Screenshot YouTube
Een vruchtbare interdisciplinaire samenwerking tussen Prof. Haim Rabinowitch van de Robert H. Smith Faculteit Landbouw, Voedsel en Milieu van de Hebreeuwse Universiteit, en Prof. Lioz Etgar van het Instituut voor Chemie aan de Hebreeuwse Universiteit leverde een prototype op voor een nieuwe zonnecel waarvan de efficiëntie technologisch bewezen is en waarvan de prestaties de regels van het spel met betrekking tot zonne-energie en landbouwproductie drastisch zullen veranderen.
Deze innovatieve zonnecel is ontworpen om landbouwgebieden (inclusief kassen, boomgaarden en velden) en waterlichamen volledig te bedekken en tegelijkertijd groene stroom en landbouwproductie op te wekken, zonder onderbreking van de natuurlijke habitats onder de PV-panelen, zonder gebruik te maken van natuurlijke hulpbronnen en zonder schade toebrengen aan het milieu.
De nieuwe zonnecellen zijn gebaseerd op perovskiet kristallen en worden in een relatief eenvoudig proces geproduceerd met goedkope en beschikbare materialen. Een chemische vervanging maakt de zonnecellen transparant voor het meest efficiënte deel van het lichtspectrum dat de fotosynthese aandrijft, terwijl een groot deel van de rest van de lichtenergie wordt omgezet in elektriciteit.
Prof. Lioz Etgar legt uit: “Jarenlang is het duidelijk geweest dat de meeste lichtenergie in landbouwkassen verloren gaat, aangezien planten slechts een fractie van de zonlichtenergie gebruiken, terwijl de rest wordt terug gestraald naar de atmosfeer. In kassen wordt het warmte-energie, waar telers de meeste maanden van het jaar vanaf moeten.” Hij vervolgt: “Onze oplossing maximaliseert de productie van zonne-energie op landbouwgrond tot wel 300%.” De nieuwe cellen zullen naar verwachting veel lagere productiekosten hebben dan op silicium gebaseerde fotovoltaïsche cellen, en zullen ook de teeltomstandigheden in kassen aanzienlijk verbeteren door warmte te verminderen, de uitstoot van broeikasgassen en verdamping te verlagen, water te besparen en gewassen te beschermen tegen weersschade omdat het een gedeeltelijke bescherming biedt tegen ziekten en plagen.
Alle bestaande technologieën voor de opwekking van groene stroom op landbouwgronden maken gebruik van op silicium gebaseerde fotovoltaïsche cellen, die ofwel volledig ondoorzichtig of slechts gedeeltelijk transparant zijn voor het grootste deel van het lichtspectrum of in alternatieve reeksen zijn geplaatst, wat resulteert in een lagere efficiëntie van energieopwekking en gelijktijdig verminderde landbouwproductie. Prof. Haim Rabinowitch: “Deze nieuwe ontwikkeling, die over elk landbouwland en elk waterlichaam kan worden geïnstalleerd, zal het mogelijk maken om de daken van de meeste landbouwkassen volledig te vervangen, hitteniveaus en verdamping in boomgaarden en velden te verminderen, en van vele zoetwater- en mariene kustecosystemen waarop vlotten of eilanden van zonnecellen zijn geïnstalleerd.”
Berekeningen op basis van huidige gegevens geven aan dat het gebruik van deze nieuwe cellen de prijs van energie per kWh in Israël met 75% zal verlagen, wat de landbouwkosten zal verlagen en het landbouwinkomen en de winstgevendheid zal verhogen. Dit is niets minder dan een revolutie. Israël heeft in totaal ongeveer 90.000 dunams (9.000 hectare) aan kassen. Door de daken van de kassen van de helft hiervan te bedekken met de nieuwe zonnecellen, zal een hoeveelheid groene stroom worden geleverd waarmee Israël zijn nationale doelstellingen voor 2050 voor de productie van groene stroom en de vermindering van de CO2-uitstoot kan overtreffen. Om een beter idee te geven van het economische potentieel van deze ontwikkeling: alleen al in het Middellandse Zeegebied staan ongeveer 2 miljoen dunams (200.000 hectare) aan kassen.
Een studie gepubliceerd in 2018 in Global Food Security toonde aan dat de waarde van de groenteteelt ongeveer 30% uitmaakt van de totale waarde van alle gewassen samen, gemeten op ongeveer $ 1,85 miljard. Het proces van fotosynthese waarmee alle gewassen worden verbouwd, gebruikt ongeveer 10% van de totale beschikbare lichtenergie van de zon. Het was dus slechts een kwestie van tijd voordat baanbrekend creatief onderzoek zou komen met een veel efficiëntere oplossing voor de gecombineerde productie van elektriciteit en landbouwproducten, waarbij de resterende 90% van de zonne-energie die niet wordt gebruikt voor fotosynthese, wordt gebruikt.
Het idee ontwikkeld door prof. Rabinowitch en prof. Etgar, en hun onderzoeksprogramma, werden beoordeeld door de Israel Innovation Authority, die een genereuze onderzoeksbeurs verstrekte. De bewezen resultaten van dit onderzoek werden gepromoot door de technologieoverdracht Yissum van de Hebreeuwse Universiteit en vormden de basis voor samenwerking met het Red Solar Flower-initiatief, geleid door Dr. Shai Danziger en Ilan Sharon. Het succesvolle onderzoeksproject om de zonnecellen te ontwikkelen, samen met het Yissum-Red Solar Flower-partnerschap, werd onlangs erkend met de toekenning van de eerste plaats in de Energy Tech Challenge, geleid door het bedrijf Digital SolarEdge, als onderdeel van de Climate Solutions Prize georganiseerd door Startup Nation Central.
