De zon straalt 170.000 terawatt (TW) energie op aarde, waarvan er 120.000 TW door de atmosfeer en het wolkendek dringt. Daarmee levert de zon op één uur tijd evenveel energie als de mens momenteel op een heel jaar verbruikt (16 TW). Energiebesparing is in dat licht een achterhaalde boodschap. Als we 0,16 procent van het landoppervlak zouden bedekken met zonnepanelen die een rendement hebben van tien procent, levert dat 20 TW aan energie op: ruim voldoende om aan de huidige energievraag te voldoen. (foto: sungazer)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
|
|
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
De opwarming van het klimaat heeft kernenergie opnieuw op de agenda gezet. De argumenten voor een renaissance van kernsplijting zijn over de hele wereld gelijk: nucleaire energie is de enige optie om de energiebevoorrading te verzekeren en tegelijk de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen. Hernieuwbare energiebronnen zoals windkracht of zonne-energie vormen geen volwaardig alternatief: hun potentieel is te beperkt, ze zijn te duur, ze nemen te veel plaats in en ze zijn te wispelturig.
Politieke wil
Geen enkel van die argumenten houdt steek. De waarheid is dat we de hele wereldeconomie over 10 tot 20 jaar met slechts één duurzame energiebron kunnen aandrijven: de zon. De technologie, de ruimte en het geld zijn beschikbaar. Het enige wat we nodig hebben is politieke wil.
De zon straalt 170.000 terawatt (TW) energie op aarde, waarvan er 120.000 TW door de atmosfeer en het wolkendek dringt. Daarmee levert de zon op één uur tijd evenveel energie als de mens momenteel op een heel jaar verbruikt (16 TW). Energiebesparing is in dat licht een achterhaalde boodschap. Als we 0,16 procent van het landoppervlak zouden bedekken met zonnepanelen die een rendement hebben van tien procent (zowat de slechtst presterende zonnecellen die nu op de markt zijn), levert dat 20 TW aan energie op: ruim voldoende om aan de huidige energievraag te voldoen.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
"Energie is in dit licht geen schaars goed waar we zuinig mee moeten omspringen."
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Die energie-centrale zou 240.000 vierkante kilometer groot zijn. Dat is acht keer de oppervlakte van België, of een paar procent van de Sahara. Daar hebben we geen nieuwe technologie voor nodig. Deze berekening werd al in de jaren zeventig gemaakt, en is sindsdien door tientallen wetenschappers bevestigd, verfijnd en geactualiseerd. Maar de betekenis ervan lijkt niet door te dringen. Energie is geen schaars goed waar we zuinig mee moeten omspringen. Als we slechts een fractie van de beschikbare zonne-energie zouden benutten, kunnen we iedereen op aarde een westerse levensstijl gunnen. Zonder dat de planeet naar de haaien gaat.
Het potentieel van andere duuzame energiebronnen is veel kleiner dan dat van zonne-energie. De precieze omvang ervan is minder goed gekend, maar schommelt volgens de meest optimistische schattingen om en bij de 100 TW.
Biomassa en windenergie (beide net als fossiele brandstoffen overigens ‘bijproducten’ van zonne-energie) hebben daarvan het grootste potentieel. Maar ze zijn niet zonder risico. (foto: met een piekvermogen van 20 MW is dit momenteel de grootste zonnecentrale ter wereld, in Beneixama, Spanje)
Als we onze huidige energiebehoeften zouden vervullen met het opstoken van plantaardig materiaal, hebben we nagenoeg alle landbouwgrond op aarde nodig. Dat brengt dus de voedselvoorziening in gevaar. En als we op massale schaal energie gaan oogsten uit oceaanstromingen of windkracht, dreigen we opnieuw – maar dan op een mechanische manier – het klimaat te beïnvloeden. Zonne-energie is de enige energiebron die geen risico’s met zich meebrengt, hoeveel we er ook van gebruiken. Daarmee is niet gezegd dat energie opwekken uit andere duurzame bronnen een slecht idee is. Maar als we voluit voor zonne-energie gaan, hebben we ze niet eens nodig.
Zonne-energie in België
Zelfs het druilerige België kan al zijn energie uit de zon halen. Het gemiddelde rendement van zonnecellen is in West-Europa slechts twee keer kleiner als in het Zuiden van Spanje, en 2,5 keer kleiner als in de Sahara. Als we in België al onze elektriciteit via zonne-energie willen opwekken, moeten we 600 tot 900 vierkante kilometer zonnepanelen plaatsen – twee tot drie procent van het grondgebied, of minder dan één derde van de provincie Antwerpen.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
"Bijna een derde van alle zonnepanelen ter wereld staat opgesteld in Duitsland - niet meteen het zonnigste land ter wereld."
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Een belangrijk argument tegen zonne-energie is dat ze momenteel te duur is, en dus niet kan concurreren met fossiele brandstoffen of kernenergie. Elektriciteit uit zonne-energie kost in onze streken nu vijf keer meer (50 eurocent per kilowattuur) dan elektriciteit opgewekt uit klassieke energiebronnen (10 eurocent per kilowattuur). De prijs van zonnecellen daalt met ongeveer vijf procent per jaar.
Maar aan dat tempo zou het nog 20 tot 25 jaar duren eer zonne-energie goedkoper wordt dan klassiek opgewekte elektriciteit. Om te kunnen concurreren met primaire fossiele energie, bijvoorbeeld voor de verwarming van huizen of voor de aandrijving van voertuigen, is twee keer zoveel tijd nodig. In zonniger streken kan het sneller. In Zuid-Europa bedraagt de kost van elektriciteit uit zonne-energie momenteel slechts de helft van bij ons: 25 eurocent per kilowattuur. Als de prijsdaling uit het verleden zich verderzet, kan zonne-energie daar over tien jaar concurreren met klassieke elektriciteitscentrales.
Subsidies voor zonnepanelen
De overheid kan deze trend aanzienlijk versnellen. Eind 2005 werd 0,03 procent van het wereldenergieverbruik opgewekt via zonnepanelen (4,5 gigawatt). Bijna een derde daarvan staat opgesteld in Duitsland – niet meteen het zonnigste land ter wereld. Onze oosterburen hebben vijf jaar geleden een wetgeving opgezet die de elektriciteitsmaatschappijen verplicht om elektriciteit afkomstig van duurzame energiebronnen aan te kopen tegen een vast tarief.
Dat mechanisme is gegarandeerd voor twintig jaar, wat zowel particulieren als ondernemers de zekerheid geeft dat hun investering zal renderen. Om een doorbraak te forceren, legde de overheid de prijs voor zonne-energie extra hoog in vergelijking met andere duurzame bronnen. Door de vraag naar zonnepanelen op te drijven, kan de kostprijs van de productie dalen, wat vervolgens opnieuw leidt tot een hogere vraag. Dat zichzelf versterkende economisch mechanisme heeft ook computerchips op minder dan een decennium tijd gedemocratiseerd.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
"Na vier tot acht jaar heeft een zonnecel evenveel energie opgewekt als nodig was voor de productie en installatie ervan."
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
De vraag naar zonnepanelen explodeerde. Alleen al in 2005 werd er in Duitsland voor 600 megawatt zonnepanelen geplaatst – in ons land was dat een halve megawatt. Eind 2005 stond er in Duitsland meer dan 1,5 gigawatt zonne-energie opgesteld, bijna vier keer de output van de kerncentrale van Doel. In 2025 zou dat oplopen tot 26,5 gigawatt – vijf keer de nucleaire capaciteit van België. Spanje en Italië hebben in 2004 soortgelijke programma’s opgezet en zagen hun (erg kleine) aandeel zonne-energie in 2005 spectaculair stijgen.
Kostprijs zonne-energie
Vlaanderen heeft het systeem in 2006 overgenomen en mag zich wellicht aan een soortgelijke groei verwachten. Het German Aerospace Centre voerde onlangs, uitgaande van de recente steunmaatregelen in verschillende landen en de opmerkelijke groei in Duitsland, een onderzoek uit naar de toekomstige evolutie van zonne-energie. Volgens die extrapolatie zal elektriciteit uit zonne-energie in Zuid-Europa al in 2010 goedkoper worden als elektriciteit uit klassieke energiebronnen. In Centraal- en West-Europa zou dat het geval zijn in 2020 – vijf jaar voordat de laatste kerncentrale in ons land dicht moet.
De overheid kan nog veel meer doen om de prijs van zonne-energie te drukken. Als we echt zouden willen, kan zonne-energie zelfs vandaag goedkoper worden dan kernenergie of fossiele energie. Dat kan door alle subsidies bestemd voor klassieke energiebronnen over te hevelen naar zonne-energie. Momenteel gaat er in Europa volgens een onderzoek van de Vrije Universiteit van Amsterdam jaarlijks 68 miljard euro steun naar fossiele brandstoffen en 10 miljard euro naar kernenergie – zowel kernsplijting als kernfusie. Hernieuwbare energiebronnen ontvangen 4 miljard euro.
Productie van zonnecellen
Jaarlijks vloeit er in ons land, volgens een rapport van Groen!, meer dan 450 miljoen euro belastinggeld naar kernenergie. Met dat geld zouden we elk jaar een zonnecentrale van 500 megawatt kunnen bouwen. Elf van die centrales zouden evenveel energie leveren als nu door kerncentrales wordt opgewekt. Ook het in rekening brengen van nadelige effecten, zoals de uitstoot van broeikasgassen of vervuiling, zou gunstig uitvallen voor zonne-energie. Na vier tot acht jaar (afhankelijk van de geografische ligging) heeft een zonnecel evenveel energie opgewekt als nodig was voor de productie en installatie ervan. Van dan af leveren zonnecellen gratis energie zonder enige hinder of milieuschade.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
"Op wereldschaal zou een netwerk van zonne-energie 24 uur per dag energie kunnen leveren."
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Het enige geldige argument tegen zonne-energie is dat de zon niet altijd schijnt. Bewolking is daarbij geen onoverkomelijk probleem, omdat zonnecellen ook dan nog energie produceren. Dat gebeurt weliswaar in mindere mate, maar daar valt een mouw aan te passen door de capaciteit af te stemmen op grijze, winterse dagen. De nacht is echter een fundamenteel probleem waar voorstanders van zonne-energie nogal makkelijk omheen fietsen.
Energie uit de woestijn
Op wereldschaal zou een netwerk van zonne-energie 24 uur per dag energie kunnen leveren. Dat kan door grote energiecentrales over de aardbol te verspreiden. Aangezien altijd de helft van de planeet zonlicht ontvangt, kan er op die manier continue energie geleverd worden. Dan hebben we wel een globaal vertakte elektriciteitsinfrastructuur nodig, of op zijn minst samenwerkingsverbanden tussen plaatsen die ver genoeg uit elkaar liggen.
Verschillende onderzoeksinstituten, waaronder het Internationaal Energie Agentschap, bestuderen de mogelijkheid van een wereldwijd systeem met grote energiecentrales in woestijnen, en achten het haalbaar tegen 2050 – als we er tenminste nu mee beginnen. Wat ontbreekt, behalve de zonnecentrales zelf, is een technologie om elektriciteit over lange afstanden te transporteren zonder al te grote verliezen. Op kortere termijn zullen we dus iets anders moeten verzinnen.
We kunnen overdag vertrouwen op de zon en ’s nachts op traditionele energiebronnen. Het voordeel is dat we op die manier onze consumptie van fossiele brandstoffen betekenisvol kunnen beperken. Het nadeel is dat we onze energiecentrales elke dag opnieuw moeten opstarten en stilleggen. Kernenergie is in dat geval uitgesloten, want de opstart van een kerncentrale duurt meerdere dagen. Een mix van duurzame energiebronnen kan helpen, maar lost het probleem niet ten gronde op. We zullen de reservecapaciteit aan klassieke energiebronnen minder vaak nodig hebben, maar ze moet er evengoed zijn. (Kaarten: plannen voor een elektriciteitsinfrastructuur volledig gebaseerd op hernieuwbare energiebronnen. Bron Trans-CSP. Zie ook: TREC)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
"De grootste batterij ter wereld levert 27 megawatt energie voor maximaal 15 minuten en neemt de ruimte in van een voetbalveld."
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Een andere mogelijkheid is het opslaan van de overdag opgewekte energie, zodat we ze ook ’s nachts kunnen gebruiken. Maar batterijen zijn niet geschikt voor de massale opslag van energie. De grootste batterij ter wereld – eigendom van een energiebedrijf in Alaska – levert 27 megawatt energie voor maximaal 15 minuten en neemt de ruimte in van een voetbalveld. Het is dus een illusie om de energie van een zonnecentrale van 500 megawatt op te slaan in een batterij.
We zouden de energie wel lokaal kunnen stockeren. Grote zonnecentrales zouden dan overdag via het elektriciteitsnetwerk energie leveren, die door elk huis of bedrijf niet alleen verbruikt wordt om apparaten of verwarming te doen werken, maar ook om een batterij op te laden. Die accu slaat voldoende energie op om de nacht door te komen. Daar zijn nog altijd flinke batterijen voor nodig, maar de technologie is in elk geval beschikbaar. In dat geval rijst wel de vraag waarom er nog een elektriciteitsinfrastructuur nodig is.
Decentrale energievoorziening
Als de elektriciteit lokaal wordt opgeslagen, kan ze ook evengoed lokaal worden opgewekt. Een elektriciteitsnetwerk dat draait op fossiele brandstoffen en (zeker) kernenergie is per definitie een gecentraliseerd netwerk, waarbij enkele kolossale installaties hun energie via een wijdvertakte structuur tot bij de consument brengen. Olie, gas en uranium moeten op welbepaalde plaatsen in de wereld ontgind worden, en vervolgens over lange afstanden worden getransporteerd.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
"In een economie die draait op zonne-energie, smelten de woekerwinsten van de Electrabels van deze wereld als sneeuw voor de zon."
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Maar aangezien zonlicht overal op aarde voorkomt, kan iedereen ter plekke zijn eigen energie opwekken. Decentrale energieproductie is de grootste nachtmerrie van energieproducenten, en de reden waarom ze ons al decennialang proberen wijs te maken dat windmolens en zonnepanelen speelgoed zijn voor goedgelovige idealisten. In een economie die draait op zonne-energie, smelten de woekerwinsten van de Electrabels van deze wereld als sneeuw voor de zon.
Opslag van zonne-energie
Gek genoeg is het bestaande elektriciteitsnetwerk de sleutel tot de doorbraak van zonne-energie. Dankzij die infrastructuur kan het probleem van opslag voorlopig omzeild worden. Particuliere zonnecentrales worden in meer dan 90 procent van de gevallen aan het elektriciteitsnetwerk gekoppeld. Het overschot aan energie overdag wordt in het netwerk gestuurd, terwijl er ’s nachts energie van het netwerk wordt binnengehaald. Dat werkt echter alleen maar zolang hernieuwbare energiebronnen een relatief klein deel van de elektriciteit opwekken.
Het systeem kan onmogelijk functioneren als de helft van de elektriciteit wordt opgewekt door zonne-energie, want dan is er ’s nachts te weinig elektriciteit. Voorlopig zijn we nog lang zo ver niet. Dat geeft ons de tijd om de batterijtechnologie verder te verbeteren, zodat accu’s kleiner, duurzamer en milieuvriendelijker kunnen worden. Ondertussen kan stap voor stap een decentrale energievoorziening worden voorbereid, parasiterend op de bestaande elektriciteitsinfrastructuur.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
"Aan het huidige productietempo zouden we 9.500 jaar nodig hebben om de hele wereld van zonnepanelen te voorzien."
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Dat ons land al is volgebouwd, speelt in de kaart van een plaatselijke, onafhankelijke energieproductie. Een zonnecentrale van 500 megawatt zou 32 vierkante kilometer ruimte innemen. In de Sahara is dat geen probleem, maar in het drukke België is het vinden van zo’n grote open plek niet eenvoudig. Maar dat is ook niet nodig. In Duitsland staat intussen drie keer zoveel capaciteit aan zonne-energie opgesteld, terwijl de grootste centrale er ‘slechts’ 12 megawatt levert.
Het grootste deel van de zonne-energie is er afkomstig van oppervakten die al bebouwd zijn: daken en gevels van gebouwen. Fabrikanten spelen hier op in door zonnecellen te integreren in bouwmaterialen. Zo kwamen er recent dakpannen en roofings op de markt met ingebouwde zonnecellen. Overschakelen op zonne-energie kan dus ook zonder extra ruimte in te palmen.
Tekort aan silicium
Er rest slechts één obstakel voor een razendsnelle ontwikkeling van zonne-energie: wereldwijd werd er in 2005 voor slechts 1.727 megawatt zonnepanelen geproduceerd. Ruim onvoldoende om zelfs maar aan de energiebehoefte van ons land te voldoen. Aan het huidge productietempo zouden we 9.500 jaar nodig hebben om de hele wereld van zonnepanelen te voorzien. Het succes in Duitsland heeft de markt verrast. De opmars van zonne-energie wordt sinds 2005 zelfs geremd door een tekort aan silicium, de belangrijkste grondstof voor klassieke zonnecellen.
Silicium is overvloedig aanwezig op aarde, maar het komt enkel voor in gebonden toestand, met name siliciumoxide (zand). Om het geschikt te maken voor zonnepanelen, moet het eerst bewerkt worden. Silicium is ook de grondstof voor computerchips. Tot voor enkele jaren produceerde de siliciumindustrie vrijwel uitsluitend voor de computerfabrikanten. Slechts een fractie van de jaarlijkse voorraad, vaak afvalmateriaal, ging naar de piepkleine zonnecel-industrie.
Het tekort aan silicium en zonnecellen zou nog tot 2008 duren. Momenteel worden overal ter wereld nieuwe fabrieken uit de grond gestampt en uitgebreid, zowel voor de productie van silicium als voor de productie van zonnecellen – in 2005 werd meer dan een miljard euro geïnvesteerd. De markt voor zonne-energie tekent groeicijfers op van meer dan 35 procent per jaar. Slimme investeerders weten waar ze hun geld moeten parkeren.
© Kris De Decker
Dit artikel verscheen ook in Knack van 24 januari 2007
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Verwante artikels :
Draait de industrie straks op geconcentreerd zonlicht? Het potentieel van thermische zonne-energie
- Honderd procent groene stroom : een wereldwijd netwerk van duurzame energie?
- Hernieuwbare energie op grote schaal : we zijn te laat begonnen
- Mag het een zuinig lampje minder zijn? Hoe effectief is ecotech?
- Hoe werkt een zonnecel?
- Meer energie uit minder materiaal: hoe evolueert de technologie?
- Wanneer rijden onze auto's op zonne-energie?
- Waar schijnt de zon? de gemiddelde hoeveelheid zonne-energie per land, nauwkeurig tot op 100 meter
- De donkere kant van zonne-energie : hoeveel energie vraagt de productie van zonnecellen?
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
LINKS :
- De 800 grootste zonnecentrales ter wereld (gedetailleerde lijst)
- Photovoltaic Energy Barometer 2007 : cijfergegevens geïnstalleerde capaciteit in Europa (download duurt even)
- The terawatt challenge : inspirerend artikel over zonne-energie van nobelprijswinnaar Richard E. Smalley
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Laatste reacties