Zonne-energie
Vrijwel alle energie waarover wij op aarde kunnen beschikken komt van de zon, direct of indirect. De energie die de zon dagelijks uitstraalt naar de aarde is direct te benutten, middels zonnecellen en zonnecollectoren.Zonne-energie als stromingsbron
Kernfusie
De energie van de zon is te danken aan het kernfusieproces dat in de kern van de zon plaatsvindt. Bij de kernfusie van twee waterstofatomen ontstaat helium; per seconde wordt er 600 miljoen ton waterstof in 596 miljoen ton helium omgezet. Het verlies in massa komt volgens Einstein's $E=mc^2$ formule vrij als energie. Deze energie bereikt na een periode van miljoenen jaren het oppervlak van de zon en wordt vervolgens uitgestraald in het universum.Instraling van zonne-energie
De aarde ontvangt slechts een bescheiden deel van de energie uitgestraald door de zon, maar dat is nog altijd zo’n 9000 maal groter dan de wereldwijde energiebehoefte. Op astronomische tijdschaal is ook de zon als energiebron niet onuitputtelijk, want ooit zal de zon zijn opgebrand. Op onze tijdschaal beschouwen we onze zon als stromingsbron, de drijvende kracht achter de aardse stromingsbronnen: licht, warmte, stromend water, stromende lucht en kort-cyclische biomassa.De figuren hieronder beschrijven de zonne-instraling in Nederland en Europa, in termen van de dag en maand, maar ook de regionale verschillen.
Zonne-energie en fossiele energie
Fossiele energiedragers als aardolie, gas en kolen zijn te danken aan de zon; ze zijn immers ontstaan uit sedimenten van (plantaardige) biomassa, die door geologische processen zijn omgezet, geconserveerd en geconcentreerd. Op de tijdschaal van geologische processen zou je zelfs fossiele energie als stromingsbron kunnen beschouwen, want ook vandaag de dag vinden die processen plaats. Op de tijdschaal van de economie, van jaren tot een mensenleven, is de aangroei van fossiele voorraden echter verwaarloosbaar; daarom spreken we van voorraadbronnen.Opkomst van zonne-energie
Eveneens als windenergie is ook elektriciteit direct op basis van zonne-energie sterk in opkomst. Waar in 1985 nog slechts 25 MW aan zonnepanelen wereldwijd was geïnstalleerd was dit in 2004 al 3,7 GW, in 2010 al 40 GW en in 2022 al meer dan 1100 GW (Statista 2022w) zie figuur 4
De groei van zonne-energie heeft vooral te maken met de hoge subsidies die worden gegeven op het gebruik van zonne-energie.
In 2012 was in Nederland de totale elektriciteitsgeneratie afkomstig van zonnecel systemen ongeveer 0,25 MW, overeenkomstig met 0.22% van het totale elektriciteitsverbruik (CBS 2016w). In 2022 was dit al gelijk aan meer dan 19.000 MW wat overeenkomt met 14,5% van het totale elektriciteitsgebruik (CBS 2022w).
Conversietechnologie voor zonne-energie
Zonne-energie wordt actief benut via zonnecellen en zonnecollectoren.
Zonnecollectoren
Bij een zonnecollector gaat het om het invangen van zonnewarmte voor het verwarmen van tapwater. Het door de zon verwarmde water wordt opgeslagen in een zonneboiler; hier kan het water op de conventionele manier worden bijverwarmd als de zon het even laat afweten. Zonnecollectoren hebben geen betekenis voor de productie van elektriciteit.
Zonnecellen
Het proces waarbij in zonnecellen elektriciteit wordt opgewekt heet fotovoltaische omzetting. De gebruikelijke aanduiding zon-PV, of PV, staat voor 'photo-voltaic'. Het proces berust op het principe dat elektriciteit gaat stromen tussen twee niet identieke halfgeleiders als deze met elkaar in contact worden gebracht en aan licht worden blootgesteld. Een kenmerk van halfgeleiders is dat ze in vergelijking met metalen maar weinig 'beweeglijke' elektronen hebben. Maar juist door de absorptie van licht worden elektronen vrijgemaakt: die gaan zich daarna verplaatsen waarna een positief geladen gat overblijft. Een scheidingslaag zorgt dat gaten en vrije elektronen gescheiden worden, waardoor een potentiaal, een spanning ontstaat. Wanneer de voor- en achterzijde van de cel met elkaar worden verbonden gaat er gelijkstroom lopen.Concentrated solar power
Concentrated solar power (CSP), bundelt zonne-energie met spiegels. "Systemen voor geconcentreerde thermische energie bestaan altijd uit spiegels en/of lenzen die het directe zonlicht bundelen en een receptor met daarin een vloeistof die door het gebundelde licht verhit wordt." (Thermische_zonne-energiew). Veelal wordt deze warmte gebruikt om een turbine aan te drijven en stroom op te wekken (zie elektriciteit-conversie).
Bronnen
Velds 1992w,CBS 2016w,
CBS 2022w, CBS 2022, Data over capaciteit en opbrengst zonnepanelen in Nederland, geraadpleegd 12 januari 2024
Statista 2022w, Statista, geraadpleegd 12 januari 2024
Velds 1992w, C.A. Velds, Zonnestraling in Nederland, KNMI, 1992
Wikipedia 2019aw, Wikipedia, geraadpleegd 21 februari 2019
Laatste wijziging: 15-01-2024
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.
