Zonne-energie: wat u moet weten
Zonne-energie is bruikbare energie die wordt opgewekt door de zon in de vorm van elektrische of thermische energie. Zonne-energie wordt op verschillende manieren opgevangen, de meest voorkomende is met fotovoltaïsche zonnepanelen die de zonnestralen omzetten in bruikbare elektriciteit. Naast het gebruik van fotovoltaïsche energie om elektriciteit op te wekken, wordt zonne-energie vaak gebruikt in thermische toepassingen om binnenruimtes of vloeistoffen te verwarmen. Eigenaren van woningen en commercieel vastgoed kunnen warmwatersystemen op zonne-energie installeren en hun gebouwen ontwerpen met passieve zonneverwarming in gedachten om volledig te profiteren van de energie van de zon' met zonnetechnologie.
Geïnteresseerd om te profiteren van zonne-energie? Zonnepanelen worden op drie hoofdschalen geïnstalleerd: residentieel, commercieel en utiliteit. Zonne-energie op residentiële schaal wordt meestal geïnstalleerd op daken van huizen of in open land (op de grond) en is over het algemeen tussen 5 en 20 kilowatt (kW), afhankelijk van de grootte van een woning. Commerciële zonne-energieprojecten worden over het algemeen op grotere schaal geïnstalleerd dan residentiële zonne-energie. Hoewel individuele installaties sterk in grootte kunnen variëren, dient zonne-energie op commerciële schaal een consistent doel: het leveren van zonne-energie op locatie aan bedrijven en non-profitorganisaties. Ten slotte zijn zonne-energieprojecten op nutsschaal doorgaans grote installaties van meerdere megawatt (MW) die zonne-energie leveren aan een groot aantal klanten van nutsbedrijven.
Hoe werkt zonne-energie?
Een zonnepaneel (ook bekend als een zonnemodule) bestaat uit een laag siliciumcellen, een metalen frame, een glazen behuizing en bedrading om elektrische stroom van het silicium over te brengen. Silicium (atomair #14 op het periodiek systeem) is een niet-metaal met geleidende eigenschappen waardoor het zonlicht kan absorberen en omzetten in bruikbare elektriciteit. Wanneer licht een siliciumcel raakt, zorgt het licht ervoor dat elektronen in het silicium in beweging worden gezet, waardoor een elektrische stroom ontstaat. Dit staat bekend als het 'fotovoltaïsche effect' en beschrijft de algemene functionaliteit van zonnepaneeltechnologie.
De wetenschap van het opwekken van elektriciteit met zonnepanelen komt neer op dit fotovoltaïsche effect. Het werd voor het eerst ontdekt in 1839 door Edmond Becquerel en kan worden gezien als een eigenschap van specifieke materialen (bekend als halfgeleiders) waardoor ze een elektrische stroom kunnen creëren wanneer ze worden blootgesteld aan zonlicht.
Het fotovoltaïsche proces verloopt via de volgende brede stappen:
1. De silicium fotovoltaïsche zonnecel absorbeert zonnestraling
2. Wanneer de zonnestralen een interactie aangaan met de siliciumcel, beginnen elektronen te bewegen, waardoor een elektrische stroom ontstaat
3. Draden vangen en voeden deze gelijkstroom (DC) elektriciteit naar een zonne-omvormer om te worden omgezet in wisselstroom (AC) elektriciteit
Een korte geschiedenis van zonne-energie
In 1954 ontwikkelde Bell Labs de eerste siliciumfotovoltaïsche cel. Hoewel zonne-energie eerder op verschillende manieren was opgevangen en omgezet in bruikbare energie, begon zonne-energie pas na 1954 een levensvatbare bron van elektriciteit te worden om apparaten gedurende langere tijd van stroom te voorzien. De eerste zonnecellen zetten zonnestraling om in elektriciteit met een efficiëntie van 4 procent - ter referentie: veel algemeen verkrijgbare zonnepanelen kunnen tegenwoordig zonlicht omzetten in zonne-energie met een efficiëntie van meer dan 20 procent, een aantal dat voortdurend stijgt.
Hoewel de acceptatie van zonne-energie aanvankelijk traag verliep, hebben een aantal staats- en federale prikkels en beleid ertoe bijgedragen dat de kosten van zonnepanelen ver genoeg werden verlaagd om op grotere schaal te worden toegepast. Op dit moment is zonne-energie goed voor voldoende capaciteit om 11 miljoen van de 126 miljoen huishoudens in het land van stroom te voorzien.
De kosten van zonne-energie
Gelijktijdig met een toename van het rendement van zonnepanelen, zijn de kosten van zonne-energie aanzienlijk gedaald. Alleen al in het laatste decennium zijn de kosten van een installatie van zonnepanelen met meer dan 60 procent gedaald, en veel experts uit de industrie voorspellen dat de prijzen de komende jaren zullen blijven dalen:
Bovendien kunnen, afhankelijk van waar u woont, verschillende kortingen of stimulansen voor zonne-energie bijdragen aan het nog verder verlagen van de kosten van zonne-energie.
Zonne-energie is een hernieuwbare energiebron
Zonne-energie is een schone, goedkope, hernieuwbare energiebron die bijna overal ter wereld kan worden benut - elk punt waar zonlicht het aardoppervlak raakt, is een potentiële locatie om zonne-energie op te wekken. En aangezien zonne-energie van de zon komt, vertegenwoordigt het een grenzeloze energiebron. Hernieuwbare energietechnologieën wekken elektriciteit op uit oneindige bronnen. Vergelijk bijvoorbeeld de productie van elektriciteit met hernieuwbare bronnen met het doen van fossiele brandstoffen. Het duurde honderdduizenden jaren voordat olie, gas en steenkool waren gevormd, dus elke keer dat een van die hulpbronnen wordt verbrand om elektriciteit op te wekken, wordt die eindige hulpbron iets dichter bij uitputting gebracht. Het gebruik van een hernieuwbare hulpbron - zoals wind-, zonne- en waterkracht - om elektriciteit op te wekken, put die hulpbron niet uit. Er zal altijd constant zonlicht op het oppervlak van de aarde schijnen, en nadat zonlicht in elektriciteit is omgezet, is er nog steeds een oneindige hoeveelheid zonlicht om in de toekomst in elektriciteit om te zetten. Dat is wat zonne-energie van nature duurzame energie maakt.
Zonne-energie + batterijopslag, elektrische voertuigen en meer
De snelle verspreiding van zonne-energie in het hele land en wereldwijd heeft ook geleid tot parallelle groei in verschillende aangrenzende gebieden. Met name energieopslagsystemen en elektrische voertuigen zijn twee sectoren die klaar zijn om naast zonne-energie te exploderen door de voordelen van zonne-energie te vergroten.
Aangezien zonnepanelen alleen stroom kunnen produceren als de zon schijnt, wordt het steeds belangrijker om geproduceerde maar ongebruikte energie gedurende de dag op te slaan voor gebruik op een later tijdstip. Zonnebatterijen slaan bijvoorbeeld elektriciteit op en kunnen worden gebruikt tijdens perioden van lage zonneproductie. Bovendien werken zonne-plus-opslagoplossingen voor alle soorten zonnepaneleninstallaties en bieden ze veel extra voordelen, van energiebetrouwbaarheid tot netbestendigheid en goedkopere stroom.
Elektrische voertuigen zijn een tweede product dat klaar is om de golf van adoptie van zonne-energie te volgen. Met lagere onderhoudskosten, lagere brandstofkosten en een lagere ecologische voetafdruk dan traditionele voertuigen met een verbrandingsmotor, zullen elektrische voertuigen de komende jaren een belangrijk onderdeel van de auto-industrie worden. Met de toenemende acceptatie van elektrische voertuigen komt ook een groeiende behoefte aan elektriciteit om de voertuigen te laten rijden, een perfecte pasvorm voor zonne-energie. Gedistribueerde zonne-installaties leveren goedkope en betrouwbare stroom voor elektrische voertuigen rechtstreeks van de zon. In een wereld van toenemende elektrificatie door het hele huis, is zonne-energie een van de meest goedkope, betrouwbare en schoonste manieren om onze geëlektrificeerde toekomst van brandstof te voorzien.
