Techniek zonne-energie

Onze zon is de grootste energie verspiller in ons zonnestelsel.

Per seconde wordt er 4,2 miljard (geen schrijffout) kilo massa omgezet (volgens E = mc2), in energie.

Daarvan bereikt maar 2 kilo onze planeet. De rest, 4,2 miljard min 2 kilo, verdwijnt zo maar voor niks in de ruimte. Oké een beetje wordt door de maan hier naar toe gespiegeld voor wat nachtverlichting, maar verreweg het meeste gaat gewoon verloren.

 

Gelukkig hebben we aan die 2 kilo genoeg om het leven in stand te houden. Per slot komt al het organisch materiaal, waaronder wij  mensen, van de zon.

Al ongeveer 5 miljard jaar en “ze” kan nog net zo lang mee. Dus geen zorgen daarover.

 

Per vierkante meter komt van die 2 kg. hier ongeveer 1300 Watt terecht in de bovenste luchtlagen en 1 kilowatt ervan bereikt de grond. Er zijn halfgeleiderpanelen ontwikkeld die het zonlicht omzetten naar elektrische energie. Erg effectief zijn ze nog niet. Maar 25 % van die kW. wordt elektriciteit. Per m2 dus maar 250 Watt. En dat ook nog onder de meest gunstige omstandigheden.

Volle zon onder de juiste hoek. Dat is het opgegeven vermogen in Watt-piek. (Wp.)

 

Als de zon volop schijnt geeft dat een verlichtingssterkte van pl./m. 100.000 Lux.

Omdat onze ogen volgens het natuurlijke logaritme licht zien, ervaren wij een sterkte van b.v. 500 lux  (kantoorverlichting) nog als veel licht.

Dat geldt niet voor zonnepanelen. Die zijn lineair en geven daarom bij bewolkt weer maar weinig stroom. Je merkt het trouwens zelf wel als je bij volle zon in de tuin ligt en er komt plotseling een wolk voorbij. Groot verschil toch. Komt ook nog bij dat de zon  ‘s nachts nooit schijnt en in de winter maar heel weinig.

 

Daarom is het jaarlijkse rendement van die panelen erg laag.

Hier in onze omgeving maar 10 procent ( productiefactor 10).

Dat betekent dat 4 panelen (4 m2 op je dak) van 250 Wp., totaal dus 1000 Wp., per jaar maar 875 kWh. opleveren.  8765 uren x 1 kW. x 10 % = 876,5 kWh. per jaar. Een rendement van helemaal niks dus.

 

Natuurlijk zullen de rendementen van de panelen op zich nog wel beter worden, maar dat maakt ze ook duurder en aan de productiefactor van 10 verandert dat niets. 4 kWpiek blijft 4 kWpiek.

Omgerekend is er om het huidige verbruik aan elektrische energie in ons land  (115 Terrawattuur per jaar) op te wekken 525 miljoen m2 aan panelen nodig. Is 525 km2.

Deze berekening geldt voor het huidige verbruik. Als (bijna) alle fossiele brandstoffen op zijn en alles op stroom moet, wordt het nog minsten 3 x zoveel bij.

Komt bovendien nog bij dat energie van de zon erg wisselend en onbetrouwbaar is. Daarbij ook nog heel erg duur.

 

Zie: Zonnepanelen: Kosten

 

Het is lijkt mij wel duidelijk, dat op de langere termijn zonne-energie, zelfs samen met wind, onmogelijk het toekomstige energieprobleem kunnen oplossen.

 

 

    Lichtsterkte zon.

 

   * Zonlicht: 100 000 - 130 000 lux (100 - 130 klx)· 

 

   * Daglicht, indirect zonlicht: 10 000 - 20 000 lux (10 - 20 klx)·

 

   * Bewolkte dag: 1000 lux (1 klx)· Kantoor: 500 lux·

 

   * Erg donkere dag: 100 lux· Schemering: 10 lux·

 

   * Donkere schemering: 1 lux· Volle maan: 0,1 lux·

 

   * Kwartier maan: 0,01 lux (10 mlx)·

 

   * Nieuwe maan zonder wolken: 0,001 lux (1 mlx)·

 

   * Bewolkte nacht zonder maan: 0,0001 lux (0,1 mlx)

Berekening energielevering door onze zon.

 

 

Massa van de zon totaal                         2 x 10.30 Kg.

Doorsnee                                                  1,2 x 10.6 Km.

Temperatuur oppervlakte (gem.)           5600 °K.

Temperatuur van de kern                       10 x 10.7 °K.

Totaal uitgestraald vermogen                3,8 x 10.23 kW.

 

Per sec. worden er                                   10.38 Waterstofkernen omgezet naar Helium.

Dit geeft als massaverlies                       4,2 x 10.9 Kg. per seconde.

Volgens E = mc2 is dat                           4,2 x 10.9 (Kg.) x 3.8 x 3.8 (in m.) =

                                                                   3,78 x 10.26 joule/sec. = 3,8 x 10.23 kW.

                                                                   x 8760 = 3,33 x 10.27 kWh. per jaar.

 

 

Gemiddelde afstand zon/aarde            149,6 miljoen Km.

Oppervlakte bol zon/aarde                    4πR2 = 4π x (150 x 10.6) 2 = 2,8 x 10.17 Km.2

Opp. doorsnee aarde                              0,25 x π x D 2 (12800 Km.) = 1,28 x 10.8 Km.2

 

 

De aarde treft dus   4,2 x 10.9 : (2,8 x 10.17: 1,28 x 10.8)             = 4,2 : 2,1 = 1,9 Kg / sec.

Is volgens e = mc.2                                                                             = 1,7 x 10.17 joule. = 1,7 x 10.14 kW.

= per m2               1,7 x 10.14 : 1,28 x 10.14             =             1,33 kW. per m.2

Controle :              3,8 x 10.23 : 2,8 x 10.23            = ook      1,36 kW. per m.2 (afrondingsverschil)

 

De aarde ontvangt van de zon per jaar           54 x 10.23 Joule.

Mondiaal opgewekte energie per jaar             522 x 10.18 Joule. ( 522 Exajoule )

De verhouding is dus ongeveer                        1 : 10350

Of dit meetbare gevolgen heeft voor de gemiddelde temperatuur op deze planeet, ? ? ? .

 

Nb. Mercurius ontvangt 15,2 kW., Saturnus 13,6 W. en Pluto nog maar 8 W. per m.2 zonnewarmte.

 

Wereldjaarverbruik 2012 energie bestaat uit: +/-

 

Aardolie                                        4100 Mtoe. (Megaton olie-equivalente)

Steenkool                                     3800 Mtoe.

Aardgas                                        3200 Mtoe.

Kernenergie                                 650 Mtoe.

Waterkracht + diversen              750 Mtoe.

 

Totaal                                           12500 Mtoe. = 522 Exajoule. ( Exa = 10.18 )

 

Jaarverbruik in Nederland                                 = 4,7 Exajoule. = 0,90 % van wereldverbruik.

 

 

 

Nog wat cijfertjes:

 

Soort                 Eenheid               Gigajoule                 Ton olie eq.                Gas .1000 m.3

 

Steenkool              ton                            29,30                             0,7                                   0,93

Ruwe olie               ton                            42,70                             1,02                                 1,35

Aardolie eq.           ton                            41,78                              1                                        1.32

Aardgas                 1000 m.3                31,65                              0,76                                 1

Elektriciteit            Mwh.                         3,60                               0.09                                0,11