8.2 Zonne-energie
De hoeveelheid energie die doormiddel van zonnestraling per dag de aarde bereikt is 9000 maal groter dan de energiebehoefte van de gehele wereld! Het lijkt is dus logisch dat wetenschappers op zoek zijn naar nieuwe methoden om de zon als energiebron te benutten. De voordelen van het gebruik van de zon zijn onder andere dat het niet vervuilt (er komen geen broeikasgassen vrij), het is gratis en het is veilig.
8.2.1 Zonnepanelen
In paragraaf 7.3.1 wordt uitgelegd hoe je zelf energie kan besparen door gebruik te maken van een zonnepaneel om water in een boiler op te warmen. Zonnepanelen kunnen ook gebruikt worden om op grotere schaal elektriciteit op te wekken maar dit komt nog maar weinig voor. Zonne-energiecentrales zijn namelijk duur om te bouwen. Er zijn duizenden vierkante meters nodig om een klein dorp van stroom te voorzien. Daarnaast hangt de hoeveelheid energie die kan worden opgewekt af van de hoeveelheid zonnestraling. Als het een paar dagen achter elkaar bewolkt is kan er maar weinig zonne-energie geproduceerd worden. Hier komt bij dat de zonnepanelen zelf erg kostbaar zijn.
Omdat zonne-energie toch belangrijke voordelen heeft (zoals de reductie van de concentratie broeikasgassen) wordt er de laatste jaren veel onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van efficiëntere zonnepanelen. Met de verwachte technologische ontwikkelingen zal het gebruik van zonnepanelen op grote schaal over een aantal jaar al rendabel zijn. Enkele deskundigen voorspellen zelfs dat zonne-energie op den duur de belangrijkste alternatieve energiebron zal worden. Om het opzetten van zonnecentrales tot die tijd economisch aantrekkelijker te maken worden in sommige landen subsidies verstrekt voor het gebruik van zonnepanelen. In bijvoorbeeld Duitsland en Spanje zijn vanwege de gunstige subsidieregelingen grote installaties met duizenden vierkante meters zonnepanelen gebouwd.
- Filmpjes waarin wordt uitgelegd hoe een zonnepaneel werkt:
http://www.youtube.com/watch?v=sO2QnhK06L4
http://www.youtube.com/watch?v=7T6EONdTWFE - Vliegtuig dat vliegt op zonne-energie: http://www.youtube.com/watch?v=5oNHD41MLMk
- Racewagens op zonne-energie:
http://www.youtube.com/watch?v=kpwBSdoyw-I
http://www.youtube.com/watch?v=01Bukte8UU4
8.2.2 Zonnetoren
Een nieuwe ontwikkeling op het gebied van zonne-energie is de ‘zonnetoren’. Dit is een methode om op grootschalige manier zonne-energie op te wekken. Het principe is redelijk eenvoudig. De zonetoren is grofweg in twee stukken op te delen: een groot cirkelvormig deel en de toren. Het cirkelvormige deel is te vergelijken met een enorme broeikas. Het dak is gemaakt van een speciaal soort plastic of glas. Overdag valt hier zon op waardoor de grond en de lucht binnenin de broeikas worden verwarmd. Warme lucht stijgt op maar omdat het dak de warmte tegenhoudt kan deze niet zomaar ontsnappen. Het dak is aan de zijkanten van de cirkel lager maar wordt hoger naarmate het dichter bij de toren komt. Hierdoor verplaatst de lucht die wil opstijgen zich langzaam richting het midden van de cirkel waar het, eenmaal aangekomen in de toren, wel kan opstijgen. De warme stijgende lucht creëert vervolgens een krachtige luchtstroming waardoor in de toren windturbines worden aangedreven. Hierdoor wordt uiteindelijk elektrische energie opgewekt. In figuur 8.2.2.1 kan je zien hoe de luchtstromen zich in het systeem verplaatsen.
Figuur 8.2.2.1 , luchtstromingen in de zonnetoren, bron: www.natuurkunde.nl
Doordat de warme lucht via het midden van de cirkel de broeikas verlaat is er in de kas weer ruimte voor nieuwe koude lucht van buiten. Deze lucht warmt uiteindelijk ook weer op, verplaatst zich naar de toren, stijgt op en zet de windturbine in gang. Zo blijft het proces zich constant herhalen. De zonnetoren werkt zelfs ’s nachts. De grond die overdag is opgewarmd koelt langzaam af en geeft daarom ook ’s nachts warmte af waardoor het proces ook in het donker door kan gaan.
Om te testen of de zonnetoren inderdaad werkt en genoeg energie zal opleveren is in 1981/1982 in Spanje een testtoren gebouwd. De toren was 195 meter hoog en het cirkelvormige dak had een doorsnede van 10 meter. De uiteindelijke resultaten waren positief en een zonnetoren leek commercieel haalbaar te zijn. Daarom is in Australië het bedrijf EnviroMission gestart met het bouwen van een reusachtige zonnetoren. Het cirkelvormige dak zal een doorsnede van 5km krijgen. De toren zelf heeft een doorsnede van 150 meter en zal maarliefst 1km hoog worden. Vergelijk deze afmetingen maar eens met de oude testtoren in Spanje! EnviroMission wil het project in 2010 voltooien en het zal ongeveer 800 miljoen dollar gaan kosten.
Figuur 8.2.2.2, toekomstige zonnetoren in Australië, bron: www.gosunsolutions.com
- Indrukwekkende animatie over de futuristische zonnetoren in Australië: http://www.youtube.com/watch?v=0tWlP0knKQU
- Een filmpje met uitleg over de zonnetoren in Spanje: http://www.solarmissiontechnologies.com/Beyond%202000.wmv