Zonne-energie: wat is het en hoe werkt het?

De zon doet meer dan voor onze planeet dan alleen overdag licht geven - elk deeltje zonlicht (een foton genoemd) dat de aarde bereikt, bevat energie die onze planeet van brandstof voorziet. Zonne-energie is de ultieme bron die verantwoordelijk is voor al onze weersystemen en energiebronnen op aarde, en er valt elk uur genoeg zonnestraling op het oppervlak van de planeet om theoretisch bijna een heel jaar in onze wereldwijde energiebehoefte te voorzien.

Waar komt al deze energie vandaan? Onze zon is, zoals elke ster in de melkweg, als een enorme kernreactor. Diep in de kern van de zon produceren kernfusiereacties enorme hoeveelheden energie die naar buiten straalt vanaf het oppervlak van de zon en de ruimte in in de vorm van licht en warmte.

Zonne-energie kan worden benut en omgezet in bruikbare energie met behulp van fotovoltaïsche of thermische zonnecollectoren. Hoewel zonne-energie slechts een klein deel van het totale wereldwijde energieverbruik uitmaakt, betekenen de dalende kosten voor het installeren van zonnepanelen dat steeds meer mensen op meer plaatsen kunnen profiteren van zonne-energie. Zonne-energie is een schone, hernieuwbare energiebron en speelt een belangrijke rol in de wereldwijde energietoekomst.

 

Zonne-energie gebruiken voor bruikbare stroom

Er zijn veel manieren om energie van de zon te gebruiken. De twee belangrijkste manieren om energie van de zon te gebruiken, zijn fotovoltaïsche zonne-energie en thermische zonne-energieopvang. Fotovoltaïsche zonne-energie komt veel vaker voor bij kleinschalige elektriciteitsprojecten (zoals residentiële zonnepaneelinstallaties), en thermische opvang van zonne-energie wordt doorgaans alleen gebruikt voor elektriciteitsproductie op grote schaal in zonne-energie-installaties voor nutsvoorzieningen. Naast het produceren van elektriciteit, kunnen lagere temperatuurvariaties van thermische zonneprojecten worden gebruikt voor verwarming en koeling.

Zonne-energie is een van de snelst groeiende en goedkoopste energiebronnen ter wereld en zal zich de komende jaren snel blijven verspreiden. Nu de technologie van zonnepanelen elk jaar verbetert, verbeteren de economische voordelen van zonne-energie, wat bijdraagt ​​aan de ecologische voordelen van het kiezen van een schone, hernieuwbare energiebron.

 

Fotovoltaïsche zonne-energie

Een gebruikelijke manier voor eigenaren van onroerend goed om te profiteren van zonne-energie is met een fotovoltaïsch (PV) zonnesysteem. Met een zonne-PV-systeem zetten zonnepanelen zonlicht direct om in elektriciteit die direct kan worden gebruikt, kan worden opgeslagen in een zonnebatterij of naar het elektriciteitsnet kan worden gestuurd voor credits op uw elektriciteitsrekening.

Zonnepanelen zetten zonne-energie om in bruikbare elektriciteit via een proces dat bekend staat als het fotovoltaïsche effect. Inkomend zonlicht valt op een halfgeleidermateriaal (meestal silicium) en klopt elektronen los, zet ze in beweging en genereert een elektrische stroom die kan worden opgevangen met bedrading. Deze stroom staat bekend als gelijkstroom (DC) elektriciteit en moet worden omgezet in wisselstroom (AC) elektriciteit met behulp van een zonne-omvormer. Deze omzetting is nodig omdat het Amerikaanse elektriciteitsnet werkt op wisselstroom, net als de meeste huishoudelijke elektrische apparaten.

Zonne-energie kan op vele schaalniveaus worden opgevangen met behulp van fotovoltaïsche zonne-energie, en het installeren van zonnepanelen is een slimme manier om geld te besparen op uw elektriciteitsrekening en tegelijkertijd uw afhankelijkheid van niet-hernieuwbare fossiele brandstoffen te verminderen. Grote bedrijven en elektriciteitsbedrijven kunnen ook profiteren van fotovoltaïsche zonne-energieopwekking door grote zonnepanelen te installeren die de bedrijfsactiviteiten van stroom kunnen voorzien of energie kunnen leveren aan het elektriciteitsnet.

Thermische zonne-energie

Een tweede manier om zonne-energie te gebruiken, is door de warmte van zonnestraling direct op te vangen en die warmte op verschillende manieren te gebruiken. Thermische zonne-energie heeft een breder scala aan toepassingen dan een fotovoltaïsch systeem, maar het gebruik van thermische zonne-energie voor elektriciteitsopwekking op kleine schaal is niet zo praktisch als het gebruik van fotovoltaïsche zonne-energie.

Er worden drie algemene soorten thermische zonne-energie gebruikt: lage temperatuur, gebruikt voor verwarming en koeling; middentemperatuur, gebruikt voor het verwarmen van water; en op hoge temperatuur, gebruikt voor het opwekken van elektrische energie.

Bij lage temperatuur thermische zonne-energiesystemen wordt lucht gebruikt voor verwarming en koeling als middel voor klimaatbeheersing. Een voorbeeld van dit type gebruik van zonne-energie is het ontwerp van passieve zonne-energie. In woningen die zijn gebouwd voor passief gebruik van zonne-energie, worden de zonnestralen in een woonruimte toegelaten om een ​​gebied te verwarmen en worden ze geblokkeerd wanneer het gebied moet worden gekoeld.

Middentemperatuur thermische zonne-energiesystemen omvatten warmwaterverwarmingssystemen op zonne-energie. In een warmwateropstelling op zonne-energie wordt de warmte van de zon opgevangen door collectoren op uw dak. Deze warmte wordt vervolgens overgebracht naar het water dat door de leidingen van uw huis stroomt, zodat u niet afhankelijk hoeft te zijn van traditionele waterverwarmingsmethoden, zoals boilers op olie of gas.

Hoge temperatuur thermische zonne-energiesystemen worden gebruikt om op grotere schaal elektriciteit op te wekken. In een thermische zonne-energiecentrale richten spiegels de zonnestralen op buizen die een vloeistof bevatten die warmte-energie goed kan vasthouden. Deze verwarmde vloeistof kan vervolgens worden gebruikt om water in stoom om te zetten, die vervolgens een turbine kan laten draaien en elektriciteit kan opwekken. Dit type technologie wordt vaak geconcentreerde zonne-energie genoemd.