Zonne-energie

 

De zon

De zon is over de hele wereld een van de belangrijkste energiebronnen. Door kernfusie zorgt deze enorme ster voor haar eigen energie en van het licht en de warmte kan iedereen vrij profiteren. De schadelijke straling die de zon naast warmte en licht uitstraalt wordt tegengehouden door de atmosfeer en de magnetosfeer zodat we hier maximaal van kunnen profiteren. De zon stuurt ongeveer 9000 maal zoveel energie naar onze Aarde als waar we behoefte aan hebben. Als dit op de juiste manier verwerkt zou kunnen worden, wat op dit moment technisch nog niet zo is, dan zouden we alle fossiele brandstoffen kunnen laten voor wat ze zijn. Er zijn al heel wat uitvindingen gedaan op dit gebied, maar het wachten is nog steeds op de absolute doorbraak die het gebruik van zonne-energie niet alleen vanzelfsprekend maakt, maar ook nog betaalbaar. Natuurlijk zou het in theorie mogelijk zijn om in gebieden als de Sahara enorme zonnecentrales neer te zetten, maar dan blijft het probleem van de logistiek, hoe zou de energie naar de bewoonde gebieden getransporteerd moeten worden en in welke vorm.

Thermische zonne-energie is op dit moment de meest gebruikte toepassing waarbij door middel van zonnepanelen het zonlicht omgezet wordt in warmte. Een zonnecollector vang het zonlicht op en de warmte wordt afgegeven aan de zonneboiler. Hierdoor kan voldoende water verwarmd worden om te douchen of schoon te maken. Ook in de winter als de zon minder vaak schijnt komt er nog voldoende warm water ter beschikking. Zo’n zonnecollector plaatst men over het algemeen op het dak van de woning zodat de maximale straling ontvangen wordt en een goed rendement wordt afgegeven. Een gemiddeld huishouden van vier personen bespaard hiermee circa tweehonderd euro op jaarbasis. Omdat de overheid dertig procent subsidie verleent op de aanschaf van een zonneboiler, is deze, afhankelijk van het gebruik in zeven tot negen jaar terugverdiend. Een andere methode is het vacumbuis systeem, dat in de wintermaanden een hoger rendement geeft. Het verlies aan warmte is lager waardoor dit ook bruikbaar is voor de centrale verwarming. De overmaat aan warmte in de zomermaanden is helaas niet op te slaan voor de wintermaanden, zodat het totale rendement van dit systeem iets lager uitvalt. Ondanks het stilstaande water is de kans op legionella minimaal, omdat de zonneboiler het water verwarmd tot circa negentig graden en de reguliere verwarmingsinstallatie zorgt voor naverwarming in de wintermaanden. Hierdoor is de minimale temperatuur altijd zestig graden en het gevaar voor legionella niet groter als bij verwarming met alleen reguliere systemen. De meest toegepaste vorm van zonne-energie is de Fotovoltasche cel die ook wel PV genoemd wordt. Deze cellen zetten het zonlicht direct om in elektriciteit, de zogenaamde zonnestroom. Tegenwoordig wordt dit veel gebruikt voor tuinverlichting, de cellen zuigen zich de hele dag vol om tegen de schemering de tuin met een zachte glans te verlichten. Natuurlijk is het rendement van deze cellen niet groot in Nederland en het is dan ook niet geschikt om een hele woning mee te verlichten.

Tuinverlichting op zonne-energie

In andere landen waar overdag meer zonne uren zijn wordt veel gebruik gemaakt van thermische zonne-energie. De zonnestralen worden via spiegels nar een klein oppervlak geleid waar een heel hoge temperatuur ontstaat. Deze temperatuur wordt omgezet naar stoom en hiermee wordt, evenals in een gewone centrale, elektriciteit opgewekt. In Californië waar het zonlicht maximaal is, werken een aantal centrales met dit systeem. De zonnetoren is een nieuwere vorm van duurzame zonne-energie. Onder een ronde doorschijnende collector die aan de rand open is, wordt lucht opgewarmd door zonnewarmte. Het doorschijnende dak vormt samen de de grond een opslagruimte voor de lucht die door de zon opgewarmd is. In het midden van de ronde collector staat een toren die aan de basis het breedst is. De verwarmde lucht is lichter dan de koude zodat deze opstijgt in de toren. Deze zuigt dan meer lucht aan en nieuwe koude lucht wordt gemengd met de warme. Door met water gevulde buizen onder het dak te plaatsten kan een continue stroom van lucht aangevoerd worden. De energie die hierbij ontstaat wordt door windturbines omgezet naar elektrische energie. De Duitse ingenieur Jrg Schlaich heeft het concept hiervoor ontwikkeld en in Spanje heeft men met het prototype al zeer positieve resultaten geboekt.

Wie in Nederland zelf zonnepanelen op zijn dak laat plaatsen is ongeveer evenveel kwijt als voor reguliere elektriciteit, alleen de subsidie die sinds 2008 verleend wordt maakt het sindsdien interessanter. De terugverdientijd die eerst op dertig jaar stond wordt hiermee gehalveerd en dat heeft ervoor gezorgd dat steeds meer mensen hier gebruik van zijn gaan maken. Een probleem was dat er wereldwijd een tekort ontstond aan zuivere silicium waardoor de systemen een tijdlang erg duur zijn geweest. Vanaf dit jaar is dat probleem weer deels opgelost zodat de prijzen weer aanmerkelijk omlaag gegaan zijn. Ook bij de bouw van nieuwe woningen wordt tegenwoordig rekening gehouden met passieve zonne-energie. Zo worden huizen aan de zuidkant voorzien van grote ramen of een volledige schuifpui om de zonnewarmte zoveel mogelijk binnen te halen. Aan de noordkant waar mogelijk geen of veel kleinere ramen al dan niet voorzien van afdekluiken. Ook serres worden weer populair, zodat men optimaal kan genieten van winterdagen met zon en geen of weinig verlichting nodig heeft. De muur waar de zon het meeste op schijnt, kan voorzien worden van een warmte bufferende laag stenen. Verblijfsruimten zoals de woonkamer worden vaker aan de zonkant geprojecteerd en keuken, douche en toilet aan de noordkant. Lichtkokers in het dak zorgen ervoor dat het niet meer noodzakelijk is om in de wintermaanden de hal of trap te verlichten. Goed isolerend glas, dat tegenwoordig ook drie of vierdubbel leverbaar is kan in alle ruimten ingezet worden. Verder is het natuurlijk belangrijk om zoveel mogelijk te isoleren, bij bestaande woningen kunnen de spouwmuren voorzien worden van isolatie met ISO parels waardoor de warmte die binnen is daar ook blijft. Ook voor elektrische auto’s zijn er al mogelijkheden om op zonnecellen te rijden, hiervoor zijn nog heel wat beperkingen, niet in het minst de afstanden die af te leggen zijn. Het probleem is dat het rendement van de zonnepanelen nog erg laag is, zodat het niet mogelijk is om ‘s nachts te rijden. Natuurlijk zijn wetenschappers in de hele wereld bezig om deze problemen op te lossen, maar helaas zal het nog wel een tijd duren voor hier een oplossing voor is gevonden. Er wordt wel gewerkt aan een oplossing zoals het opslaan van zonnewarmte in gesmolten zout, dat erom bekend staat dat het warmte goed vasthoudt, maar voorlopig blijft zonne-energie evenals biomassa en windenergie een extra energiebron en nog geen hoofdbron. Een van de belangrijkste voordelen van zonne-energie is natuurlijk dat het gratis is, maar de manier om het om te zetten in nuttige energie, voor warmte en/of elektriciteit is op dit moment nog heel erg kostbaar. Het allerbelangrijkste is wel dat, op welke manier de zonnewarmte ook gebruikt wordt er op geen enkele manier CO2 vrijkomt en dat maakt het in elk geval tot de duurzaamste energiebron die er op de Aarde bestaat.