Kan zonne-energie een volwaardig alternatief zijn voor de energiebronnen waarvan we nu volop gebruik maken ?

MIDDEN de jaren zeventig bekeken we in een laboratorium van de KU Leuven een tv-programma. Niets biezonders, tenzij : het televisiestoestel werkte met stroom geleverd door een fotovoltaïsch zonnepaneel. Het paneel hing aan de gevel te genieten van een flets winterzonnetje en kreeg toch genoeg licht om er elektrische stroom uit te filteren.

Ditzelfde paneel bestaat nog altijd, het werkt zelfs nog. Het behoort weliswaar al haast tot de industriële archeologie, want de nieuwste zonnecellen presteren beter. Maar dat het oude stuk het nog altijd doet, wijst op één van de voordelen van zonnecellen : ze gaan lang mee ; zo’n twintig tot vijfentwintig jaar en als het wat meezit, dertig.

In feite leeft de aardse biomassa al drie en een half miljard jaar, passief, van zonne-energie. Want zonder zon, geen leven. En onze zon kan nog vijf miljard jaar mee. Ze is, naar menselijke maatstaven, een onuitputtelijke energiebron. Pas in de tweede helft van deze eeuw zijn we begonnen met het technologisch benutten van de zonne-energie, dus met aktief van de zon te leven. Er bestaan daartoe twee technieken. De eerste werkt met zonnecollectoren, de tweede met fotovoltaïsche cellen. Zonnecollectoren vangen de zonnewarmte versterkt op achter glas en bewaren ze gedurende enige tijd. Begin jaren zestig dienden ze in Israël al volop voor het verwarmen van bad- en keukenwater. Nu vinden ze almaar meer toepassing voor het opwarmen van huishoudelijk water en zwembaden. Zelfs in gematigde tot meer noordelijke klimaatzones. Om bruikbaar te zijn, hebben zonnecollectoren zonnewarmte nodig.

Fotovoltaïsche of FV-zonnecellen hebben niet zozeer warmte nodig maar licht. Ze werken ook goed bij helder vriesweer en met minder rendement onder diffuus licht, bij bewolking bijvoorbeeld. Ze zijn gemaakt uit materiaal dat licht omzet in elektrische energie.

Op dit gebied wordt speurwerk verricht door Imec, telg van de KU Leuven en één van Europa’s grootste, onafhankelijke laboratoria voor onderzoek en ontwikkeling in mikro-elektronika en zonnecellen. De NV Soltech is een spin off-bedrijf van Imec, dat produkten op grond van fotovoltaïsche cellen commercializeert. De onderneming is aktief in zes Europese staten en een tiental ontwikkelingslanden in Afrika, Azië en Latijns-Amerika.

De fotovoltaïsche cellen verkeren zowel technologisch als commercieel eigenlijk nog in een beginstadium van hun ontwikkeling. Er rijden al wel enkele auto’s op FV-elektriciteit en een Amerikaan vloog met een toestel op zonne-energie. Maar zowel die auto’s als dat vliegtuig zijn nog rariteiten, waarmee wedstrijden worden gehouden. De auto’s zijn gemaakt uit heel licht materiaal, kunnen slechts één (slanke) persoon vervoeren en bij voorkeur in zonnige landen. Het vliegtuig is veeleer een zwever met een FV-elektrische hulpmotor.

BESCHIKBAAR.

FV-zonnecellen zijn wel al op een aantal andere domeinen funktioneel. Het Leuvense Soltech verkoopt volwaardige modules die FV-stroom leveren voor telefoonsystemen in afgelegen gebieden, voor waterpompen, voor apparatuur om het chloorgehalte in waternetten te doseren, voor mobiele polyvalente klinieken, zeeboeien en bakens voor havens, draagbare lampen en batterijladers, verlichtingssystemen, signalizatie bij verkeerskontrole, voor vakantiehuisjes, caravans en boten. Het is maar een greep uit het arsenaal. Er loopt nu een door de overheid gesteund projekt voor het installeren van zonnegeneratoren op binnenvaartschepen.

Hoewel de cellen voor het opwekken van zonne-elektriciteit al een stuk goedkoper zijn dan in het prille begin, blijven ze nog vrij duur. Ze verslaan wel de konkurrentie in dunbevolkte gebieden, waar bekabeling veel duurder zou uitvallen. Ze bieden een oplossing in een wereld waar nog zo’n twee miljard mensen verstoken blijven van elektriciteit.

Bij ons is deze vorm van elektriciteitsproduktie in feite ook al goed ingeburgerd. Maar dan vooral in gadgets zoals polshorloges, tuinlampen en dies meer. Hoewel, een FV-gevoede boei in de Antwerpse haven, signalizatieborden aan de uitgang van de jachthaven in Nieuwpoort, dat is geen speelgoed meer. Er worden zelfs fotovoltaïsche cellen aangewend voor de watervang van de kerncentrale in Doel. Maar zal het hulpje het ooit verder schoppen dan zijn huidige status ?

Professor Johan Nijs, manager van Soltech : “Ik verwacht de grote doorbraak bij het begin van de volgende eeuw. ” Dat is over enkele jaren. “Een datum vooropstellen, is natuurlijk altijd riskant, ” voegt hij eraan toe. Nijs is voorzichtig. Maar vol vertrouwen. Zeker in de Derde Wereld bewijst de FV-elektriciteit al haar waarde. “In India wil de overheid meer mensen elektriciteit laten gebruiken. Het land is bezig met het openen van een markt voor zonnepanelen. Naar verwachting zal tegen 2025 de wereldbevolking met zestig procent zijn gestegen tot 8,5 miljard mensen. Negentig procent van deze stijging zal zich voordoen in Derde-Wereldlanden. Ze zullen met steeds krachtiger stem hun rechtmatig aandeel in energiebevoorrading opeisen. Maar intussen zullen de voorraden konventionele energie slinken. Dit zal aanleiding geven tot meer geografisch onevenwicht. Met enerzijds politieke problemen als gevolg en anderszijds een teruggrijpen naar nog meer milieuvervuilende energiebronnen zoals steenkool. De grotere vraag naar olie zal ook de prijzen doen stijgen. De vraag naar kernenergie zou ook oplopen. Hoewel de angst voor kernongevallen en kernafval er bij de bevolking in het algemeen goed inzit. “

Dat is diplomatisch verwoord. We weten ook dat de konventionele energiebronnen (steenkool, aardolie, gas, hout) bijdragen tot het broeikaseffekt. Het verbruik van steenkool, aardolie, gas en hout produceert per jaar wereldwijd 25 miljard ton CO2. En daar bovenop komen nog enkele andere broeikasgassen zoals metaan en stikstofoxide. Kernenergie draagt niet bij tot het broeikaseffekt, maar “de bevolking is er bang voor”.

Zonne-energie lijkt een aantrekkelijk alternatief. De aarde krijgt 10.000 keer meer lichtenergie van de zon dan we nodig hebben. Het komt er echter op aan de overvloed op een doelmatige manier om te zetten in een bruikbare vorm van energie.

– JOHAN NIJS : Fotovoltaïsche energie biedt niets dan voordelen. Ze veroorzaakt geen onverwachte brandstofkosten en ze is milieuvriendelijk : er zijn geen emissies tijdens de werking.

– En tijdens de fabrikage van cellen ?

– NIJS : Geen enkele menselijke aktiviteit staat los van het leefmilieu. Alles wat we doen, belast in enige mate het milieu. En dan moet je de rekensom maken en vergelijken. Bij de fabrikage van zonnecellen worden gassen en chemicaliën gebruikt. Maar het resultaat is een systeem dat voor 20 tot 25 jaar energie levert. Het zet de energie van licht rechtstreeks om in een hoogwaardige energie, namelijk elektriciteit. Het systeem is statisch heeft geen bewegende onderdelen dus behoeft het weinig onderhoud en het is betrouwbaar.

En het basismateriaal is overal beschikbaar, nog het meest in de gebieden waar de vraag naar energie in de toekomst zal stijgen. Silicium haalt men uit zand. Bovendien is de siliciumindustrie, met de mikro-elektronika, al goed gevestigd. Fotovoltaïsche cellen kunnen ook diffuus licht omzetten. De FV-panelen kunnen worden geïntegreerd in gebouwen. De systemen zijn modulair en kunnen dus zowel kleine als grote energiebehoeften dekken. Ze kunnen worden opgesteld in een gedecentralizeerde of een gecentralizeerde vorm of een kombinatie van beide.

– De huidige voorraad silicium komt in feite als een bijprodukt van de elektronika-industrie, die er negentig procent van verwerkt.

– NIJS : Sommigen denken dat het fotovoltaïsche bedrijf zijn eigen basismateriaal moet produceren en niet moet blijven leunen op de schouder van grote broer mikro-elektronika. Er kan ook materiaal worden geproduceerd met goedkopere metoden dan, bijvoorbeeld, het Siemens-proces.

– Zouden we in ons grijs, Belgisch klimaat ooit van zonne-energie kunnen leven of blijft ze hier een aanvullinkje ?

– NIJS : In België zou aan de totale behoefte aan elektriciteit kunnen worden voldaan door twee procent van het land te bedekken met FV-modules. Dat is grosso modo de oppervlakte die wordt ingenomen door autowegen en huizen. Een ander cijfer komt van dr. Kuwano. Die beweert dat alle energie voor de wereld kan worden geleverd door vier procent van de woestijngebieden met zonnecellen te bezaaien. Het enige probleem met deze soort oplossingen de FV-modules op een gekoncentreerde manier plaatsen is het verlies van energie door transmissie. Anderszijds bevatten de woestijnen voornamelijk SiO2-zand (SiO2 : siliciumdioxide), dat de bron is voor het maken van silicium. Het ruwe materiaal is op aarde in overvloed aanwezig, temeer omdat de leeftijdsduur voor FV-modules op zo’n 25 tot 30 jaar wordt geschat.

Lode Willems

Grootschalig kan ook : een fotovoltaïsche zonnecentrale in Californië.

De zonne-energie is onder ons : een boei voor de scheepvaart in Antwerpen.

Signalizatie met fotovoltaïsche zonnecellen aan de uitgang van de jachthaven in Nieuwpoort.