Zelf energie opwekken met de zon

De zon is de belangrijkste energieleverancier van onze planeet. Hij is ruim 4,5 miljard jaar oud en is volgens wetenschappers op de helft van zijn leven. Dankzij de zon hebben we warmte, wind, neerslag en voedsel. Zonder zon houdt het leven op te bestaan. Bekende brandstoffen als aardolie, aardgas en steenkool zijn miljoenen jaren geleden ontstaan uit oude dieren- en plantenresten die leefden dankzij de zon.

Eigenlijk halen we onze energie nu dus van de opgeslagen zonne-energie die miljoenen jaren oud is. Maar bij de verbranding van deze fossiele brandstoffen komt broeikasgas vrij. Teveel van deze gassen dragen bij aan de opwarming van de aarde. Daarom moeten we de zon op een andere manier slim gaan gebruiken. De zon straalt een gigantische hoeveelheid energie uit. Een deel daarvan kunnen we opvangen om elektriciteit of warmte te maken.

Lees hieronder meer over de werking van zonne-energie en op welke manier je energie van de zon kunt opwekken.

Energie van de zon

De zon levert ons 50 keer meer energie dan we nodig hebben.

Zouden we alle zonne-energie over de hele wereld opvangen, dan is er meer dan genoeg energie voor alle aardbewoners. Maar hoeveel energie kan de zon ons leveren?

De ene periode straalt de zon meer energie uit dan de andere. Toch is er, gemeten over een lange periode, een vrij constante hoeveelheid energie van de zon die naar de rand van de atmosfeer van de aarde gestraald wordt. Dat is gemiddeld namelijk circa 1367 Watt per vierkante meter (dit heet de zonneconstante).

Hoeveel energie daadwerkelijk naar de aardbodem wordt gestraald is een ander verhaal. Een gedeelte wordt namelijk weerkaatst door waterdruppels van wolken. Ook wordt een deel opgenomen (geabsorbeerd) door waterdamp, CO2 en ozon. Bovendien schijnt de zon ’s nachts niet en in de winter korter dan in de zomer.

Op een onbewolkte dag in juni schijnt de zon in Nederland met een kracht van circa 1000 Watt per m² aan energie. In december is dat bij onbewolkt weer nog maar eenvierde. Het vermogen en rendement van zonnepanelen wordt berekend bij een instraling van 1000 Watt per m².

Het ene moment schijnt de zon langer en feller dan het andere. Dat komt door de verschillen in de winter en zomer, maar ook bewolking heeft hierin een grote invloed. Gemiddeld wordt in Nederland per jaar ongeveer 1000 kilowattuur aan energie ingestraald door de zon. Zouden we al deze energie in heel Nederland kunnen opvangen, dan is dat 50 keer zoveel als we per jaar verbruiken!

Helaas bestaat er nog geen apparatuur waarmee we 100% zonne-energie kunnen opvangen. Ook ontbreekt nog technologie om energie of warmte langdurig te kunnen opslaan. Toch kunnen we wel een (heel klein) deel nu al omzetten in bruikbare energie. Hoe dat kan lees je hieronder.

*Het totale energieverbruik in Nederland wordt weergegeven in PetaJoule, zodat makkelijk verschillende energiesoorten met elkaar vergeleken kunnen worden. Dit is per jaar 3100 PJ. In Nederland wordt per m² circa 1000 kWh zonne-energie ingestraald. Dit is 1 miljard kWh per km². Aangezien Nederland 41.543 km² aan oppervlak heeft, gaat het dus om 41.543.000.000.000 kWh. Omgerekend is dat 149.554 PJ energie, dus ongeveer 50 keer zoveel.

Bronnen:
https://www.clo.nl/indicatoren/nl0052-energieverbruik-per-sector

Zonne-energie gebruiken

De zon levert ons veel energie. Dat kunnen we merken aan het felle licht en de warmte op onze huid. De zon komt elke dag gratis en voor niks op.

Hoe kunnen we de energie uit het zonlicht voor onszelf gebruiken? Bekijk hieronder een aantal voorbeelden.

1. Zonlicht op ramen en muren

Zonne-energie direct in huis gebruiken heet ook wel passieve zonne-energie. Dit is de simpelste oplossing. Door de zon te laten schijnen op de muren en door de ramen, profiteer je van gratis warmte van de zon. Doe dat juist in de winterperiode, want ook dan is de zon meestal krachtig genoeg om bij te dragen aan verwarming van onze woningen.

Als de zon op de stenen van een muur schijnt, worden deze warm. Bakstenen en ook stoeptegels houden warmte lang vast. Als de zon echt lang geschenen heeft trekt de warmte zelfs door de muur naar binnen! Op deze manier wordt een soort deken van warmte gecreëerd. Bij muren die op het zuiden staan voelt het daardoor ’s avonds en ’s nachts binnen in de kamers nog lang comfortabel aan.

Ramen laten de warmte van de zon makkelijker door naar binnen dan muren. De zonnestralen komen terecht op je vloer of meubilair, die vervolgens opwarmen. Helaas doen veel mensen de verduistering dicht maar daardoor maak je geen gebruik van de gratis warmte. Van oktober tot en met maart schijnt de zon gemiddeld bijna 500 uur uitbundig. Waarom zou je geen gebruik van al die uren gratis warmte?

Gebouwd op de zon

Tijdens de bouw of bij verbouwing kan er rekening gehouden worden met de zon. Een voorbeeld is een serre als uitbouw van je woning. Dankzij het glas warmt deze ruimte in de winter lekker op als de zon schijnt. Een afgesloten serre is tegelijk ook isolatie voor de rest van je woning.

Door hier goed over na te denken maak je beter gebruik van gratis duurzame energie.

2. Elektriciteit uit zonne-energie

Bijna iedereen kent de zonnepanelen wel. Ze zijn meestal blauw of zwart en maken elektriciteit uit zonlicht. Op steeds meer daken zie je ze verschijnen.

Zonnepanelen zijn een mooie vorm om duurzame stroom te maken. Ze maken geen geluid, hebben weinig onderhoud nodig en zijn relatief veilig.

Maar zonnepanelen hebben een rendement van maximaal slechts 20%. Dat betekent dat alle overige zonne-energie (80%) niet wordt gebruikt. Door het lage rendement heb je dus erg veel zonnepanelen nodig om een grote hoeveelheid energie op te kunnen wekken. Voorbeeld: heb je ruimte voor 10 zonnepanelen, dan wek je daarmee 17% van je totale energieverbruik op (gemiddelde woning).

Daarnaast hebben zonnepanelen als nadeel dat de opwekking slecht te voorspellen en te regelen is. Vaak zijn er in de zomer overdag korte hoge pieken waarin veel stroom wordt opgewekt. De elektriciteit die we niet nodig hebben gaat naar de buren en als we heel veel zonnestroom opwekken zelfs naar onze ooster- en zuiderburen! Hoe meer aanbod hoe lager de prijs. De kosten om het stroomnet uit te breiden zijn hoog.

Lees meer over zonnepanelen

3. Warmte uit zonne-energie

Minder bekend zijn manieren om warmte uit zonne-energie te halen en op te slaan. Bijvoorbeeld met de zonneboiler. Dit systeem werkt met een collector op het dak dat warmte uit zonlicht haalt, met binnenshuis een boiler waarin de warmte wordt opgeslagen.

De zonnecollector op het dak haalt vele malen meer energie uit de zon dan de bekende elektrische zonnepanelen. Een collector haalt een rendement van maximaal rond de 80%. Veel energie die de zon te bieden heeft wordt dus benut.

Bovendien kan de warmte worden opgeslagen, zodat je ’s avonds of de volgende dag er nog gebruik van kunt maken. In de zomer ben je nagenoeg onafhankelijk van je cv-ketel voor het warme water. De zonneboiler neemt ongeveer 50% van het warme water voor zijn rekening (en bespaart daarmee circa 5% tot 10% op het totale energieverbruik in een gemiddelde woning).

Deze systemen kunnen ook warmte opwekken voor verwarming in je woning. Maar dat is niet zo rendabel, omdat er dan in de zomer grote hoeveelheden warmte worden gewonnen die je maar deels gebruikt. In de winter is er juist weinig zon terwijl je dan veel warmte nodig hebt. Er is (nog) geen oplossing om bij jou thuis warmte langdurig op te kunnen slaan.

Verder zijn nadelen van zonneboilers vaak lastig in te passen zijn in woningen. Het warme water kan vaak alleen gebruikt worden voor de badkamer. Waterleidingen lopen vaak niet de kortste route waardoor het lastig is om de vaatwasser of wasmachine te laten draaien op zonnewarmte. Bovendien zijn er (nog) geen systemen die kunnen communiceren tussen de zonneboiler en apparatuur, zodat de warmte automatisch gebruikt kan worden als het beschikbaar is. Dat maakt een zonneboiler minder praktisch en door de hoge kosten is ie voor veel mensen minder aantrekkelijk.

Lees meer over de zonneboiler

Zonne-energie bij jou thuis

Denk je erover na om systemen aan te schaffen die zonne-energie opwekken? Beschouw deze apparatuur als een soort gadget. Het is leuk om je eigen stroom op te wekken of te douchen terwijl de cv-ketel uit blijft. Maar het gaat allemaal om kleine hoeveelheden. De systemen zijn nog niet in staat om grote hoeveelheden zonne-energie op te wekken of op te slaan. We kunnen helaas dus nog niet concluderen dat met de huidige technologie de zonne-energie een grote energiebron voor ons is. Zonnepanelen en zonneboilers kosten veel geld om aan te schaffen en te onderhouden terwijl de opbrengsten relatief laag zijn.

Toch zijn er genoeg mensen die zelf hun eigen systemen op zonne-energie ontwerpen. Zoals een warmeluchtcollector. Op internet is genoeg te vinden.

Verder is het aan te raden om te oriënteren op andere energiebesparende maatregelen. Er zijn andere manieren waarmee je veel energie kunt besparen maar die minder geld kosten.