste jaren erg stil in de markt hierover. De literatuur geeft aan dat er daadwerkelijk een positief effect behaald kan worden door het toepassen van nano coatings. De praktijkervaringen die met ons zijn gedeeld stellen echter het tegenovergestelde.

Voordat nano coatings mainstream worden in de zonne-energie markt zullen er meer (positieve) ervaringen gedeeld kunnen worden. Ook zal er meer transparantie moeten zijn over de kosten van het toepassen van de nano coatings. Daarnaast zullen leveranciers ervan moeten worden overtuigd dat het gebruik van nano coatings geen negatief effect heeft op de productkwaliteit, zodat de garantie niet vervalt.

We blijven het een interessante ontwikkeling vinden en zullen het nauw in de gaten houden. Heb je zelf ervaring met de inzet van nano coatings? Laat het ons weten!