Zonne-energie voor duurzame landbouw

Zonne-energie ontwikkelt zich tot een toonaangevende trend in de sector van hernieuwbare energie, met name doordat de technologiekosten sterk dalen en de overstap naar hernieuwbare energie zich wereldwijd verspreidt.

Báo Nhân dân•30/11/2025

Dau Tieng zonne-energiecentrale, provincie Tay Ninh. (Foto: MINH PHUONG)

Dau Tieng zonne-energiecentrale, provincie Tay Ninh . (Foto: MINH PHUONG)

Zonne-energie is een toonaangevende trend in de sector van hernieuwbare energie, met name doordat de kosten van technologie sterk zijn gedaald en de verschuiving naar hernieuwbare energie zich wereldwijd verspreidt. Een van de meest gebruikelijke manieren om zonne-energie om te zetten in elektriciteit voor menselijke behoeften is door middel van zonnepanelen.

Deskundigen stellen echter dat de wereldwijde ontwikkeling van zonne-energiecentrales aanzienlijke beperkingen met zich meebrengt op het gebied van milieu en landgebruik. Bij de productie van fotovoltaïsche panelen worden giftige chemicaliën gebruikt, zoals zoutzuur, zwavelzuur, salpeterzuur en waterstoffluoride, die gezondheidsrisico's kunnen opleveren, met name voor de productiemedewerkers. Een rapport van het Institute for Energy Research (IER) in de Verenigde Staten geeft aan dat zonnepanelen 300 keer meer gevaarlijk afval produceren dan kerncentrales voor dezelfde hoeveelheid geleverde energie. Zonnepanelen die zware metalen zoals lood, chroom en cadmium bevatten, kunnen het bodemmilieu schaden als ze worden vermalen en begraven.

Daarnaast nemen grootschalige zonnepanelen veel ruimte in beslag, waardoor de groei van vegetatie eronder wordt belemmerd en deze gebieden in kale grond veranderen.

In Vietnam heeft zonne-energie zich de afgelopen jaren snel ontwikkeld, met name in Ninh Thuan – dat wordt beschouwd als de "zonne-energiehoofdstad" van het land. Deze bloei is het gevolg van snelle economische groei, een hoge energievraag en sterk dalende technologiekosten. Grootschalige zonne-energieprojecten nemen echter veel land in beslag, wat de druk op het milieu vergroot. De meeste projecten missen plannen voor de afvoer van zonnepanelen aan het einde van hun levensduur, terwijl deze panelen materialen en zware metalen bevatten die vervuiling kunnen veroorzaken als ze via conventionele stortmethoden worden afgevoerd.

Wereldwijd hebben veel onderzoeksgroepen geprobeerd de beperkingen van vlakke zonnepanelen te overwinnen door gebruik te maken van geconcentreerde zonne-energietechnologie. Deze technologie concentreert zonlicht op een klein oppervlak, waardoor het aantal benodigde fotovoltaïsche cellen aanzienlijk wordt verminderd. Een groep wetenschappers in China was een van de eersten die een model voorstelde dat de componenten van zonlicht scheidt, waarbij rood en blauw licht worden gebruikt voor landbouwdoeleinden en de rest wordt omgezet in elektriciteit. Dit model is echter erg duur, omdat het gebruik van dure nano-optische films vereist om het licht te scheiden, een lage duurzaamheid heeft en een focusfactor van slechts enkele tientallen, waardoor de technologie alleen geschikt is voor laboratoriumgebruik.

Onlangs heeft een team van auteurs van de Phenikaa Universiteit een nieuwe aanpak ontwikkeld die de bovengenoemde tekortkomingen verhelpt en geschikt is voor praktische toepassingen. Dit is bereikt na de uitvoering van het project "Onderzoek, ontwerp en fabricage van een milieuvriendelijk fotovoltaïsch-agrarisch systeem gebaseerd op geconcentreerde zonne-energietechnologie", gefinancierd door het Nationaal Fonds voor Wetenschaps- en Technologieontwikkeling (Nafosted).

Associate Professor Vu Ngoc Hai, de projectleider, vertelde dat het onderzoeksteam, in plaats van een parabolische trog te gebruiken voor een rechte convergentielijn, is overgestapt op een Fresnel-lens. Dit is een optisch component dat dun, licht, goedkoop en in staat is om licht te concentreren tot een klein punt met een convergentiecoëfficiënt van wel honderden keren. Doordat het licht zo sterk wordt gecomprimeerd, wordt het benodigde oppervlak van de fotovoltaïsche cel honderden keren kleiner. Dit betekent minder materiaal, minder giftige chemicaliën, minder afval en lagere kosten. Deze Fresnel-lens is tevens een uitvinding van het team in het kader van dit project.

Associate Professor Vu Ngoc Hai legde verder uit dat het onderzoeksteam op het convergentiepunt een halfdoorlatende spiegel plaatste om de componenten van natuurlijk licht te scheiden. Rood en blauw licht (twee lichtspectra die planten sterk absorberen) worden door de spiegel naar het groeigebied doorgelaten. Het resterende licht, met name het infraroodspectrum dat veel warmte-energie bevat, wordt teruggekaatst en geconcentreerd op het zeer efficiënte zonnepaneel. Door de lichtcomponenten op een klein punt te scheiden, wordt het oppervlak dat voor de filtercoating nodig is met een factor 25 tot 30 verminderd, waardoor duurzamere, goedkopere en industrieel geproduceerde coatingtechnieken mogelijk worden. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de bestaande technologieën wereldwijd.

De gescheiden rode en blauwe lichtbronnen worden via optische vezels geleid en herverdeeld met behulp van optische structuren. Dit zorgt voor een gelijkmatige lichtverdeling naar de planten, waardoor schaduwen worden geëlimineerd en opbrengstverlies wordt voorkomen in vergelijking met modellen met zonnepanelen die ver uit elkaar staan of panelen die op kasdaken zijn gemonteerd. Het hoogenergetische gereflecteerde licht wordt efficiënter omgezet in elektrische energie dan met traditionele vlakke panelen.

Volgens het onderzoeksteam biedt deze technologie potentiële toepassingen in agro-fotovoltaïsche modellen in Vietnam, met name in gebieden met een hoge zonne-intensiteit en de behoefte om elektriciteitsproductie te combineren met gewasverbouw. In de volgende fase wil het onderzoeksteam het systeem verder ontwikkelen, zodat de praktische toepassing ervan kan worden geëvalueerd, met het oog op de overdracht van de technologie naar bedrijven en agro-fotovoltaïsche modellen in het land.

Om schaalbaarheid te garanderen, werkte het team samen met Myongji University (Zuid-Korea) – een instelling met expertise in optica, materialen en hernieuwbare energie – om gezamenlijk een compleet prototypesysteem voor experimenteel gebruik te ontwikkelen. Deze samenwerking stelde het team in staat om prestatiemetingen uit te voeren onder uiteenlopende omgevingsomstandigheden, waaronder het tropische klimaat van Hanoi en het gematigde klimaat van Seoul, Zuid-Korea. Ze evalueerden de duurzaamheid van Fresnel-lenzen en optische filters en controleerden de stabiliteit van de lichtverdeling over de planten. De eerste testresultaten toonden aan dat het systeem een hogere energieomzettingsrendement bood in vergelijking met traditionele vlakke panelen onder dezelfde stralingsomstandigheden, terwijl het voldoende rood-groen spectrum leverde voor plantengroei, lokale schaduwvorming vermeed en de opbrengst niet verminderde. De eerste successen van het samenwerkingsprogramma werden gepubliceerd in het internationaal toonaangevende tijdschrift Plos One.

Volgens vertegenwoordigers van het Nationaal Fonds voor Wetenschaps- en Technologieontwikkeling toont het onderzoeksproject niet alleen de haalbaarheid aan van de volgende generatie fotovoltaïsche landbouwtechnologie, maar biedt het Vietnam ook grote kansen om zich aan te sluiten bij de groep landen die beschikken over geconcentreerde zonne-energietechnologie voor duurzame landbouw. Met als doel de optische materialen verder te optimaliseren, de kosten te verlagen en prototypes op grotere schaal te bouwen in de periode 2025-2027, wordt verwacht dat het systeem kan worden doorontwikkeld tot veldproeven, kan worden overgedragen aan bedrijven en direct kan bijdragen aan de Vietnamese doelstellingen op het gebied van groene landbouw, circulaire economie en hernieuwbare energie.

SNEEUWACHTIG LICHT

Bron: https://nhandan.vn/dien-mat-troi-cho-nong-nghiep-ben-vung-post926876.html