![[view]](images/icons/view.gif "Bekijk bericht"){kind=icon}
Door: 
 |
| Duurzame energie deel 4 |
Dit topic is een voortzetting van Zonnepanelen geplaatst, Duurzame energie, Duurzame Energie deel 2 en Duurzame energie deel 3. Het eerste topic is door CanonG1 gestart over zijn zonnestroompanelen, maar de discussie groeide al gauw uit tot alle aspecten van duurzame energie, vandaar deze openingspost 'nieuwe stijl'. Lees de eerdere topics maar eens door, dan heb je een goed beeld van hoe de Tweakers denken over toepassingen van duurzame energie en wat ze er zelf mee doen. In deze openingspost zal ik zo goed en zo kwaad als het gaat proberen een overzicht te geven van diverse methoden van duurzame energie opwekking. |
| Foto-voltaïsch |
 Hier en daar zie je woonhuizen met op het dak glinsterende blauwe panelen. Dat zijn zonnestroompanelen die door foto-voltaïsche omzetting zonlicht direct omzetten in elektriciteit. De elektriciteit uit deze panelen zijn op twee manieren bruikbaar: ingevoed in het elektriciteit net, of opgeslagen in accu's. Netinvoeding komt het meest voor. Een omvormer zet de gelijkstroom uit de panelen om in wisselstroom die direct het elektriciteitsnet ingevoerd wordt. Op die manier gaat er geen energie verloren. Als de installatie op een woon- of bedrijfspand geplaatst is kan op een zonnige dag overdag de meter terugdraaien. 's Avonds of bij bewolkt weer wordt dan op normale wijze van netstroom gebruik gemaakt. Als een lokatie ver verwijderd ligt van een elektriciteitsnet kan gekozen worden voor een autonome zonnestroominstallatie. De energie die overdag bij zonnig weer wordt geproduceerd wordt dan opgeslagen in accu's, zodat elektrische apparatuur 's avonds en bij bewolkt weer gebruikt kunnen worden. Omdat dit veel duurder is dan netinvoeding wordt het eigenlijk alleen toegepast als het niet anders kan. Soms worden zonnestroompanelen op grote schaal 'los' in het landschap opgesteld, dus zonder dat ze aan een gebouw bevestigd zijn, maar omdat zonnestroom ten opzichte van bijvoorbeeld windenergie nog steeds vrij duur is gebeurt dat nog niet heel veel. Zonnestroompanelen heben een paar voordelen. Ze zijn eenvoudig van constructie, hebben geen onderhoud nodig en gaan erg lang mee. Ze zijn stil, stoten geen schadelijke stoffen uit en doordat ze geen bewegende delen hebben vallen ze meestal niet zo op. Dat maakt ze bij uitstek geschikt voor gebruik in stedelijk gebied, dus op woonhuizen of bedrijfspanden. Nadelen zijn er ook: ze hebben een hoge aanschafprijs en hoewel de kans groot is dat ze zich ook financieel zulen terugverdienen binnen hun levensduur staat de hoge prijs een grootschalige doorbraak wel in de weg. Zonnestroompanelen produceren hun maximum vermogen bij volle zon-instraling, bij lage zon-instraling of bij bewolking wordt minder elektriciteit geproduceerd, en 's nachts is de productie nul. De variaties tussen de seizoenen zijn aanzienlijk; tussen zomer en winter zit gemiddeld een factor 6 tot 10. Zolang zonnestroom nog op vrije kleine schaal wordt ingevoed is dat geen enkel probleem, de fluctuaties passen dan nog prima in de normale net-flutuaties. Zou het aandeel ingevoede zonnestroom te groot worden dan zal geïnvesteerd moeten worden in energie-opslag. |
| Wind |
 Doordat de zon niet alle gebieden van de aarde even sterk opwarmt treden er luchtstromingen op. Deze luchtstromingen kunnen benut worden door windturbines. Al in de oudheid werden windmolens gebruikt om nuttige arbeid te doen van het malen van graan tot het verpompen van water. Moderne windmolens zetten de wind op zeer efficiënte wijze om in elektriciteit. Het principe van een windturbine is vrij eenvoudig: de wind stroomt langs de rotorbladen die door hun speciale vorm zullen gaan draaien. Aan de as is een generator gekoppeld die elektriciteit opwekt. Elektronica houdt diverse zaken in de gaten en zorgt er bijvoorbeeld voor dat de turbine altijd op de wind gericht blijft, dat de rotorbladen de juiste hoek maken om de wind zo efficiënt mogelijk te gebruiken en ook dat de turbine bij zeer harde wind of een storing wordt afgeschakeld. Windenergie is vrij geconcentreerd, zeker met de meest recente grote windturbines kan op een relatief klein oppervlak veel energie opgewekt worden. Windenergie op het land stuit - helaas - tegen steeds meer weerstand van mensen die het 'niet mooi' vinden. Mede daarom worden steeds meer windturbines op zee geplaatst. Een extra voordeel daarvan is dat de opbrengst hoger en constanter is, een nadeel is dat de windturbines door de zoute omgeving meer onderhoud nodig hebben en dat het onderhoud meer kost door moeilijke bereikbaarheid. Verreweg de meeste windturbines hebben een horizontale as die dus altijd op de wind gericht moet staan. Omdat dit de windturbine extra ingewikkeld maakt zijn in het verleden diverse pogingen gedaan windturbines te ontwikkelen die een verticale as hebben, die dus niet op de wind gericht hoeft te worden. Voorbeelden hiervan zijn de darrieus en de savonius. Doordat deze typen turbines andere nadelen hebben zijn deze niet op grote schaal doorgebroken. Wind is bij uitstek een energiebron die profiteert van 'economies of scale', met andere woorden: hoe groter en hoger de windturbine, hoe hoger de opbrengst. Dit komt doordat de opbrengst van een windturbine toeneemt met het kwadraat van de diameter en de derde macht van de windsnelheid. Een grote windturbine die hoog is opgesteld levert al snel heel veel meer energie dan een kleinere. De laatste tijd is er hier en daar wat belangstelling voor kleine windturbines zoals de Turby en de Energy Ball. Die worden aangeprezen als vervanging of aanvulling van zonnestroompanelen op woonhuizen en bedrijfspanden. Doordat er van deze apparaten nog niet veel verkocht zijn is data uit de praktijk schaars. Door het kleine oppervlak en de lage opstelhoogte zal het lastig worden een hoge opbrengst te halen. Ook kunnen er problemen optreden met het geluid en ook het verkrijgen van een vergunning zal in sommige gevallen lastig blijken te zijn. |
| Waterkracht |
 Waterkracht wordt ook wel 'witte steenkool' genoemd en dat is niet voor niets. Een grote waterkrachtinstallatie kan zeer grote hoeveelheden betrouwbare elektriciteit leveren. Het principe is simpel: bij de meeste vormen van waterkracht houdt een dam een grote hoeveelheid water tegen. Het water wordt gecontroleerd doorgelaten en drijft daarbij een aantal grote turbines aan die aan generatoren gekoppeld zijn. Doordat de hoeveelheid water die doorgelaten wordt gevarieerd kan worden kan de geproduceerde hoeveelheid elektriciteit aangepast worden aan de vraag. Het meer achter de dam zal enigszine beïnvloed worden door de seizoensvariaties in de aanvoer van water maar over het algemeen kan elektriciteit geleverd worden wanneer het nodig is. Waterkracht heeft veel voordelen: in vergelijking met andere duurzame bronnen is het relatief geconcentreerd. Er kan veel elektriciteit geproduceerd worden met een vrij kleine installatie. Bij het gebruik van de installatie worden geen fossiele brandstoffen gebruik en geen stoffen uitgestoten. Het is daardoor een schone manier van elektriciteitsopwekking. Een ander groot voordeel is dat waterkrachtsystemen in sommige gevallen ook bruikbaar zijn om energie op te slaan. Bij een overschot aan elektriciteit kunnen pompen water omhoogpompen, het stuwmeer in. Bij het afnemen van het overschot worden de pompen weer uitgeschakeld en als het overschot omslaat in vraag kan het water weer langs de turbines stromen en zo elektriciteit opwekken. Nadelen zijn er ook: de dam is meestal van beton, een materiaal wat zeer veel energie vergt om te produceren en verwerken. De complete bouw van de dam, turbines, generatoren etc. kost veel (fossiele) energie. De plek van het stuwmeer is meestal in gebruik voor andere doeleinden, er zijn mensen en/of bedrijven gevestigd, of het is landbouwgrond. Deze functies gaan verloren en de bewoners zullen elders gehuisvest moeten worden. Stroomafwaarts gaat de jaarlijkse fluctuatie van de rivier verloren. Dit heeft voor- en nadelen: het voordeel is overstromingen niet meer voorkomen, het nadeel is dat vruchtbaar slib ook niet meer aangevoerd wordet. In warme landen kan een stuwmeer een broedplaats van malariamuggen worden. Als laatste is een dambreuk, hoe onwaarschijnlijk ook, een grote ramp. Grootschalige waterkracht kan alleen worden ingezet als het landschap er geschikt voor is, dit is lang niet overal het geval. In landen als Canada, Zweden en Noorwegen wordt waterkracht op vrij grote schaal ingezet. Waterkracht kan ook op kleinere schaal ingezet worden, in dat geval is de invloed op het omringende milieu een stuk kleiner maar is de opbrengst ook een stuk kleiner. |
| Biomassa |
 Biomassa is een verzamelnaam voor energiebronnen die biologisch materiaal als basis heeft. Meestal zijn dit planten en bomen, maar ook uitwerpselen van dieren en mensen kunnen als basis voor biomassa-energie dienen. Eén van de meest voorkomende en eenvoudige vormen van het gebruik van biomassa als energiebron is de open haard. Hierin kan hout worden gestookt en zolang dat op een goed beheerde manier wordt gekapt kan dat behoorlijk duurzaam zijn. Een open haard is echter niet zo efficiënt, daarom hebben nieuwe ontwikkelingen als speksteenkachels en pellet-CV's de voorkeur omdat ze meer warmte uit een gegeven hoeveelheid hout halen. Hout kan ook bijgestookt worden in convenionele elektriciteitscentrales. Het vermindert dan de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen (een klein beetje). Sterk in opkomst is de toepassing om sommige plantensoorten om te zetten in vloeibare autobrandstoffen. Plantaardige olieën van bijvoorbeeld koolzaad kunnen in sommige dieselauto's direct gebruikt worden. Ook is het mogelijk de olieën om te zetten in biodiesel wat nauwelijks verschilt van normale diesel en dus in bijna alle dieselauto's past. Planten met veel suikers (suikerriet, maïs) kunnen worden verwerkt tot ethanol. Aangepaste benzineauto's kunnen daarop rijden. In theorie is dit een prachtige manier om op een duurzame manier brandstoffen te produceren. De planten groeien waarbij ze CO2 opnemen, worden verwerkt en gebruikt waarbij ze CO2 uitstoten en zo heb je een gesloten kringloop. Er zijn echter ook nog wel wat problemen (uitdagingen?) met de inzet van biomassa. Zo wordt in de westerse gemechaniseerde landbouw zeer veel (fossiele) energie gebruikt om de gewassen te telen. Kunstmest en insecticiden worden gemaakt van aardolie en aardgas. Landbouwapparatuur en de voertuigen om de gewassen en de vloeistoffen te vervoeren rijden allemaal op fossiele brandstoffen. Het zal waarschijnlijk mogelijk zijn om een gedeelte van dit energieverbruik te vervangen door andere bronnen (mogelijk ook biomassa) maar daardoor neemt de netto opbrengst per oppervlakte wel flink af. Sommige vormen van biomassa hebben nog andere nare neveneffecten. Palmolie wordt in Indonesië op grote schaal geproduceerd, waarvoor grote gebieden jungle verwoest worden met alle gevolgen van dien. Na de productie wordt het naar Nederland gevaren om hier gebruikt te worden. Echt duurzaam kan dat niet genoemd worden. Een ander effect is zichtbaar bij de productie van ethanol in de VS, dit wordt vrijwel volledig van maïs gemaakt. Doordat de productie van ethanol uit maïs sterk in opkomst is is er steeds minder maïs beschikbaar voor de voedselmarkt. Hierdoor stijgen de maïsprijzen wat sommige arme bevolkingsgroepen in de problemen brengt. Als laatste is er simpelweg op de wereld niet voldoende landbouwruimte om biobrandstoffen te produceren op een schaal die enigszins in de buurt komt van de hoeveelheid fossiele brandstoffen die we nu gebruiken. Daarbij valt ook nog te bezien wat de mogelijke klimaatverandering voor gevolgen heeft op de hoeveelheid en kwaliteit van de huidige landbouwgronden. Als de beschikbaarheid van fossiele brandstoffen afneemt zal ook de productie van kunstmest e.d. afnemen, wat mogelijk ook tot een reductie in opbrengst kan leiden. De toekomst van biobrandstoffen is dus onzeker. |
| Zonthermisch |
 De warmte van de zon kan op vele manieren gebruikt worden. Het makkelijkst en goedkoopst is passieve zonthermische energie. Een voorbeeld hiervan is een huis met grote ramen op het zuiden waardoor op een heldere winterdag de zonnewarmte het huis direct verwarmt. Hiervoor is geen apparatuur nodig, daarom 'passief'. Een zonneboiler is een andere manier om zonnewarmte te gebruiken. Hiermee kan tapwater verwarmd worden, en in sommige gevallen ook de woning (bij)verwarmd worden. Dit is een efficiënte en meestal ook kosteneffectieve manier van het inzetten van zonnewarmte. Omdat op deze manier ingezette zonnewarmte meestal het gebruik van aardgas vermindert neemt de afhankelijkheid van deze fossiele brandstof af. Met zonnewarmte kan ook elektriciteit geproduceerd worden. Hiervoor wordt het d.m.v. spiegels geconcentreerd zodat een circulatievloeistof sterk verhit wordt. Met deze vloeistof wordt stoom opgewekt en met deze stoom kan op conventionele wijze elektriciteit geproduceerd worden. Het voordeel van deze methode is dat er enige mate van energie-opslag mogelijk is (de hete vloeistof kan in goed geïsoleerde tanks opgeslagen worden) zodat bij nacht en bewolking ook elektriciteit geproduceerd kan worden. Het nadeel is dat deze methode alleen werkt in zonnige klimaten omdat echt direct zonlicht nodig is, bij bewolking werkt het systeem niet. Dit in tegenstelling tot zonnestroompanelen (foto-voltaïsch) die bij bewolking een deel van hun maximale vermogen produceren. Geconcentreerd zonlicht kan ook zonder tussenkomst van een circulatievloeistof elektriceit produceren, in dat geval wordt het zonlicht geconcentreerd op een Stirlingmotor die direct een generator aandrijft. Energie-opslag is dan niet mogelijk hoewel het soms mogelijk is de Stirlingmotor bij afwezigheid van zonlicht op aardgas te laten lopen. |
| Waterstof |
 Waterstof valt in dit rijtje een beetje uit de toon: het is geen energiebron maar een energiedrager. Het komt helaas niet zomaar uit de grond, we zullen het zelf moeten maken. Alle bovenstaande duurzame energiebronnen hebben als nadeel dat de opbrengst fluctueert en niet in de pas loopt met de vraag. Bij relatief kleine hoeveelheden energie is dat prima in te passen in de normale gebruiksfluctuaties, maar zodra het aandeel zon, wind en water groeit zal er iets van een buffer moeten komen om overschotten en tekorten op te vangen. Een mogelijke kandidaat hiervoor is waterstof. Waterstof is technisch gezien vrij eenvoudig om te maken: met (duurzame) elektriciteit kan water geëlektrolyseerd worden in waterstof en zuurstof. Het waterstof kan dan gecomprimeerd of afgekoeld worden en later gebruikt worden voor het opwekken van energie. Ook is het mogelijk waterstof als mobiele energiedrager te gebruiken, bijvoorbeeld in auto's. Waterstof kan op 'normale' wijze verbrand worden in bijvoorbeeld een CV-ketel maar ook in een aangepaste verbrandingsmotor van een auto, maar ook d.m.v. een brandstofcel in elektriciteit omgezet worden. Toch zitten er ook wat nadelen aan de inzet van waterstof. In de cyclus energie -> waterstof -> energie gaat treedt veel verlies op (wel 30-50%). Omdat waterstof zeer licht is zal het gecomprimeerd of afgekoeld moeten worden, anders neemt de opslag zeer veel ruimte in. Deze handelingen kosten ook weer extra energie. Waterstof is behoorlijk brandbaar, maar als hiertegen de juiste maatregelen worden genomen is het niet minder veilig dan bijvoorbeeld LPG. Waterstof heeft wel het probleem dat het een zeer klein molecuul is en daardoor door alle materialen langzaam weglekt. Ook tast waterstof metalen aan, op de lange duur maakt het ze bros. Dit is voor tanks en pijpleidingen natuurlijk geen goede zaak. Als laatste is waterstof een broeikasgas, dus als dat op grote schaal weglekt zou dat mogelijk de klimaatverandering kunnen versterken. Op welke schaal waterstof in de toekomst ingezet gaat worden is lastig in te schatten. Om de huidige fossiele infrastructuur te vervangen door één die geschikt is voor waterstof zal zeer veel geld, tijd en moeite kosten. Ook is niet duidelijk welke slagen er nog gemaakt kunnen worden om de efficiëntie te verbeteren en de andere problemen op te lossen. En het simpele feit ligt er natuurlijk dat een waterstof-economie zeer veel duurzame energie nodig zal hebben. |
| Kernenergie |
 Kernenergie (kernsplijting, voor de volledigheid) is altijd een heet hangijzer in discussies over duurzame energie. Is het nu duurzaam of niet? Het zou een paar problemen met fossiele brandstoffen op kunnen lossen. Het inzetten van meer kerncentrales voor de productie van elektriciteit zou de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen als olie, gas en steenkool verminderen. Daarvoor terug komt echter een afhankelijkheid van uranium en andere splijtstoffen. Het verbranden van fossiele brandstoffen voor elektriciteitsproductie stoot allerlei stoffen uit. Bij olie en gas is dat voornamelijk CO2, wat mogelijk bijdraagt aan klimaatverandering, bij steenkool worden ook aanzienlijke hoeveelheden zwavel en diverse zware metalen uitgestoten. Dit is, in de breedste zin van het woord, niet goed voor het milieu. Kernsplijting stoot bij de inzet als elektriciteitsproducent geen stoffen uit, dus in dat opzicht is het 'schoon'. Echter, bij de productie van de splijtstofstaven wordt wel veel (fossiele) energie verbruikt en daardoor ook flink wat stoffen uitgestoten. Ook in de verwerking en opslag van uitgeput maar nog wel gevaarlijk kernafval moet veel energie gestoken worden. Hoe de verhouding precies ligt tussen fossiele brandstoffen en kernsplijting is denk ik lastig exact uit te rekenen, met dit soort complexe zaken is het vrij eenvoudig om 'naar je toe' te rekenen waardoor er uit kan komen wat je wilt. Kernfusie, het fuseren van lichte atomen als deuterium en tritium staat nog in de kinderschoenen en het ziet er niet naar uit dat deze bron binnen afzienbare tijd een grote bijdrage kan gaan leveren aan de energieproductie. |
| Warmtepomp |
 In Nederland gebeurt verwarming (zowel ruimtes als tapwater) veelal met aardgas. Omdat dit een fossiele brandstof is met alle nadelen van dien is het wenselijk om het gebruik hiervan de verminderen. Een warmtepomp kan in veel gevallen een alternatief bieden. Een warmtepomp kan laagwaardige warmte uit de grond (of soms de buitenlucht) betrekken en deze opwaarderen tot een hoogwaardiger warmte waarmee een woning en/of tapwater verwarmd kunnen worden. Doordat de warmte niet geproduceerd wordt door een brandstof te verbranden maar door al aanwezige warmte de woning in te pompen kan een warmtepomp veel efficiënter zijn dan een normale CV-ketel. Een warmtepomp kan gebruikt worden voor een enkele woning maar omdat het apparaat schaalvoordelen kent wordt het meestal toegepast voor blokken van meerdere woningen. Omdat de efficiëntie het hoogst is als de warmte niet al te ver opgewaardeerd hoeft te worden wordt meestal lage-temperatuurverwarming toegepast (vloer- en muurverwarming). |
| Besparing |
 Mooie schone en duurzame energie-opwekkingsmethoden zijn mooi en spreken de meeste Tweakers wel aan. Energiebesparing heeft geen high-tech imago, maar wordt door velen als net zo belangrijk, zo niet belangrijker gezien dan duurzame opwekking. Door dit ietwat 'stoffige' imago en ook het idee dat je comfort in zou moeten leveren krijgt energiebesparing niet de aandacht die het verdient. Energiebesparing in de industrie is lastig te bewerkstelligen, hoewel er ongetwijfeld een flinke besparingsslag door efficiëntieverbetering te maken is zal een écht grote besparing pas gedaan kunnen worden als er minder geconsumeerd wordt. Maar daar zal de industrie niet al te happig op zijn  Op twee andere gebieden kun je als individu wel veel energie besparen: in huis en met transport. In een woonhuis gaat over het algemeen de meeste energie op aan ruimteverwarming, gevolgd door tapwaterverwarming en elektriciteit (even afgezien van indirecte energieconsumtie als gevolg van de aanschaf van goederen en diensten). Nieuwbouwhuizen zitten over het algemeen goed in de isolatie (hoewel het prima beter zou kunnen), dus het is meestal niet heel zinvol om daar iets aan te doen. Bij oudere woning schort er echter nogal eens iets aan de isolatie en dit levert hogere stookkosten op dan nodig. Afhankelijk van de constructie is na-isolatie (vloer, spouwmuren en/of dak) vaak een goede optie. Hier moet nog veel meer text komen, maar dat doe ik later |
| Interessante links |
Algemeen Stichting Peak Oil Nederland New Energy TV Duurzame energie startpagina Energieportal Sites van zonnestroompaneelbezitters (tussen haakjes de nick als het een GoTter betreft) Jeroen Haringman (CanonG1) Floris Wouterlood Peter Segaar (zonnigtype) Marcel Reinieren (Mistraller) Tonnie van Klooster (punkrocker) My Ecohouse (jja) Sites van windenergie bedrijven en verenigingen Windturbine coöperatie De Windvogel Vereniging Zeeuwind Overzicht windverenigingen ODE |
CanonG1 wijzigde dit bericht 29-01-2008 22:18 (107%)
Mijn zonnepanelen en wat testritten met elektrische voertuigen: www.solarwebsite.nl
Ik heb het stukje over waterkracht geëdit met een item over opslag, goede tip!
