Zonnepaneel

Uit MyWiki
Ga naar: navigatie, zoeken

Een zonnepaneel of fotovoltaïsch paneel, kortweg PV-paneel is een paneel dat zonne-energie omzet in elektriciteit. Hiertoe wordt een groot aantal fotovoltaïsche cellen op een paneel gemonteerd. De zonne-energie die zo wordt opgevangen is een vorm van duurzame energie. Het op deze wijze opvangen en omzetten van zonne-energie wordt kortweg zon-PV genoemd. Zonnepanelen worden ook toegepast voor energieopwekking in de ruimtevaart en voor energieopwekking in afgelegen gebieden.

Een zonnepaneel moet niet worden verward met een zonnecollector. Deze is op een ander principe gebaseerd, namelijk opwarming van een stromend medium, meestal water.

In de praktijk werkt men meestal met standaardpanelen van bijvoorbeeld 60 vierkante zonnecellen van elk 156 mm zijde, wat overeenkomt met een afmeting van het paneel van ongeveer 1,6 m².

Zonnecellen zijn meestal gemaakt van silicium. Dat silicium bestaat uit twee lagen. Onder invloed van licht gaat er tussen de twee lagen een elektrische stroom lopen. Daarom heten zonnecellen ook wel fotovoltaïsche cellen (Grieks photos: licht, en volt naar de eenheid van elektrische spanning). Afgekort wordt gesproken van PV-systemen. Een andere vorm van PV zijn de elementen gemaakt met de dunnelaagtechnologie. Hierbij wordt gebruikgemaakt van amorf silicium. Deze elementen hebben een lager rendement, maar zijn ook beduidend goedkoper. Het rendement van gangbare zonnecellen ligt tussen ca. 10 en 20%, waarbij de cellen met betere rendementen (nieuwere techniek) wel duurder zijn.

Fotovoltaïsche zonnepanelen benutten zonlicht of daglicht, waarbij door de absorptie van fotonen in de zonnecellen een spanning ontstaat die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken.

Een zonnecel die met zijn esthetische kwaliteit bijzonder geschikt is voor zichtbare architecturale toepassingen, is de achtercontactcel. Die wordt zo genoemd omdat alle elektrische contacten op de achterzijde plaatsvinden en de voorkant een nauwelijks zichtbaar metalen raster heeft, zonder storende dubbele metaalstroken. Dat resulteert ook in een grotere bruikbare oppervlakte van de cellen en hoeveelheid geleverde stroom.

De wijze waarop silicium is verwerkt bepaalt de kwaliteit van het paneel. Er zijn drie soorten, te weten: monokristallijn, polykristallijn en amorf (zoals hierboven al beschreven).

Bouw en werking

Zonnecellen zijn meestal gemaakt van silicium. Dat silicium bestaat uit twee lagen. Onder invloed van licht gaat er tussen de twee lagen een elektrische stroom lopen. Daarom heten zonnecellen ook wel fotovoltaïsche cellen (Grieks photos: licht, en volt naar de eenheid van elektrische spanning). Afgekort wordt gesproken van PV-systemen. Een andere vorm van PV zijn de elementen gemaakt met de dunnelaagtechnologie. Hierbij wordt gebruikgemaakt van amorf silicium. Deze elementen hebben een lager rendement, maar zijn ook beduidend goedkoper. Het rendement van gangbare zonnecellen ligt tussen ca. 10 en 20%, waarbij de cellen met betere rendementen (nieuwere techniek) wel duurder zijn.

Fotovoltaïsche zonnepanelen benutten zonlicht of daglicht, waarbij door de absorptie van fotonen in de zonnecellen een spanning ontstaat die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken.

Een zonnecel die met zijn esthetische kwaliteit bijzonder geschikt is voor zichtbare architecturale toepassingen, is de achtercontactcel. Die wordt zo genoemd omdat alle elektrische contacten op de achterzijde plaatsvinden en de voorkant een nauwelijks zichtbaar metalen raster heeft, zonder storende dubbele metaalstroken. Dat resulteert ook in een grotere bruikbare oppervlakte van de cellen en hoeveelheid geleverde stroom.

De wijze waarop silicium is verwerkt bepaalt de kwaliteit van het paneel. Er zijn drie soorten, te weten: monokristallijn, polykristallijn en amorf (zoals hierboven al beschreven).

  1. Monokristallijn: De zonnecellen in een monokristallijn zonnepaneel bestaan uit één kristal. Het oppervlak van monokristallijne zonnecellen heeft geordende elektroden en is egaal zwart. Deze zonnepanelen hebben het hoogste rendement. Monokristallijne zonnepanelen hebben enkele procenten meer opbrengst dan polykristallijne. Deze panelen zijn duurder, maar hebben een hoger rendement per oppervlakte. De beste keuze voor het behalen van een maximale rendement en bij een beperkte ruimte.
  2. Polykristallijn: In een polykristallijn zonnepaneel bevinden zich zonnecellen die bestaan uit meerdere grove kristallen. Een polykristallijne zonnecel vertoont een soort gebroken schervenpatroon. De polykristallijne zonnepanelen zijn gunstig geprijsd en bieden een redelijk hoog rendement, hoewel minder rendement dan monokristallijne zonnepanelen. Wanneer er genoeg ruimte op een dak aanwezig is, is dit de beste keuze.
  3. Amorf: In een dunne-filmzonnepaneel wordt amorf silicium gebruikt. Amorfe zonnepanelen bevatten geen kristallen maar poeder. Hierdoor zijn ze zeer buigzaam. De amorfe zonnepanelen geven het minste rendement van de drie. De prijs ligt wel een stuk lager, maar deze zonnecellen zijn minder geschikt voor toepassing in zonnepanelen.

Opbrengst

De opbrengst van een zonnepaneel is afhankelijk van een aantal factoren:

  • Opwaartse hellingshoek van invallend zonlicht; een zonnepaneel op de noorderbreedte van Vlaanderen en Nederland levert de hoogste opbrengst wanneer het een hellingshoek van 35° (tot 36°) heeft. Bij hellingshoeken tussen 20° en 60° is de jaaropbrengst slechts 5% lager.
  • Zijwaartse hoek : optimaal wanneer het paneel stationair gericht is op 5° ten westen van het zuiden. Bij oriëntaties tussen zuidoost en zuidwest is er slechts 5% verlies op jaarbasis. Met een meedraaiend paneel, wanneer het zonlicht er loodrecht op blijft vallen, stijgt uiteraard de productie.
  • Oppervlakte (lengte x breedte).
  • Rendement; het percentage van de energie in het op het zonnepaneel vallende zonlicht dat wordt omgezet in elektriciteit. Verschillende typen zonnecellen hebben een verschillend rendement. Door onderzoek en ontwikkeling stijgen de rendementen van nieuwe types nog voortdurend. Het rendementsverlies bedraagt tussen 0,4 - 1% per jaar. Fabrikanten geven garantie op het rendement na 10 of 20 jaar.
  • Het achterliggende systeem; bij een autonoom systeem speelt de grootte van het opslagsysteem een belangrijke rol. Wanneer dit vol is, kan er namelijk geen energie meer bij. Het paneel werkt dan voor niets.
  • Zoninstraling; de hoeveelheid opvallend zonlicht bepaalt in belangrijke mate de opbrengst. Ook als het bewolkt is, werkt een zonnecel. Wolken houden slechts een deel van het zonlicht tegen - de rest van de stralen verspreiden ze - en in gebieden dicht bij de evenaar is de opbrengst hoger dan in meer gematigde gebieden. Aan de Franse Rivièra, waar veel minder bewolking is, levert de zon toch slechts 1,5 keer zoveel energie als in Nederland.
  • Zonuren; de hoeveelheid uren per jaar zonder bewolking is medebepalend voor het rendement. Op Texel zijn ongeveer 20% meer zonuren dan in het oosten van Nederland.
  • Temperatuur; bij hoge temperaturen wordt minder vermogen opgewekt dan bij lage temperaturen. Dit heeft te maken met de hogere diodedoorlaatspanning (temperatuurcoëfficiënt -2 mV/°C) bij lagere temperatuur. Op een nominale PV-celspanning in het maximumvermogenspunt van 400 mV betekent dit ongeveer 5% daling van het geleverde vermogen voor elke 10 °C temperatuurstijging. Hierdoor kan het zijn dat op een zonnige dag in oktober, met een temperatuur van 10 °C de opbrengst hoger is dan in de zomer bij 35 °C. Doordat de panelen het zonlicht sterk absorberen en maar 15 tot 20% van de instraling in elektriciteit wordt omgezet, die extern wordt afgevoerd, zijn maximumtemperaturen van zeker 50 tot 60 °C te verwachten. Waait het redelijk tot hard, dan kan dat al een behoorlijke temperatuurdaling van de panelen veroorzaken. Koeling van panelen met lucht of water kan een opbrengstverhogende werking hebben. De p-n-dioden van de PV-cellen zijn in het MPP al enigszins in geleiding, de celspanning is iets hoger dan de voorwaartse diodedrempelspanning. Hoewel hierdoor een klein deel van de fotostroom verloren gaat door de voorwaarts geleidende pn-overgang van de PV-cel, een stroom die dan niet in het externe circuit terechtkomt, wordt juist in dit punt het maximumvermogen bereikt, doordat de cel-uitgangsspanning hoger is dan bij vrijwel sperrende pn-overgang, als de celspanning lager is dan de diodedrempelspanning.

Om het vermogen van zonnepanelen te kunnen vergelijken, zijn er standaardcondities opgesteld: een instraling van 1000 W/m², waarvan het spectrum overeenkomt met het spectrum van zonlicht bij een luchtmassa van 1,5 (dit betekent dat het zonlicht een afstand door de atmosfeer heeft afgelegd die gelijk is aan anderhalf maal de gemiddelde dikte van de atmosfeer) en een celtemperatuur van 25 °C. Het maximale elektrische vermogen van een zonnepaneel onder deze condities wordt het piekvermogen genoemd en wordt geschreven als Wp (Wattpiek).

De opbrengt van zonnepanelen alleen is echter niet voldoende om te oordelen of het slim is ze op te nemen in de energievoorziening van een land. Wanneer zonnepanelen worden geïntegreerd in een energiesysteem moeten er ook energie-intensieve investeringen gedaan worden in opslag van energie. Voor Noord-Europese gebieden is zelfs uitgerekend dat deze investeringen bij de huidige technieken zo groot zijn dat er meer energie ingaat dan de zonnepanelen leveren. In deze berekeningen is ook meegenomen dat zonne-energie meer banen oplevert dan andere vormen van energie en dat mensen tijdens dit werk energie gebruiken. De efficiëntie van het systeem is 82%, m.a.w. de energieopbrengst is lager dan de energie die nodig is om zonnepanelen in te zetten. Voor een duurzaam energiesysteem wordt een efficiëntie van minimaal 500% nodig geacht.<ref name="Ferroni2016">Ferroni, F. e.a. (2016) Energy Return on Energy Invested (ERoEI) for photovoltaic solar systems in regions of moderate insolation in Energy Policy Volume 94, July 2016, Pages 336–344</ref> De manier van rekenen om die 82% te bepalen wordt niet overal als de standaard geaccepteerd, en in andere modellen worden waarden tot 6x hoger berekend.

Energieprijs van stroom uit zonnepanelen

De prijs per kWh uit een zelf geïnstalleerde, slim ingekochte installatie kan ver onder de 20 cent / kWh duiken en is daarmee vaak substantieel goedkoper dan de stroom die van de conventionele partij wordt ingekocht. Ik zal hieronder uitleggen hoe deze prijs tot stand komt en hoe het kan dat deze 'dure' zonnepanelen goedkopere stroom leveren.

De prijs berekenen

De prijs van zonnestroom wordt berekend door de totale systeemkosten te delen door de totale te verwachten energie productie. Modules zijn er momenteel voor record lage prijzen. Gecombineerd met een omvormer en overig materiaal is het daardoor al mogelijk een compleet systeem te kopen voor prijzen vanaf €1.270,- per kWp www.solarnrg.nl/prijzen-zonnepanelen €1,21 per WP voor 2,8kWp. Als het systeem dan ook nog zelf geïnstalleerd wordt (wat goed mogelijk is), dan zijn dit de totale systeemkosten. In Nederland is de courante opbrengst van een zonnestroomsysteem ongeveer 900-1000 kWh/kWp. Een installatie heeft een verwachte levensduur van minimaal 30 jaar. Per kWp kan er dus 30 jaar × 900 kWh = 27.000 kWh verwacht worden. De prijs per kWh is dan €1.270,- / 27.000 kWh = 4,7ct.

Dit is natuurlijk een erg gunstige situatie, maar zelf als de prijs stijgt naar €1.500,- per kWp (dit is wat courante installateurs vragen voor een compleet systeem inclusief montage) en de opbrengst tegenvalt met 850 kWh/kWp is de prijs van zonnestroom gunstig:

  • 30 jaar × 850 kWh = 25.500 kWh
  • €1.500,- / 25.500 kWh = <€0,06 per kWh

Hierbij is echter nog geen rekening gehouden met kapitaalkosten, waardoor de prijs nog iets hoger uit kan komen. Dit maakt de berekening echter gecompliceerd en is erg situatie afhankelijk. Zo kan een installatie in sommige situatie voordeel opleveren vanwege het wegvallen van 1,2% vermogensrendementsheffing, terwijl het investeringsbedrag in andere gevallen tegen hoge kosten gefinancierd moet worden. Zie voor een verdere bespreking ook de economische terugverdientijd.

Het voordeel

De werkelijke prijs van zonne-energie is nog steeds hoog in vergelijking met de kostprijs van stroom uit veel andere bronnen. Stroom uit kolen kost bijvoorbeeld 4~6 cent / kWh, voor stroom uit gas geldt een prijs van 7~8 cent / kWh en windmolens op land produceren eveneens voor ongeveer 7~8 cent / kWh. Zonnepanelen lijken daarbij met hun tot ~12 cent /kWh ongunstig (rekening houdend met ongunstige financiering). Voor de inkoper van leveranciers is zonne-energie dan ook een factor 2-3x duurder dan conventionele stroom. De situatie is echter anders voor de consument, deze betaald vaak een vast bedrag voor stroom van 6-8 cent /kWh, maar daar komt nog ~14 cent /kWh aan belastingen bij.<ref>Polder PV Energie Belasting Elektra 11,21 ct/kWh ex btw tot 10.000 kWh</ref> De consumentenprijs wordt hierdoor ongeveer 20-22 cent / kWh. Voor eigen opwek hoeft dankzij het salderen deze energiebelasting en BTW niet betaald te worden. Voor de particulier is zonnestroom dus voordeliger dan stroom van de energieleverancier!

Energetische terugverdientijd

Het berekenen van de energetische terugverdientijd is een complexe aangelegenheid, maar er zijn verschillende wetenschappelijke onderzoeken naar dit onderwerp geweest http://www.chem.uu.nl/nws/www/people/alsema/#publications . In 1997 is er een onderzoek geweest wat specifiek naar de Nederlandse markt keek en kwam daarbij tot de volgende conclusie:

De energie-terugverdientijd van zonnecelsystemen in Nederland wordt geschat op 4-6 jaar voor de huidige generatie systemen. Voor toekomstige systemen lijkt een terugverdientijd van minder twee jaar mogelijk. Energie-terugverdientijd van zonne-energiesystemen

Uit een ander recent onderzoek naar een goedkopere manier om kristallijne zonnepanelen te produceren is gebleken dat de energetische terugverdientijd nu al onder de twee jaar ligt. In zuid Europa is de terugverdientijd slechts 1 jaar. Hierbij wordt rekening gehouden met de productie, installatie en recyclen van het hele systeem, dus inclusief omvormers e.d.. Het gaat hier over kristallijne zonnepanelen, dit is veruit het meest toegepaste type zonnepaneel.

The energy payback time of this module is about 1.9 years (Central Europe) and 1.0 years (Southern Europe).Wafer-based crystalline silicon modules at 1 Euro/Wp: final results from the CrystalClear integrated project

Als we dus uitgaan van een levensduur voor het systeem van 30 jaar, dan produceert een zonnestroomsysteem in zijn levensduur meer dan 15× de energie die benodigd is om het te produceren. De EROEI is daarmee groter dan 15.


Maximale efficiëntie

A device with efficiency greater than 30% would be quite remarkable. - Hopfield and Gollub (1978) refererend naar een Single-junction zonnecel.

Zonlicht bestaat uit een bundel van licht met verschillende energieniveaus. De hoeveelheid energie in een foton (lichtdeeltje) meten we in elektronvolt (eV). De hoeveelheid energie in een lichtdeeltje bepaalt eveneens de kleur van het licht. Hiernaast is te zien wat de intensiteit van alle verschillende deeltjes is in het zonlicht wat er op de aarde valt uitgedrukt in W/m²/eV. De gekleurde delen geven grofweg aan wat het zichtbare deel van het spectrum is.

Een zonnecel heeft een bandgap welke eveneens gemeten wordt in eV. Deze bandgap geeft aan wat de minimale energie is die nodig is om een elektron vrij te maken en dus stroom en spanning te produceren. Een typische zonnecel heeft een bandgap van 1,1eV. Dit betekent dat alle fotonen met een energieniveau lager dan de bandgap (in dit geval 1,1eV) niet gebruikt kunnen worden, omdat ze te weinig energie bezitten om een elektron vrij te maken. Van alle fotonen met een energie groter dan de bandgap (1,1eV dus in dit geval) wordt alleen de energie ter grootte van de bandgap gebruikt. Bij een foton met een energie van 2,2eV zal dus de helft van de energie verloren gaan in de vorm van warmte. Bij een foton met een energie van 3,3eV zal er dus zelfs 2,2eV oftewel 2/3 van de energie verloren gaan. In de afbeelding hiernaast is te zien welk deel van het spectrum door een zonnecel met een bandgap van 1,1eV omgezet kan worden in elektriciteit, aangegeven als het oranje deel onder de zwarte lijn die de energie in het zonlicht aangeeft.

Op deze manier konden Hopfield en Gollub in 1978 dus al berekenen wat het meest ideale bandgap zou zijn voor een zonnepaneel, door simpelweg naar het spectrum van het licht te kijken, zoals dat in de twee afbeeldingen hiernaast te zien is en voor iedere bandgap te kijken welk deel er omgezet kan worden naar elektriciteit. Hiermee kwamen ze tot de conclusie dat een ideale bandgap maximaal 31% van het zonlicht om kan zetten in elektriciteit. Echter moet er ook rekening gehouden worden met het feit dat er recombinatie plaatsvindt in het zonnepaneel, alsmede andere verschijnselen die ervoor zorgen dat de maximale efficiëntie nooit gehaald zal worden. Vandaar de bovenstaande uitspraak dat het onwaarschijnlijk is dat er ooit een zonnecel komt met een efficiëntie groter dan 30%.

Hierbij dient overigens wel de kanttekening gemaakt te worden dat er door het concentreren van het zonlicht of door het gebruiken van verschillende materialen met verschillende bandgaps in het daarvoor meest geschikte deel van het spectrum er hogere efficiënties gehaald kunnen worden zoals ook aangetoond in laboratoria.renewableenergyworld.com/ 42,8% efficiente zonnecel Shockley–Queisser limit

Een andere wijze om meer energie uit het zonlicht te halen is gebruik te maken van materialen die twee of meer lage-energie fotonen kunnen invangen, waarna een foton van hogere energie kan worden uitgezonden. Anders onbruikbare fotonen worden hiermee geconverteerd naar het bruikbare deel van het spectrum. Dit lukt niet met normale materialen, maar het is wel mogelijk met quantum dots. Het gaat dan om nano-deeltjes die zo zijn ontworpen dat ze veel verschillende energieniveau's hebben in het gewenste gebied (zie bijv. het wiki-artikel Quantum dot solar cell Quantum dot solar cell.

Voor- & nadelen

Voordelen

  • Universeel toepasbaar
    Zonnepanelen zijn praktisch overal toepasbaar en zeer toegankelijk. Zelfs in huurwoning of als flatbewoner is het vaak mogelijk zonnepanelen toe te passen.
  • Schaalbaar
    Installaties variëren van één zonnepaneel tot een half miljoen zonnepanelen voor de grootste vrije-veld installaties.
  • Uitbreidbaar
    Vooral in Nederland komt het relatief vaak voor dat mensen klein beginnen en de zonnestroom-installatie steeds verder uitbreiden.
  • Onderhoudsvrij
    Zonnepanelen zijn praktisch onderhoudsvrij.
  • Geringe ruimtevraag
    Zonnepanelen als ook zonnecollectoren kunnen vaak op bestaande gebouwen geplaatst worden en nemen daardoor geen extra ruimte in beslag.
  • Gunstige opwek profiel
    De opwek van zonnepanelen vindt overdag plaats. Dit is ook de tijd waarop het meeste elektriciteit verbruikt wordt. In landen en gebieden met veel airconditioning geldt dit effect nog sterker, omdat de behoefte aan koeling het grootst is bij veel zon.
  • Schaduw
    De schaduw van zonnepanelen zorgt ervoor dat een dak minder warm wordt in de zomer. Ruimtes onder het dak zullen daardoor minder opwarmen, net als bij een omkeerdak.

Nadelen

  • Kosten
    Zonnepanelen vergen een relatief grote eenmalige investering. Deze investeringskosten nemen echter snel af en verdient u snel terug.
  • 's Nachts geen stroom
    Zonnepanelen leveren afhankelijk van de instraling stroom en dus niet als het donker is.

Begrippen / terminologie PV

(Bron tweakers.net)

  • Watt-piek (nominaal) vermogen (Wp) [W] : Vermogensoutput van een PV cell/module onder STC condities. Wikipedia: Nominal power (photovoltaic)
  • Specifiek watt-piek vermogen (Wp-spec) [W/m2] : Het watt-piek vermogen gedeeld door de oppervlakte. Gebruikelijk; het aantal vierkante meters [m2]. Een maat voor efficiëntie.
  • Opbrengst (?) [kWh] : De hoeveelheid opgebrachte energie uit de zonnepanelen, net als de hoeveelheid verbruikte energie in een huishouden. Meestal uitgedrukt in kWh: kilo-Watt-uur.
  • Specifieke opbrengst (?) [kWh/kWp] : Dit is de opbrengst genormaliseerd naar het watt-piek vermogen van de zonnepanelen. Vaak wordt specifieke opbrengst gebruikt i.p.v. opbrengst, omdat het meer zegt over het presteren van het systeem. Dat kan afhangen van veel factoren zoals de locatie / weer / schaduw / type cell etc.
  • Standard Test Conditions (STC) : Standaard test condities onder welke het vermogen (Wp) van een PV cell/module wordt bepaald. Een bestralingssterkte van 1000 W/m2, een cell-temperatuur van 25C, en een 1.5 airmass spectrum. Wikipedia: Air mass (astronomy)
  • Bestralingssterke / Irradiantie (Eng. Irradiance) (Ee) [W/m2]: Het vermogen per oppervlakte-eenheid van de invallende elektromagnetische straling op een oppervlak. Wikipedia: Irradiance
  • Bestraling (Eng. Irradiation) (I) [kWh/(m2 * year)]: De totale cumulatieve hoeveelheid energie komende van straling die over een periode (doorgaans een jaar) valt op een oppervlakte (meestal vierkante meter). Een maat om uit te drukken hoe 'zonnig' het in een gebied/land is. Nederland zit zo rond 1000 kWh/(m2 year), terwijl de Sahara zo rond 2200 kWh/(m2 year) zit.
  • Efficiëntie (n / eta) [-] : Ratio van de vermogensoutput van de PV cell/module en het vermogen van de inkomende straling onder STC condities.
  • Enery Pay Back Time (EPBT) [year] : Ratio van de de primare energiekosten benodigd om PV cellen/modules te maken naar de jaarlijkse opbrengst van een PV cel/module. Een maat die aangeeft wanneer een PV module energetisch is 'terugbetaald'. In 2006 lag dit tussen 2,5 en 3 jaar voor midden-Europa, maar tegenwoordig (was toen de verwachting) zal het rond 1,5 jaar liggen omdat het gros van de energie in de winning en purificatie van silicium zit, en daar is een enorme vooruitgang geboekt in efficiëntie en economies of scale de laatste jaren [bron?].
  • Enery Return On Investment (EROI) [year] : Zie Energy Pay Back Time (EPBT).


Zonne-energie

  • Zonnepanelen zetten zonlicht om in elektriciteit via PV-cellen. Deze elektriciteit wordt ook wel Zonnestroom genoemd.
  • Zonnecollectoren zetten zonlicht om in warmte. Vooral goedkope, grote versies, zoals buizen in asfalt, buitenwanden en dakbedekking, kunnen in combinatie met warmteopslag in grondwater en een warmtepomp juist in Nederland en België tot enorme CO2-reducties in de verwarmingssector leiden.
  • Thermische zonne-energie. Dit is een algemene term voor 3 soorten energietoepassingen. De eerder genoemde zonneboiler en ruimteverwarming, zoninstraling door ramen in gebouwen, dus benutting zonder speciale apparaten, en Concentrated Solar Power (CSP) genoemd in het Engels. Dit is vooral in zuidelijke landen toepasbaar. CSP is het door middel van spiegels concentreren van zonlicht op een te verhitten medium, dat op zijn beurt gebruikt wordt om stoom op te wekken voor de aandrijving van turbinegeneratoren. Een techniek die uitsluitend, maar zeer bruikbaar is voor grootschalige energieopwekking, zoals bij de sinds midden jaren tachtig in bedrijf zijnde zonnekrachtcentrale bij Kramers Junction, Californië (USA).
  • Zonnetoren - Door middel van zonnewarmte wordt er in een verticale pijp een constante luchtstroom ontwikkeld. Dit systeem kan een vermogen hebben gelijk aan een conventionele elektriciteitscentrale.
  • Foto-elektrochemische cellen. Deze hebben in plaats van twee lagen vaste stof als elektroden, één halfgeleidende vaste stof als elektrode en een vloeistof als de andere. Ze kunnen zonlicht direct gebruiken om water te ontleden in waterstof en zuurstof. De Engelse term PEC (Photoelectrochemistry) wordt gebruikt om aan deze technieken te refereren. Dit geldt natuurlijk alleen als een duurzame vorm van energie als de grondstoffen niet uit fossiele brandstoffen worden gemaakt.
  • Passieve zonne-energie. Passieve methoden voor het winnen van zonne-energie. Hierbij kan gedacht worden aan huizen en gebouwen die zo worden gebouwd dat de zon direct maximaal de ruimtes kan verwarmen, bijvoorbeeld met grote ramen aan de zonkant en kleine raampjes aan de schaduwkant. Wel is het dan verstandig een manier te bedenken om in de zomer de zon buiten te kunnen houden. Dit kan bijvoorbeeld een boom met bladerval zijn. Maar ook een overstek waar de zon in de winter onderdoor schijnt en in de zomer niet. Deze overstek kan dan ook dienen om bijvoorbeeld zonnepanelen op te plaatsen.

Gerelateerde onderwerpen

Bronnen