Broodje aap en Brood geeft energie
'Zonne-energie', begint prof. dr. Wim Sinke, op 8 april 2009 in de lezing ' Let's do Lunch! Energiecrisis: Zonne-Energie?' 'is erg actueel. Zo is de zojuist ingevoerde subsidie regeling een enorm succes.' Er is een enorm potentieel aan belangstelling voor zonne-energie in Nederland. Alleen is de energiecrisis niet zozeer de oorzaak van deze belangstelling, maar komt deze belangstelling voornamelijk door de financiële crisis.
Veel bedrijven in de 'high-tech' sector lijden zwaar onder de economische crisis. Hierdoor verleggen of verbreden zij hun activiteiten in de richting van zonne-energie. Deze sector is de laatste jaren spectaculair gegroeid en zal naar verwachting niet snel stoppen met groeien. In Duitsland zijn bijvoorbeeld al 80.000 mensen werkzaam in zonne-energie en 300.000 in de sector van duurzame energie. Dit is vergelijkbaar met de auto-industrie en benadrukt dat zonne-energie veel potentie heeft als mogelijke banenmotor.
Voor een goede discussie over zonne-energie moet je bekend zijn met de verschillende producten en nuances. Pas dan kan een bepaald verwachtingspatroon worden geschept. Zo is zonne-energie niet alleen toepasbaar voor de productie van elektriciteit. In theorie kan elke vorm van energiebehoefte worden gedekt met zonne-energie. Daarnaast is zonne-energie wel hernieuwbaar, maar niet per definitie duurzaam. Voor duurzaamheid gelden meer voorwaarden. Zo mag voor de productie bijvoorbeeld geen grondstoffen worden gebruikt met een voorraad die eindig is.
Als grootste argument voor het gebruik van zonne-energie wordt vaak het tekort aan fossiele brandstoffen aangevoerd. Echter, als we het over duurzame energie hebben, speelt dit argument juist op de achtergrond. Andere argumenten hebben de overhand, zoals klimaatverandering door gebruik van fossiele brandstoffen en de behoefte om minder afhankelijk te worden van 'energie input' uit andere landen. Ook het gegeven dat wereldwijd 1,5 miljard mensen geen toegang hebben tot locaal beschikbare elektriciteit wordt als een belangrijk argument gezien. Duurzame energie, bijvoorbeeld zonne-energie, is overal opwekbaar en kan als oplossing dienen voor deze problematiek.
Mede door bovenstaande argumenten zal er in de komende eeuw veel geïnvesteerd worden in de energie-infrastructuur. Allerlei vormen van duurzame energie zullen (verder) worden geïntroduceerd. Men onderschat de rol van zonne-energie en de mogelijkheid van een enorme groei daarin zwaar. Zonne-energie wordt vooral gepresenteerd als optie voor de tweede helft van deze eeuw en men heeft er nu nog weinig verwachtingen van. Echter, er zijn nu al veel ambitieuze plannen die het tegendeel bewijzen.
Zonne-energie, en duurzame energie in het algemeen, vereisen enorme investeringen voor op de lange termijn. Dit wordt vaak gepresenteerd als een kostenpost, maar men vergeet dat hetop de lange termijn juist weer veel oplevert en voorkomt dat er veel investeringen moeten worden gedaan om de schade, door bijvoorbeeld fossiele brandstoffen, teniet te doen.
Er zijn vele keuze mogelijkheden voor duurzame energie, zoals windenergie en kernfusie. Waarom moeten we juist zo enthousiast zijn over zonne-energie? Ten opzichte van andere energievormen is de beschikbaarheid van zonne-energie verreweg het grootst en het minst uitputbaar. Theoretisch is de beschikbaarheid van zonne energie zelfs 1800 maal groter dan het jaarlijkse mondiale energie verbruik. Als je dus alleen maar een hele kleine fractie van die zonne energie aftapt en op een efficiënte manier omzet in bruikbare energie kan al snel een deel van het mondiale energiegebruik worden opgevangen. Men verwacht dan ook dat in de toekomst zonne energie de dominante vorm van duurzame energie wordt.
Zonne-energie staat bekend als een energiebron waar we het in Nederland niet zo van moeten hebben. Echter, zonne-energie is juist de best verdeelde energiebron ter wereld. Het maximale verschil in zonne-sterkte tussen Nederland en bijvoorbeeld de woestijn is maximaal een factor 3, en vaak minder. Dit is niet verwaarloosbaar, maar zeker wel overzichtelijk. Duitsland, tot vorig jaar de grootste zonne-energie markt, laat zien dat je niet in een 'Sunbelt' hoeft te leven om van zonne-energie gebruik te maken.
Zonlicht kan op verschillende manieren worden omgezet in zonne energie. Via zogenaamde 'low temperature heat' kan zonlicht bijdragen tot opwarming van bijvoorbeeld douchewater. Omzetting van zonlicht in elektriciteit kan indirect via 'high temperature heat', waarbij zonlicht wordt geconcentreerd en vervolgens omgezet in elektriciteit. Directe omzetting van zonlicht in elektriciteit kan via fotovoltage conversie. In theorie kan zonlicht ook worden omgezet in chemische energie via foto-electrochemische conversie. Deze technologie staat echter nog in de kinderschoenen.
Zonnepanelen, de meest gebruikte en bekendste technologie, maken gebruik van fotovoltage conversie. De kennis – er gaat licht in en er komt stroom uit – is voldoende. Hoe een zonnepaneel precies werkt, is voor de gebruiker niet zo interessant. Andere vragen spelen voor hen een grotere rol, als 'Hoe ziet het eruit?', 'Hoe lang gaat het mee?' en 'Hoe hoog is het rendement?'.
Al in 1839 werd het principe van zonnepanelen beschreven door Becquerel. Hij beschreef hoe een combinatie van materialen stroom kan opwekken als er licht op valt. Het heeft echter tot midden vorige eeuw geduurd, voordat men er iets zinnigs mee kon. Een zonnecel met een hoog rendement vereist namelijk een goede controle van materialen. Pas rond 1950 lukte dit. Nu zijn zonnepanelen wel goedkoper en rendabeler, maar qua opbouw is er niet veel veranderd. Er kan dus nog veel aan verbeterd worden.
Kleinschalig, en langzaam ook wat grootschaliger, wordt wereldwijd een begin gemaakt met de toepassing van zonnepanelen. In Nederland zijn er al enkele kleine wijken gebouwd, die 'draaien' op zonne-energie, zoals de wijk 'City of the Sun' in Heerhugowaard. Spanje en Duitsland passen zonne-energie al op grote schaal toe. Vorig jaar waren zij beiden verantwoordelijk voor driekwart van de totale wereldmarkt. Voor de langere termijn verwacht men zeer grootschalige toepassing van zonnepanelen: de bouw van grote energiecentrales met piekvermogens tot één Gigawatt. Deze energieproductie is vergelijkbaar met een normale elektriciteitscentrale.
Momenteel zijn er verschillende soorten zonnepanelen op de markt. De zogenaamde 'silicon' zonnepanelen domineren de markt met een marktaandeel van 90%. Deze zonnepanelen zijn herkenbaar als individuele zonnecellen achter glas, die met elkaar verbonden zijn. De andere10% van de markt worden ingenomen door 'dunne film' zonnecellen. Deze bestaan uit éénduizendste millimeter actief materiaal achter glas of staalfolie. Hierin zijn weer drie hoofdcategorieën te onderscheiden, benoemd naar het actieve materiaal verantwoordelijk voor de elektriciteitsomzetting.
Zonne-energie staat bekend als een dure vorm van duurzame energie. De kosten voor het opwekken van zonne-energie liggen momenteel hoger dan de kosten voor elektriciteit uit het stopcontact. Maar de prijs gaat – voorspelbaar – naar beneden. Niet uitgezet tegen de tijd, maar tegen het aantal panelen wereldwijd. De voorspelling is dat voor 2020 zonne-energie een gelijkwaardige concurrent is met stroom uit het stopcontact. De verwachting is dat voor 2050 70% van het mondiale energieverbruik afkomstig is uit zonne-energie.
