Kennismaken met zonne-energie

De zon, bron van het leven

Slechts een miniscule portie van de energie van de zon komt op de aarde terecht. Toch is deze energie verantwoordelijk voor bijna al het leven op onze planeet. Van de groei van planten, mens en dier tot en met het weer.

Klimaatverandering

De omvang van menselijke activiteiten ten opzichte van de schaalgrootte van het klimaatsysteem is beperkt. Er kan echter wel degelijk sprake zijn van effecten op het klimaat.

Zo wordt de sterke stijging van de verschillende broeikasgassen in de atmosfeer voornamelijk toegeschreven aan de start cq toename van de industriele- en agrarische activiteiten sinds 1750. 

Bij een toename van de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer hoopt zich meer zonnewarmte op aarde op. Hierdoor stijgen de temperaturen op aarde. 

Daarom is het ook een prima streven om onder meer de verbranding van fossiele brandstoffen te dimmen. Ten gunste van duurzame energiebronnen die een veel kortere energie / materiaal cyclus hebben.

Extremer weer

Een van de gevolgen van de opwarming van de aarde is extremer weer. Dit heeft verschillende oorzaken:

• Als gevolg van extra verdamping zit er meer vocht in de atmosfeer. Hierdoor kan er tijdens buien en stormen extreem veel neerslag vallen. De extra verdamping zorgt er ook voor dat gebieden droger worden en dat er meer woestijngebieden ontstaan.   
• Door de snelle opwarming van de Noordpool neemt het temperatuurverschil tussen de evenaar en de Noordpool af. Hierdoor wordt de polaire straalstroom getemperd en gaat de straalstroom meer meanderen. Straalstromen hebben een grote invloed op de beweging van hoge- en lage luchtdrukgebieden. Door de tempering blijft (extreem) weer langer in een gebied aanwezig. Een gevolg hiervan op het noordelijk halfrond is dat winterse omstandigheden zich langer en dus ook nadrukkelijker kunnen manifesteren. 

Of er op de lange termijn sprake zal zijn van meer of minder zonnestraling voor Nederland als gevolg van klimaatveranderingen is nog niet bekend. Er is een lichte stijging genoteerd.

Broeikaseffect en klimaatfactoren

11 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

De zon, bron van gratis energie

Zonne-energie is een verzamelnaam voor verschillende technieken om de energie die aanwezig is in zonlicht, om te zetten in nuttig bruikbare energie.

Momenteel wordt bij zonne-energie meestal gedacht aan zonnepanelen maar zonne-energie omvat ook vele andere vormen van energie. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen directe en indirecte zonne-energie

• Bij directe zonne-energie wordt de energie uit het zonlicht direct omgezet in bruikbare energie: in warmte of als in onderstaande afbeelding in elektriciteit.
• Bij indirecte zonne-energie wordt de uiteindelijk bruikbare energie geproduceerd via een omweg. Biomassa, waterkracht maar ook windenergie zijn voorbeelden van indirecte zonne-energie. Bijvoorbeeld in het geval van windenergie zorgt de zon voor temperatuur- en drukverschillen wat resulteert in wind, etc.

Directe versus indirecte zonne-energie

2 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Directe zonne-energie

Er worden een aantal vormen van zonne-energie onderscheiden:

• Passieve zonne-energie. Denk aan de opwarming en verlichting van een woning door binnentredend zonlicht. Maar ook gerichte blokkering van zonlicht (en warmte) en opslag / vrijgifte van zonnewarmte in de constructie behoren tot passieve zonne-energie. Het nadrukkelijk uitwerken van passieve zonne-energie in de ontwerp van een gebouw kan een groot verschil maken in woongenot en energieverbruik.
• Actieve zonne-energie, ook wel thermische zonne-energie. Zonneboilers zijn hier een voorbeeld van maar ook thermische zonne-energie centrales maken gebruik van directe zonnewarmte.
• Een derde vorm van zonne-energie is fotovoltaïsche zonne-energie of zonnestroom. Fotovoltaïsche wordt ook wel aangeduid als PV, naar het Engelse Photo(=licht)Voltaic(=elektriciteit)). Hiermee wordt zonlicht in één stap wordt omgezet in elektriciteit, zoals in zonnepanelen.

Passieve-, thermische- en fotovolatische zonne-energie

9 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Wat levert het gebruik van zonnepanelen op?

• Het milieu wordt gespaard. Zonne-energie is in vele opzichten milieuvriendelijker dan energie gewonnen uit fossiele brandstoffen. 
• Met een zonne-energie systeem is men minder afhankelijk van de openbare energie voorzieningen. Deze afhankelijkheid kan verder worden verkleind door bijvoorbeeld electriciteit te bufferen (accu's) en / of meerdere duurzame energiebronnen naast elkaar in te zetten. 
• Een fotovoltaisch zonne-energie systeem dat teruglevert aan het openbare electriciteitsnetwerk zorgt voor een verlaging van de electriciteitsrekening. Op basis van de bestaande terugleverregelingen heeft een zonnepaneel installatie een blijvend dempende werking op de kosten voor electriciteit. Helaas zijn het vooral de vaste kost-componenten in de electriciteitsrekening die de afgelopen jaren sterk zijn gestegen.
• Met behulp van een zonne-energie systeem kunnen goederen duurzamer geproduceerd worden. Dit kan eveneens voor een positieve uitstraling naar medewerkers, klanten, media, etc, zorgen.

Toepassingen van thermische en fotovoltaische zonne-energie

8 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Het nut van zonne-energie

Om te overtuigen van het nut van fotovolatische zonne-energie heeft men in Amerika een aantal sprekende vergelijkingen gemaakt. Over het aantal zonnepanelen in Nederland zijn helaas nog geen exacte gegevens beschikbaar.

Om een indruk te geven van het geinstalleerde vermogen aan zonnepanelen in de USA. Het totale vermogen van de Nederlandse energiecentrales bedraagt ruim 20.000 MW. In de USA is reeds 10.000 MW aan zonnepanelen capaciteit geinstalleerd.

Nederland heeft 16,77 miljoen inwoners tegenover USA 313,9 miljoen. Het is dan ook niet bedoeld als vergelijking.  

Infographics voortgang implementatie zonnestroom USA

4 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Waar schijnt de zon het hardst?

Het verschil in jaarlijks beschikbare zonne-energie tussen de Sahara en het noorden van Scandinavië bedraagt een factor drie. Nederland krijgt ongeveer 1000 kWh per m2 per jaar aan zonlicht.

Verdeling zonnestraling wereldwijd en Nederland

3 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)