Zonnecellen in de winter? Hoog in de bergen loont het.

Energie Hoog in de Alpen schijnt ‘s winters volop zon. Zonnecellen kunnen er juist dan veel energie opwekken.

Conventionele zonnepanelen op een dak in de winterse Alpen.
Conventionele zonnepanelen op een dak in de winterse Alpen. Foto iStock

Zonne-energie in de winter. Het klinkt niet logisch. Maar in hooggebergte is er dan juist veel van op te wekken. Dat concluderen Zwitserse wetenschappers deze maandag in het tijdschrift PNAS, op basis van modelberekeningen voor hun land.

De publicatie geeft een nieuwe draai aan de vraag hoe je de productie van duurzame stroom het beste kunt afstemmen op de vraag. Omdat het niet altijd waait en de zon niet altijd schijnt, heb je overbrugging nodig. Dat kan bijvoorbeeld via investeringen in opslag (batterijen, stuwmeren) of internationaal transport van overschotten naar gebieden met tijdelijke tekorten.

De Zwitserse onderzoekers hebben nu een andere optie verkend: zonne-panelen op hoogte. „Ze ‘boetseren’ het productieprofiel van zonnestroomsystemen en laten zien dat je zo vraag en aanbod beter op elkaar kunt afstemmen”, zegt hoogleraar Wim Sinke van de Universiteit van Amsterdam, die niet bij het onderzoek betrokken was.

In Zwitserland is de vraag naar elektriciteit in de winter groter dan in de zomer, met name door verwarming en verlichting van huizen en kantoren. Maar de bestaande zonnepanelen bevinden zich hoofdzakelijk in de laaggelegen bebouwde kom en leveren vooral in de zomer stroom.

Dat wordt anders als er meer zonnepanelen in hooggebergte worden geplaatst, zo blijkt uit de berekeningen van de drie Zwitserse onderzoekers die verbonden zijn aan de École Polytechnique Fédérale de Lausanne en het Institut für Schnee- und Lawinenforschung in Davos. Ze gebruikten historische satellietgegevens over zon-instraling en lichtreflectie door sneeuw. In Zwitserland ligt de gemiddelde jaarlijkse zon-instraling in het bergachtige zuiden 70 procent hoger (200 watt/m2) dan in het vlakkere noorden. Bovendien sluit het productieprofiel van zonnepanelen in hooggebergte beter aan bij de vraag. De productie begint vanaf oktober toe te nemen, bereikt een piek in maart-april, en zakt daarna weer in.

Mist in het dal

Dit profiel is min of meer het spiegelbeeld van panelen in laaggelegen gebieden. „In de winter is de bewolking en mist veelal beperkt tot de lager gelegen valleien”, laat eerste auteur Annelen Kahl weten via e-mail. „In de zomer is er in het hooggebergte ook bewolking.” Bovendien ligt in het hooggebergte ’s winters meer sneeuw. Het zonlicht wordt weerkaatst, en het strooilicht kan dan ook op de panelen vallen.

De onderzoekers berekenden ook nog de optimale stand van de panelen – onder welke hoek levert de gecombineerde inval van direct en diffuus licht het productiefste zonnepaneel. Dat blijkt rond 65°. „Behoorlijk steil”, zegt Sinke.

Kahl laat weten dat ze daarbij geen rekening hebben gehouden met productieverlies door eventuele sneeuwval op het paneel. „Maar bij die steilheid verwachten we weinig sneeuwophoping.”

Door de grootschalige aanleg van zonnepanelen op hoogte zou het aandeel kernenergie (in 2017 goed voor 32 procent van de stroomproductie) of waterkracht (circa 60 procent) af te bouwen zijn, schrijven de auteurs. De vraag is wel of de bevolking dit accepteert. Nadeel is ook dat hooggelegen gebieden dunbevolkt zijn, en slechter bereikbaar.