Innovatie met de natuur als inspiratiebron

Met het vrolijke gefluit van vogeltjes, de kleurrijke krokussen die in volle bloei staan, en het steeds warmer wordende zonnetje is het duidelijk: de lente is aangebroken! De natuur ontwaakt uit haar diepe winterslaap, en niet alleen de bloemen en bomen worden weer levendig, maar ook de mensen om ons heen lijken een positieve verandering te ondergaan. De lente brengt bij mensen een verbeterde stemming met zich mee, gevuld met meer energie en verse inspiratie. Wist je dat de natuur al jaren een van de grootste inspiratiebronnen is voor menselijke innovaties, ook binnen de zonne-energie sector?

Wat is biomimetica?

Het ontwikkelen van menselijke toepassingen met daarbij de natuur als inspiratiebron wordt ook wel biomimetica genoemd. Hierbij worden letterlijk ideeën uit de natuur geïmiteerd, met als doel om menselijke toepassingen te ontwikkelen, te verbeteren of te verduurzamen. Dit is niet geheel zonder reden, want de natuur laat al miljarden jaren zien dat het enorm vindingrijk is. Met de ontwikkeling van talloze efficiënte en duurzame oplossingen heeft de natuur al vele evolutionaire uitdagingen overwonnen.

Ook bij de ontwikkeling van zonnepanelen is veel inspiratie opgedaan uit de natuur. Wat de begrippen fotosynthese, heliotropisme en thermoregulatie met zonnepanelen gemeen hebben? We leggen je het uit.

Zonlicht omzetten in energie

Fotosynthese

Het begrip fotosynthese komt je wellicht bekend voor, want dit is een veelbesproken onderwerp binnen de biologielessen op de middelbare school. Mocht je tijdens deze lessen niet opgelet hebben, dan leggen we het even kort voor je uit. Bij fotosynthese wordt energie uit zonlicht gebruikt om glucose te produceren. Glucose voedt de plant, en is dus essentieel om de plant te laten groeien. In het kort: planten zetten zonlicht om in energie door middel van fotosynthese.

Het proces van fotosynthese bij planten vertoont dus veel gelijkenissen met zonnepanelen, die eveneens zonne-energie omzetten in energie, in ons geval stroom. Meer over hoe dit precies werkt, kun je lezen in ons artikel hoe werken zonnepanelen? Hedendaags wordt fotosynthese bij planten nog grondig bestudeerd door ontwikkelaars van zonnepanelen, omdat planten zonlicht veel efficiënter omzetten in energie dan de huidige zonnepanelen. Waar de zonnepanelen van Soly een rendement van 21,8% hebben, bereiken planten bijna een rendement van 100%. Wetenschappers zijn dus nog erg gemotiveerd om de komende jaren de kunstmatige fotosynthese van zonnepanelen te verbeteren middels biomimetica, oftewel het bestuderen van natuurlijke processen.

Bewegen richting het zonlicht

Heliotropisme

Ontwikkelaars van zonnepanelen halen niet alleen inspiratie uit fotosynthese bij planten, maar ook uit een ander plantenproces: heliotropisme. Een goed voorbeeld van heliotropisme is de zonnebloem. Een zonnebloem draait op een zonnige dag langzaam van oost naar west, zodat elk blaadje een optimale hoeveelheid zonlicht kan opvangen. Op deze manier probeert de plantensoort volledig gebruik te maken van het licht, en hiermee zijn groeisnelheid te verhogen. Wetenschappers beschouwen heliotropisme als een veelbelovende ontwikkeling binnen de zonne-energie industrie. Het gebruik van heliotropisme in zonnepanelen zou aanzienlijke rendementsverbeteringen kunnen opleveren. Er zijn al toepassingen ontwikkeld waarbij heliotropisme wordt ingezet, zoals bij smartflowers. Dit is een intelligent zonnesysteem dat meedraait met de zon, wat de opbrengst van de panelen met 40% verhoogt. Dit type zonnesysteem is momenteel een grote investering, dus ontwikkelaars van zonnepanelen zijn druk met onderzoeken hoe heliotropisme op een meer kosteneffectieve wijze is te implementeren, met als doel de efficiëntie van de huidige zonnepanelen te verhogen.

Efficiënt licht reflecteren

Lichtreflectie

Niet alleen plantensoorten, maar ook diersoorten vormen een inspiratiebron voor wetenschappers. Neem bijvoorbeeld de vlinder, en dan in het bijzonder de morphovlinder en het koolwitje. De morphovlinder, bekend om zijn blauwe kleur, inspireert onderzoekers vanwege zijn vermogen om licht te reflecteren zonder natuurlijk pigment op zijn vleugels. De blauwe kleur van de vleugels wordt zichtbaar doordat de vlinder zijn vleugels op een bepaalde manier buigt. Doordat de structuur van hun cellen bepaalde golflengten van licht weerkaatst en andere absorbeert, ontstaan kleurpatronen die ze benutten voor camouflage, temperatuurregulatie en communicatie. Onderzoekers die de morphovlinder als inspiratie hebben gebruikt, ontwikkelden panelen met gereduceerde lichtreflectie en verhoogd celvermogen.

Zonlicht effectief concentreren

Thermoregulatie

Ook de vleugels van het koolwitje inspireert menig onderzoeker. Onderzoekers hebben vastgesteld dat deze vlinders op bewolkte dagen eerder kunnen opstijgen dan andere vlinders, en ze schrijven dit toe aan de wijze waarop de vleugels het zonlicht reflecteren op de spieren van de vlinder. Hierdoor warmen de spieren van een koolwitje – door toedoen van de zon – sneller op dan bij andere vlindersoorten. Met deze informatie is een concentrator, een apparaat dat wordt gebruikt om zonlicht te concentreren, voor zonnepanelen ontwikkeld. Door het licht te concentreren, kan een grotere hoeveelheid zonne-energie worden omgezet in elektriciteit, wat de efficiëntie van het zonnepanelen met wel 50 procent kan verhogen.

Een oneindige inspiratiebron

Er zijn nog veel meer voorbeelden te noemen van biomimetica in de zonne-energie industrie. Zo zijn de weerbaarheid van insectenogen een inspiratiebron voor het verbeteren van de levensduur van zonnepanelen, en is het pigment op de buik van een oriëntaalse hoornaar een natuurlijk voorbeeld van hoe je een zonnepaneel koeler kunt houden om de efficiëntie te verhogen. Het is duidelijk: de natuur is een oneindige inspiratiebron. Doordat de natuur constant in ontwikkeling is, zal de ontwikkeling van zonnepanelen ook altijd doorgaan.

Achtergrond

Kennisbank

In onze kennisbank vind je alles over zonne-energie. Wil je op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen? We hebben alvast vier artikelen voor je geselecteerd.

Kennisbank bezoeken

Zonnepanelen in de lente

Zonnepanelen genereren in de lente gemiddeld 35% van de totale jaaropbrengst. Geen wonder dus dat de vraag naar zonnepanelen juist in deze periode traditioneel hoger ligt.

Lees verder

Lager rendement bij hoge temperaturen

Nederland krijgt steeds warmere zomers, en dus neemt ook de opbrengst van zonnepanelen toe, toch? Nou, het ligt iets gecompliceerder. Zomers met extreem hoge temperaturen lijkt leuk, maar het rendement van zonnepanelen stijgt niet altijd mee met de temperatuur.

Lees verder

Hoe is de opbrengst van zonnepanelen verdeeld?

Circa 60% van de opgewekte zonne-energie in Nederland is afkomstig van diffuus licht. Het toont aan dat zonnepanelen functioneren op basis zonlicht, wat niet per definitie zonneschijn hoeft te betekenen.

Lees verder

Laadpaal in combinatie met zonnepanelen

Heb je interesse in een laadpaal thuis, en heb je al zonnepanelen op je dak? De laadpaal thuis is de oplaadoplossing voor elektrische auto’s en biedt vele voordelen. Het biedt gemak, het maakt elektrisch rijden voordeliger en bespaart je een hoop tijd.

Lees verder

Kennisbank bezoeken