211service.com
Zal een baanbrekende zonnetechnologie het daglicht zien?
De krachtbron is een rechthoekige plaat ter grootte van een bioscoopscherm. Het is gemonteerd op een dikke stalen paal en uitgerust met een volgmechanisme dat het continu naar de zon wijst. De plaat is gemaakt van meer dan 100.000 kleine lenzen en een gelijk aantal nog kleinere zonnecellen, elk zo groot als de punt van een balpen. Dit apparaat maakt deel uit van een van de meest efficiënte zonne-energieapparaten ooit gemaakt.
Semprius, een startup gevestigd in Durham, North Carolina, beweert dat de volgende generatie van deze krachtbron zonne-energie de goedkoopste optie zal maken voor nutsbedrijven die nieuwe energiecentrales installeren. Met velden van meer dan 1.000 van deze apparaten zouden nutsbedrijven elektriciteit produceren tegen minder dan 5 cent per kilowattuur. Dat is zelfs goedkoper dan de goedkoopste optie van vandaag: een nieuwe aardgascentrale.
De technologie is ontstaan in het laboratorium van John Rogers, een professor in de chemie en materiaalwetenschappen en techniek aan de Universiteit van Illinois. Semprius heeft $ 45 miljoen opgehaald bij investeerders, waaronder Siemens, en heeft records gevestigd voor de efficiëntie van zonnecellen, dat wil zeggen de hoeveelheid energie in zonlicht die wordt omgezet in elektriciteit. Dit jaar toonde het aan dat het een versie van zijn technologie kon gebruiken om een nieuw soort zonnecel te maken die, volgens sommigen, de helft van de energie in zonlicht kan omzetten in elektriciteit, ongeveer drie keer beter dan conventionele zonnecellen.
Maar ondanks de belofte van de technologie, bevindt Semprius zich in een moeilijke financiële positie. Om zijn technologie kosteneffectief te maken, moet Semprius de productie van zijn zonnecellen aanzienlijk opschalen. Op dit moment kan het genoeg zonne-eenheden maken om zes megawatt stroom per jaar te produceren, maar het moet dat verhogen tot ten minste 200 megawatt. Het bedrijf haalt $ 40 miljoen op in de hoop dit te doen. De huidige investeerders zeggen dat ze zullen bijdragen, en voorlopig lenen ze het bedrijf geld om het in bedrijf te houden, maar dat zullen ze niet voor altijd doen. Het bedrijf heeft binnenkort een nieuwe investeerder nodig. Anders kan het ten onder gaan.
De hachelijke situatie van Semprius is een bekende geworden voor startups op zonne-energie. Semprius, opgericht in 2005, maakte een paar jaar later deel uit van een golf van durfkapitaalinvesteringen waarmee honderden nieuwe zonne-energiebedrijven werden gefinancierd (zie Alta Devices: Finding a Solar Solution). Het is een van de weinige van die bedrijven die nog overeind staan. Veel van de anderen faalden of werden gekocht voor centen op de dollar. Beleggers verloren meer dan $ 1 miljard. De resulterende terugslag heeft het voor zonne-energiebedrijven, ongeacht hun verdiensten, moeilijk gemaakt om de investeringen te krijgen die ze nodig hebben om hun technologie te bewijzen.
In 2007 gooiden durfkapitalisten geld naar zonne-energiebedrijven. Het enige dat u hoeft te hebben, is zonne-energie op uw naam. Of begin in ieder geval met de letter S, zegt Scott Burroughs, Chief Technology Officer van Semprius. Nu is het precies het tegenovergestelde, zegt hij. In plaats van geld naar bedrijven te gooien, overwegen ze er niet eens een als het wordt geassocieerd met zonne-energie.
Dat roept een verontrustende mogelijkheid op: zou een doorbraaktechnologie die zonne-energie echt concurrerend zou kunnen maken, nooit het daglicht zien, niet vanwege een gebrek aan technische verdienste, maar omdat investeerders zijn afgeschrikt?
Magische Stempel
Semprius vraagt eigenlijk niet zoveel geld. In de hoogtijdagen van de zonnetechnologiezeepbel haalde de noodlottige startup Solyndra ongeveer $ 1 miljard op van durfkapitalisten en kreeg nog een half miljard van de Amerikaanse overheid in de vorm van een lening om een grote fabriek te bouwen om zijn technologie te bewijzen. Een paar jaar geleden zou Semprius geen moeite hebben gehad om $ 40 miljoen op te halen, zodat het de capaciteit kon vergroten en de kosten kon verlagen tot het break-even punt. In tegenstelling tot veel eerdere startups op zonne-energie die gokten op het ontwikkelen van geheel nieuwe productieapparatuur, gebruikt Semprius meestal goedkope, kant-en-klare apparatuur, deels uit de LED-industrie. Het zou kunnen groeien door eenvoudigweg overtollige capaciteit te gebruiken in bestaande LED-productiefaciliteiten.
Het bedrijf zou niet mogelijk zijn zonder een belangrijk stukje nieuwe productietechnologie, maar ook dat is opmerkelijk eenvoudig. In de proeffabriek van Semprius in Henderson, North Carolina, is die technologie te vinden in twee met glas omsloten apparaten, elk niet veel groter dan een kantoorkopieerapparaat. Aan het einde van een robotarm, en opzettelijk uit het zicht gehouden, is een rubberen stempel met een patroon in reliëf gemaakt. Deze stempel maakt de hoogrenderende, goedkope zonne-energie van Semprius mogelijk.
De stempel, ontwikkeld in het laboratorium van Rogers, stelt Semprius in staat om een soort zonne-energie, geconcentreerde fotovoltaïsche energie genaamd, te verbeteren, die al tientallen jaren bestaat (zie Ultra-Efficient Solar). Het idee is dat je de hoeveelheid energie die een zonnecel verzamelt kunt vergroten door lenzen over de cel te plaatsen om het licht erin te focussen. Bestaande versies van deze technologie kunnen een lens gebruiken met een oppervlakte van ongeveer 400 vierkante centimeter en deze focussen op een zonnecel van één centimeter, voor een concentratieverhouding van 400.
De stempel van Semprius maakt het mogelijk om arrays van zonnecellen te maken die veel kleiner en dunner zijn dan degene die werden gebruikt bij het concentreren van fotovoltaïsche cellen. Om de concentratietechnologie te laten werken, moeten de zonnecellen worden opgepakt en in een reeks worden gerangschikt, zodat ze kunnen worden gekoppeld aan een reeks lenzen - en dat is waar de rubberen stempel van pas komt. Hij kan duizenden van de kleine zonnecellen tegelijk zonder ze te breken, waardoor de kosten van het gebruik van kleine zonnecellen volledig veranderen.
Kleine cellen hebben veel voordelen; omdat ze weinig materiaal nodig hebben, kunnen ze gemaakt worden van dure halfgeleiders die veel efficiënter zijn dan silicium. Bovendien voeren ze warmte goed af en kunnen ze werken onder zeer geconcentreerd zonlicht. Dat maakt een concentratieverhouding van 1.600 tot 1 mogelijk in plaats van 400 tot 1. Je zou veel minder materiaal en onroerend goed nodig hebben om dezelfde hoeveelheid stroom op te wekken als een typische zonnecel.
Dankzij deze voordelen, en enkele slimme lensontwerpen, kon Semprius in 2012 een efficiëntierecord voor zonne-energie breken. Maar Burroughs zegt dat een andere vooruitgang, die dit jaar werd geboekt, het bedrijf in staat zou stellen nog verder te gaan. Semprius demonstreerde nog een voordeel van de rubberen stempels: hun vermogen om cellen gemaakt van verschillende halfgeleiders snel en zeer nauwkeurig op elkaar te stapelen. Onderzoekers wilden dit al een tijdje doen, omdat het hen in staat zou stellen om halfgeleidermaterialen af te stemmen op elk deel van het zonnespectrum. Sommige golflengten van licht zouden door één materiaal worden geabsorbeerd, en de rest zou naar de onderliggende halfgeleiders gaan, enzovoort.
Het fysiek stapelen van cellen was niet praktisch met conventionele productieapparatuur. De rubberen stempel van Semprius en extreem dunne halfgeleiderlagen maken het relatief eenvoudig om de cellen uit te lijnen en elektrisch te verbinden.
Burroughs voorspelt dat Semprius volgend jaar het huidige record zal breken en vervolgens snel het nieuwe zal breken omdat het de technologie optimaliseert. Als het bedrijf tot volgend jaar kan overleven, tenminste.
Vallei van de duisternis
Siemens verwierf zijn belang in Semprius in juni 2011. Na een gedetailleerd onderzoek van zijn technologie, zegt Thomas Mart, het wereldwijde hoofd van zonne-activiteiten bij Siemens, zagen we een manier om tot zeer lage elektriciteitskosten te komen.
Het was de bedoeling dat Siemens en Semprius zouden gaan samenwerken, waarbij Semprius zijn geconcentreerde fotovoltaïsche apparaten zou produceren en Siemens gebruik zou maken van zijn expertise in het bouwen van zonne-energiecentrales. Maar 15 maanden nadat Siemens in Semprius had geïnvesteerd, viel alles uit elkaar.
Gezien alle dingen die de afgelopen twee tot drie jaar in de zonne-energiesector zijn gebeurd, inclusief implosies van andere kleine startups, hebben onze investeerders alle reden om naar de heuvels te gaan.
Enorme investeringen in conventionele siliciumzonne-energie, vooral in China, hadden de productiekosten verlaagd, maar de markt overspoeld met goedkope zonnepanelen. Gezien het aanbod van goedkope zonnepanelen, werd het bijna onmogelijk voor bedrijven met alternatieve technologieën, zoals dunne film zonne-energie of geconcentreerde fotovoltaïsche energie, om te concurreren. Tientallen veelbelovende startups op zonne-energie mislukten en de verwachte markt voor geconcentreerde fotovoltaïsche energie kromp, wat Siemens ervan overtuigde om uit het bedrijf te stappen, het partnerschap beëindigde en het begin van moeilijke tijden voor Semprius markeerde.
De zonne-apparaten van Semprius zijn het meest geschikt voor gebruik in zonne-energiecentrales. De steun van Siemens zou hebben geholpen nutsbedrijven te overtuigen om een kans te wagen op nieuwe technologie. Zonder zo'n partner is dat werk veel moeilijker.
Om het nog erger te maken voor Semprius, hebben conventionele siliciumzonnepanelen nog ruimte om aanzienlijk goedkoper en efficiënter te worden. Nieuwe manieren om siliciumwafels te vervaardigen, het duurste onderdeel van een zonnecel, zouden de kosten van wafels kunnen halveren of zelfs meer (zie Bidden om een energiewonder). Nieuwe zonnecelontwerpen verhogen hun efficiëntie. Dergelijke vooruitgang kan zonne-energie uiteindelijk goedkoper maken dan fossiele brandstoffen, zelfs zonder de technologie van Semprius.
Maar op silicium gebaseerde zonne-energie is er nog niet, en dat is de kans voor Semprius. De Amerikaanse Energy Information Administration schat dat nieuwe zonne-energiecentrales stroom zullen produceren van iets minder dan 15 cent per kilowattuur - veel hoger dan de 6,5 cent per kilowattuur voor aardgas. Dus als Semprius gelijk heeft dat het binnenkort technologie zal hebben om zonnepanelen te maken die elektriciteit kunnen produceren tegen ongeveer 5 cent per kilowattuur, zou zijn technologie aantrekkelijk kunnen zijn voor degenen die nieuwe energiecentrales plannen. Er is geen uitvinding vereist, alleen goede, solide engineering, zegt Burroughs.
Dus blijft Semprius op zoek naar een nieuwe investeerder om zijn technologie op te schalen. Het heeft sporen op zonnige plaatsen, waar zijn systemen het beste werken, zoals Saoedi-Arabië en delen van Mexico. Minstens één potentiële investeerder in China is geïnteresseerd, zegt Burroughs.
Gezien alle dingen die de afgelopen twee tot drie jaar in de zonne-energiesector zijn gebeurd, inclusief implosies van andere kleine startups, hebben onze investeerders alle reden om naar de heuvels te gaan, zegt Semprius CEO Joseph Carr . Maar onze klanten en partners - iedereen zegt dat we ons houden aan wat we zeggen dat we gaan doen. Dat overtuigt onze huidige investeerders dat als we door deze vallei van duisternis kunnen komen, er aan het einde een kans is.
Die investeerders hebben goede hoop dat er binnenkort een strategische investeerder kan worden getekend. Ze houden het bedrijf gefinancierd terwijl het meer geld inzamelt, niet omdat we liefdadigheidsgeschenken geven, zegt Semprius-investeerder Clinton Bybee, een durfkapitalist bij ARCH Venture Partners. We denken dat dit heel groot kan zijn.