r google-plus facebook twitter linkedin2 nujij P P M G W Monitor Nieuwsbrief pdclogo Afstudeer hoed man met tas twitter

Zonne-energie

Zonne-energie is vorm van duurzame energie. De zon zelf is eigenlijk een enorme kernfusiereactor. Bij kernfusie komt een enorme hoeveelheid warmte en energie in de vorm van straling vrij. De zon heeft nog voor miljarden jaren aan brandstof. Dit maakt de zon voor ons een onuitputtelijke bron van energie.

De zonnestraling die door de aarde wordt opgevangen is de 'motor' achter bijna alle processen op onze planeet. Voor de mens is zonne-energie op meerdere manieren bruikbaar. De systemen zijn onder te verdelen in twee soorten: passieve en actieve. De passieve systemen richten zich op bouwkundige technieken zoals isolatie en inrichting, die warmte vasthouden. Bij actieve zonnesystemen kunnen we vooral denken aan:

  • fotovoltaïsche zonnepanelen (PV) oftewel zonnecellen
  • zonneboilers, een systeem om met behulp van de zon water te verwarmen

Delen

Inhoud

1.

Zon en zonne-energie

Door de kernfusiereactie straalt de zon zoveel licht en straling uit. In deze kernfusiereactie gaan twee waterstofatomen samen en vormen een heliumatoom. Bij deze reactie komt een enorme hoeveelheid warmte en straling vrij.

De techniek om zonne-energie om te zetten in elektriciteit is afkomstig uit de ruimtevaart. Hoog in de ruimte is deze vorm van energie namelijk overvloedig aanwezig, in tegenstelling tot een stopcontact. De techniek is langzaam doorontwikkeld in voorwerpen zoals rekenmachines, lichtboeien op zee, enzovoort.

2.

Waarom zonne-energie?

Zonne-energie is een zeer overvloedig beschikbare bron van energie. Het is schoon en raakt de eerste miljarden jaren niet op. De hoeveelheid energie is gigantisch: per minuut vangt de aarde meer energie van de zon op dan we per jaar wereldwijd aan energie verbruiken. Ook in de winter als het wat kouder is geeft de zon nog voldoende energie om er gebruik van te maken.

Helaas zijn de technieken om actief zonne-energie te gebruiken duur. Dat komt mede doordat de grondstoffen om zonnecellen te maken, schaars zijn.

Daarnaast is zonne-energie, net als windenergie, niet altijd voor honderd procent beschikbaar. De intensiteit van de beschikbare energie van de zon verschilt per seizoen. In de zomer geeft de zon meer energie af per vierkante meter dan in de winter. Maar ook op kortere termijnen zijn er intensiteitsverschillen, bijvoorbeeld als het bewolkt is. Hierdoor zijn de prestaties van de zonnesystemen niet constant.

3.

Welke soorten zonne-energie zijn er?

Passief

Bij passieve zonne-energie wordt gebruik gemaakt van binnenvallend zonlicht, zonder dat daarvoor apparaten nodig zijn. Een voorbeeld is het plaatsen van grote ramen op het zuiden, bij gebouwen en woningen. Als de zon naar binnen schijnt, wordt het warmer. Gebruik maken van passieve zonne-energie kan een flinke energiebesparing opleveren.

Actief

Zonnecellen

Fotovoltaïsche systemen, ofwel zonnecellen, zetten zonnestraling direct om in elektriciteit. De systemen bestaan uit panelen van wisselende grootte met daarin een verzameling aan elkaar gekoppelde zonnecellen.

De zonnecellen zijn gekoppeld om een bruikbare spanning te kunnen leveren. Tegenwoordig bestaan de meeste zonnecellen uit twee lagen silicium die met elkaar verbonden zijn door stroomgeleiders. Als zonlicht op silicium valt, komen elektronen vrij, die een elektrische stroom veroorzaken via stroomgeleiders tussen de twee lagen. De geproduceerde elektrische stroom gaat - eventueel via een apparaatje om de stroom geschikt te maken voor de ontvanger - naar een accu of het stroomnet.

De technologie voor zonnecellen wordt steeds verder verbeterd. Ten eerste worden zonnecellen steeds dunner en worden ze ook flexibeler gemaakt. Dat vergroot de toepasbaarheid van zonnecellen. Daarnaast wordt er gezocht naar manieren om de opbrengst van zonnecellen te verhogen. Bij de eerste zonnecellen kon maar een heel klein deel van de straling worden opgevangen en maar mondjesmaat worden omgezet in energie. Inmiddels wordt er meer straling opgevangen, en wordt die straling ook efficiënter omgezet in energie. Bij beide ontwikkelingen wordt ook gekeken naar hoe zonnecellen gemakkelijker en goedkoper geproduceerd kunnen worden.

Als de prijs van zonnecellen verder daalt, wordt het steeds aantrekkelijker voor bedrijven en particulieren om zonnecellen te installeren. Met genoeg vierkante meter aan zonnecellen kan een huishouden geld verdienen: als de zonnepanelen meer stroom opwekken dan de apparaten in huis gebruiken, kan de extra stroom aan het elektriciteitsnet worden geleverd. Het energiebedrijf betaalt voor die geleverde stroom.

Zonneboiler

zonneboiler op dak, foto: Tony Woon

Een zonneboiler maakt gebruik van de zon om water te verwarmen. Het werkt vrij simpel. De zonnecollector ziet eruit als een zwarte bak waar vloeistof doorheenloopt via heel dunne buisjes. Hier verwarmt de zon het water. Het door de zon opgewarmde verwarmt het leidingwater via een warmtewisselaar, waarna het in een opvangvat terecht komt. Nu kan het gebruikt worden (eventueel nadat het nog extra is opgewarmd).

Een zonneboiler bespaart per jaar ongeveer de verbranding van 200 kuub aardgas.

Deze wijze van waterverwarming kent naast ruimteverwarming ook andere toepassingen. Overal waar men warm water gebruikt kan het zonneboilersysteem een bijdrage leveren in energie(kosten)besparing, zodat er minder fossiele brandstoffen (zoals aardolie of gas) gebruikt hoeven worden. Een goed voorbeeld daarvan is zwemwaterverwarming.

4.

Meer weten?

Delen

Terug naar boven