TNO identificeert 40 revolutionaire energietechnieken waaronder nieuwe zonnecellen

De 40 innovatieve technieken kunnen op lange termijn – over een periode van 10 tot 30 jaar – een fundamentele impact hebben op het Nederlandse energiesysteem.

Toekomstige doorbraken
De radar richt zich op technologieën die het potentieel hebben om het energiesysteem ingrijpend te veranderen. Het gaat om innovaties die veel verder gaan dan geleidelijke verbeteringen van bestaande technologie. ‘We hebben gekeken naar technologieën die, als ze succesvol worden, het energiesysteem echt op zijn kop kunnen zetten,’ vertelt Aart Kooiman, hoofdauteur van het rapport en onderzoeker bij TNO.

Deze innovaties bevinden zich op verschillende gebieden: van nieuwe vormen van elektriciteitsopwekking en innovatieve opslagmethoden tot CO2-vrije industriële processen en slimme infrastructuren. Het rapport dient als strategisch instrument voor beleidsmakers, bedrijven en kennisinstellingen om tijdig in te spelen op mogelijke technologische doorbraken.

Zonne-energie
Op het gebied van zonne-energie identificeert het rapport 2 veelbelovende technologieën: tandemzonnecellen en zon-pv nanowires. Tandemcellen maken gebruik van verschillende lagen materialen om een breder spectrum van zonlicht te absorberen. Dit leidt tot een aanzienlijk hogere energieopbrengst dan bij conventionele zonnecellen.

Zon-pv nanowires zijn ultradunne draden van pv-materialen die zonlicht omzetten in elektriciteit. Dankzij hun kleine formaat kunnen ze meer licht absorberen en omzetten, wat resulteert in een verhoogde efficiëntie. Bovendien bieden ze meer flexibiliteit in toepassingen. Beide technologieën hebben volgens TNO het potentieel om de efficiëntie van zonne-energie drastisch te verhogen.

Onderzoeksmethode
De Technologie Radar is opgebouwd uit 3 complementaire analyses. Eerst is gekeken naar het toekomstscenario TRANSFORM 2050, waarin het energiesysteem fundamenteel verandert. Vervolgens selecteerden de onderzoekers 180 relevante technologieën uit de internationale IEA Clean Energy Technology Guide. In de laatste fase beoordeelden experts van TNO en de Topsector Energie deze technologieën op hun impact en transformatieve potentieel.

Bram Straten van Topsector Energie benadrukt het belang: ‘De radar helpt ons om technologieën te identificeren die in potentie een grote impact kunnen hebben op het energiesysteem van de toekomst, waardoor we daar beter op kunnen anticiperen.’

Veelbelovende innovaties
In het rapport worden meer dan 40 potentieel disruptieve technologieën geïdentificeerd. Naast de genoemde zonne-energietechnologieën gaat het om innovaties zoals small modular kernreactoren, battolysers – die elektriciteit kunnen omzetten in waterstof – en supergeleidende kabels voor energietransport. In de industrie zijn technologieën als foton-to-chemicals, vergassing met biogrondstoffen en CO2-afvang bij high value chemicals als potentieel disruptief aangemerkt.

Voor de gebouwde omgeving worden thermochemische opslag, digitalisering en alternatieve woonvormen genoemd. Bij mobiliteit ligt de focus op slim laden, nucleaire scheepsaandrijving en deelmobiliteit.

Overkoepelende trends
In het rapport zijn 3 doorsnijdende trends te onderscheiden. Ten eerste de inpassing in een toekomstig systeem dat meer decentraal en aanbodgericht wordt. Dit betekent dat energie lokaal wordt opgewekt en verbruikt, wat de afhankelijkheid van centrale energiebronnen vermindert.

Ten tweede speelt digitalisering een cruciale rol. Slimme aansturing en communicatie tussen systemen, evenals onderzoek met AI-technologie, zijn essentieel voor het toekomstige energiesysteem. Digitale oplossingen kunnen helpen bij het optimaliseren van energieverbruik en het verbeteren van de efficiëntie van energieopslag en -distributie.

De derde trend betreft de basisbouwstenen van een CO2-neutraal energiesysteem, zoals zonne-energie, kernenergie, biomassa en synthetische brandstoffen. Binnen deze bronnen zijn nog significante doorbraken mogelijk die hun efficiëntie en toepasbaarheid kunnen vergroten.

Vervolgonderzoek nodig
De onderzoekers benadrukken dat dit rapport een eerste inzicht biedt en pleiten voor gedegener vervolgonderzoek. Ze adviseren een gecombineerde bottom-up- en top-downaanpak, waarbij het innovatielandschap in Nederland nauwkeurig in kaart wordt gebracht door informatie in te winnen bij kennisinstellingen, universiteiten, start-ups en investeerders.

Het doel van zulk vervolgonderzoek zou moeten zijn om het innovatielandschap effectiever in te richten. Een diepgravender studie, met een bredere scope en meer bronnen en experts, zal concrete uitspraken mogelijk maken over welke innovatie-activiteiten opgeschaald moeten worden om Nederland optimaal te positioneren in de wereldwijde energietransitie.