Geleidelijk meer zon

Energiespectrum. (juninummer, 15e jrg., nr. 6). Themanummer over 'de opkomst van zonneenergie in Nederland'. Verschijnt een keer per maand. Jaarabonnement (f) 77,-. ECN, Postbus 1, 1755 ZG Petten.

Actueel lijkt het onderwerp gezien de weersomstandigheden niet, maar vooruit: het is ten slotte hoogzomer. Bovendien valt het met de instraling van zonlicht hier in Nederland reuze mee, de helft van de opbrengst in de tropen. Energiespectrum, het maandblad van het Energieonderzoeks Centrum Nederland (ECN), wijdt zijn nieuwste nummer aan zonne-energie. De vier bijdragen zijn gebaseerd op lezingen die begin april werden gehouden op de Derde Nationale Zonneenergieconferentie. Zoals de inleiding tot de special al onthult, zijn er sinds de vorige conferentie geen spectaculaire doorbraken te melden. Wel is er sprake van een gestage progressie. In het bijzonder geldt dat voor de twee bekendste vormen van zonne-energiewinning: de thermische collectoren en de fotovoltasche panelen en modules. Om met deze laatste te beginnen: de fotovoltasche cellen voor het omzetten van lichtenergie in elektriciteit halen tegenwoordig heel bevredigende rendementen (in het laboratorium tot 28%). De belangrijkste uitdaging is dan ook niet zozeer om het rendement nog verder op te voeren, maar om de kostprijs te drukken. Fotovoltasche systemen bestaan uit een groot aantal afzonderlijke cellen, samengevoegd tot modules en panelen. De levensduur van het totale systeem wordt niet zo zeer bepaald door de afzonderlijke cellen, maar door kwetsbaarder componenten als elektrische contacten. Een deel van de onderzoeksinspanningen is daarom gericht op verbetering daarvan. Daarnaast wordt druk geexperimenteerd met diverse materialen, die allemaal hun voor- en nadelen hebben. Het klassieke monokristallijn silicium bijvoorbeeld waaruit de eerste generaties zonnecellen al werden opgebouwd, haalt in het laboratorium ruim 24% en in industriele toepassingen tot 16%, maar de zuiverings- en kristallisatiekosten zijn hoog. Polykristallijn en amorf silicium zijn veel goedkoper, maar hebben daarentegen weer een lager rendement. In Nederland vindt op alle fronten onderzoek plaats aan fotovoltasche cellen, maar de elektriciteit die men er mee opwekt is nog altijd een factor 5 tot 10 maal zo duur als uit het net. Weliswaar wordt de komende decennia een verdubbeling van het rendement verwacht, maar de kostprijs zal flink moeten zakken wil men het doel van de Nota Energiebesparing, 2 x 10 CORPS SUPERIEUR KAN NIET KLEINER DAN 5 Joule energie per jaar uit fotovoltasche cellen in 2010, bereiken. (Ter vergelijking: het huidige energieverbruik in Nederland bedraagt 3 x 10 J-jaar). Thermische systemen werken met natte collectoren, die via een pompinstallatie in verbinding staan met een te verwarmen watercircuit. Het Nederlandse onderzoek richt zich vooral op de ontwikkeling van de zonneboiler, waarvoor de overheidsdoelstelling is vastgesteld op niet minder dan 300.000 stuks in 2010. Andere vormen van thermische zonne-energiewinning zijn onder meer grote collectorvelden voor lange-termijn opslag en de zogeheten zonnemuur waarbij zonne-energie wordt ingezet bij de ventilering. In Nederland wordt weliswaar weinig fundamenteel onderzoek verricht naar thermische zonne-energiewinning, maar op technisch gebied gebeurt er aardig wat. De tegenwoordige systemen zijn in absolute getallen even duur als tien jaar geleden, wat een effectieve besparing van circa 30% betekent. Vooralsnog kunnen noch de zonneboiler, noch andere vormen van thermische energie-opwekking echter concurreren met de nog altijd veel goedkopere fossiele brandstoffen. Met een zonneboiler kan het energieverbruik voor warm kraanwater in een huishouden voor ongeveer de helft worden gedekt en een besparing opleveren van zo'n 200 m aardgas, maar er staat tegenover dat de investering er pas na tientallen jaren uit is. Voorlopig zullen daarom subsidies nodig blijven. Een ontwikkeling die nog goeddeels in de kinderschoenen staat, is de passieve benutting van zonne-energie. Ramen en serres zijn daar eigenlijk al een voorbeeld van, immers: daardoor wordt direct zonnewarmte ingevangen. Een ander idee (maar meer geschikt voor de tropen) is de zogeheten zonne-schoorsteen: een beglaasde pijp die warm van binnen wordt en daardoor een zuigende werking uitoefent (trek), waardoor de binnenvertrekken op een natuurlijke wijze worden geventileerd. Meer hi-tech zijn enkele nieuwe bouw- en isolatiematerialen waarmee energiewinst kan worden geboekt. Een voorbeeld daarvan vormt schakelende beglazing, in het bijzonder met elektrochrome materialen die onder invloed van elektrische signalen kunnen overspringen van zondoorlatend naar weerkaatsend en vice versa. Het veelbelovendst zijn echter op dit ogenblik de zogeheten translucente isolatiematerialen of TIMs: materialen die tegelijkertijd zeer doorlatend zijn voor zonnestaling en een hoge warmteweerstand hebben. Ze kunnen worden toegepast bij daglichtopeningen (zij het niet als echte ramen), maar ook bij dichte geveloppervlakten. In dat laatste geval wordt de ingevangen zonne-energie door de muur geabsorbeerd en vertraagd naar binnen doorgegeven. Het nadeel van TIMs is wel dat ze vooralsnog kwetsbaar zijn en bovendien peperduur. Een meer theoretische beschouwing in het themanummer is ten slotte gewijd aan de mogelijkheid van opslag van zonne-energie in de vorm van verstookbare biomassa. Planten zijn immers zonneenergie-omzetters bij uitstek, en wat ligt er meer voor de hand om energy farming te bedrijven met speciale energiegewassen. Berekening van de maximaal te behalen rendementen en prijs-prestatieverhoudingen vallen echter ongunstig uit, zodat niet verwacht kan worden dat een dergelijke vorm van energiewinning ook maar in de verste verte met de verbranding van fossiele brandstoffen (overigens eveneens opgeslagen zonne-energie) of kernenergie zal kunnen concurreren. De vier verhalen in het nummer lezende, komt men weliswaar tot de middellange-termijn conclusie 'geleidelijk wat meer zon', maar door de ongunstige kostprijzen is het moeilijk voor te stellen dat zonne-energie rond het jaar 2010 of 2020 meer dan enkele procenten van onze totale energiebehoefte zal dekken. De enorme hoeveelheid zonne-energie die wij (ook in deze zomer!) dagelijks over ons krijgen uitgestort - maar liefst zo'n 50 maal ons totale energieverbruik, in andere landen is het nog veel meer - zullen wij dus tandenknarsend onbenut moeten laten.