Wat zijn PV panelen?

PV panelen zijn zonnepanelen en worden gebruikt om elektrische stroom op te wekken door het omzetten van zonlicht in elektriciteit met zonnecellen. De afkorting PV staat voor ‘Photo Voltaic’. Deze term bestaat uit twee woorden die als volgt vertaald kunnen worden ‘Photo’ staat voor licht dus ook voor zonlicht en ‘Voltaic’ staat voor elektrische stroom. Een PV paneel bevat zogenaamde fotovoltaïsche cellen dit zijn zonnecellen in het Engels photovoltaic cell. Het opwekken van elektrische energie uitzonlicht wordt ook wel zon-PV genoemd.

Hernieuwbare energiebron
PV betekent dus in feite licht en stroom. Dat maakt duidelijk dat PV panelen worden gebruikt om elektrische stroom op te wekken uit licht, in dit geval zonlicht. Zonlicht is een duurzame hernieuwbare energiebron. Zonlicht kan in feite niet opraken tenzij de zon verdwijnt. Daarom zijn zonnepanelen een effectief middel om duurzame elektriciteit op te wekken. Geen worden dat veel particulieren kiezen voor zonnepanelen op de daken van woningen en utiliteit.

Soorten PV systemen
Systemen voor zonnepanelen kunnen in twee grote groepen worden ingedeeld, namelijk de Netgekoppelde PV systemen en de Off grid PV systemen. De meest bekende van deze twee zijn de Netgekoppelde PV systemen. Deze worden aangesloten op het elektriciteitsnet dat ook wel het lichtnet wordt genoemd. daarbij wordt gebruik gemaakt van een installatie die een omvormer bevat. PV panelen maken namelijk gebruik van gelijkstroom en de elektrische stroom netwerken van bedrijven en woningen bevatten wisselstroom. Zonnepanelen wekken niet voortdurend dezelfde hoeveelheid elektrische energie op.

Daarom is er ook regelmatig extra elektrische stroom nodig vanuit het lichtnet. Soms leveren zonnepanelen echter ook meer elektrische energie op dan wordt verbruikt. In dat geval wordt er elektriciteit terug geleverd op het net. Daarom wordt ook gesproken van netgekoppelde PV systemen. Doormiddel van een zogenaamde slimme meter kan worden bekeken hoeveel elektrische energie is opgewekt uit de zonnepanelen en is tevens inzichtelijk hoeveel elektrische energie is teruggeleverd aan het lichtnet.

‘Off grid’ PV systemen zijn niet aangesloten op het elektriciteitsnet. Dat betekent dat deze systemen los van een netwerk functioneren. Ook bij Off grid systemen wordt er elektrische stroom opgewekt uit zonnepanelen alleen wordt deze elektrische stroom opgeslagen in een accu en dus niet via een netwerk getransporteerd. Off grid installaties voor zonnepanelen worden gebruikt in bijvoorbeeld een tiny home, een stacaravan, een auto, een drone, een tuinhuisje of een boot. De elektrische stroom die wordt opgewekt kan vanuit de accu weer worden gebruikt. Off grid PV systemen worden niet gebruikt voor enorme afnemers maar vaak voor kleine stroomafnemers.

Soorten PV panelen
Naast verschillende PV systemen zijn er ook verschillende soorten PV panelen. PV panelen zijn er in drie varianten: de monokristallijne PV panelen, de poly kristallijne PV panelen en de dunne film PV panelen die ook wel amorf worden genoemd omdat ze geen kristallen bevatten maar poeder. Hieronder worden deze verschillende soorten PV panelen verder toegelicht in een aantal alinea’s.

Monokristallijne PV panelen
De zonnecellen in een monokristallijn zonnepaneel bestaan uit één kristal. Deze zonnepanelen hebben het hoogste rendement. De monokristallijne zonnecellen hebben geordende elektroden en zijn egaal zwart. Monokristallijne zonnepanelen zijn duurder in aanschaf dan polykristallijne zonnepanelen en hebben enkele procenten meer opbrengst per oppervlakte. Vooral als er weinig ruimte is om PV panelen te plaatsen is een serie van monokristallijne zonnepanelen een goede oplossing om toch behoorlijk wat elektrische energie uit zonlicht op te wekken.

Polykristallijn PV panelen
Een polykristallijn zonnepaneel bevat zonnecellen die uit meerdere grove kristallen bestaan. Het patroon van een polykristallijne zonnecel lijkt op het patroon van gebroken scherven. Deze zonnepanelen hebben minder opbrengst per oppervlakte dan monokristallijne zonnepanelen. De polykristallijne zonnepanelen zijn echter wel gunstig geprijsd en bieden desondanks een redelijk hoog rendement ten opzichte van de dunne filmzonnepanelen. Wanneer er een grote oppervlakte beschikbaar is wordt er over het algemeen voor polykristallijn zonnepanelen gekozen.

Dunne filmzonnepanelen amorfe PV panelen
De dunnefilmzonnepanlen bevatten een soort poeder, dat maakt de dunne-filmzonnepanelen heel vervormbaar. In deze zonnepanelen wordt gebruik gemaakt van amorf silicium. Hoewel de amorfe zonnepanelen zeer vervormbaar zijn kiezen de meeste mensen niet voor deze zonnepanelen. Dat heeft te maken met het lage rendement. Ten opzichte van de hiervoor genoemde PV panelen zijn de amorfe dunne-filmzonnepanelen het minst effectief. De prijs van deze zonnepanelen is echter ook lager.

Wat zijn fotovoltaïsche cellen?

Fotovoltaïsche cellen zijn gemaakt van halfgeleidend materiaal en worden gebruikt om zonlicht om te zetten in elektrische energie. Over het algemeen gebruikt men niet één fotovoltaïsche cel maar meerdere fotovoltaïsche cellen gezamenlijk om energie op te wekken uit zonlicht. Deze cellen worden onder andere geplaatst in zonnepanelen die gebruikt worden om zonne-energie om te zetten in elektriciteit. Een fotovoltaïsche cel bestaat onder andere uit silicium. Dit is een halfgeleidend materiaal. Door de inwerking van zonlicht worden de elektronen in beweging gebracht en springen ze over van het ene atoom naar het andere atoom. Voor het opwekken van een elektrische stroom moeten de elektronen tijdens dit proces in één enkele richting bewegen.

Om dit te realiseren wordt een elektrische spanning tot stand gebracht tussen een negatieve pool, die een overschot aan elektronen bevat, en een positieve pool die een tekort aan elektronen heeft. Als dit is gerealiseerd zullen de elektronen zich verplaatsen op een manier die vergelijkbaar is met een batterij. Fotovoltaïsche cellen werken op basis van zonlicht en niet op basis van warmte. Daarom is de inwerking van zonlicht noodzakelijk om met deze cellen duurzame elektrische energie op te wekken. In zonnepanelen worden zoveel mogelijk fotovoltaïsche cellen geplaatst om zoveel mogelijk zonlicht om te zetten in elektriciteit. Zo wordt het rendement van zonnepanelen zo groot mogelijk.

Hoeveel zonnepanelen heb ik nodig?

Zonnepanelen worden steeds vaker aangebracht op woningen, utiliteit en andere bouwwerken. In 2017 zijn bijvoorbeeld ongeveer drie miljoen zonnepanelen geplaatst in Nederland. De meeste zonnepanelen die op woningen worden aangebracht worden grotendeels betaald door de particulieren zelf. Omdat de aanschaf van zonnepanelen een behoorlijke investering is zullen veel mensen zich afvragen hoeveel zonnepanelen ze nodig hebben om flink wat elektrische energie te kunnen opwekken. Nederland is niet een heel zonnig land maar desondanks kan er wel veel elektrische energie worden opgewekt met zonnepanelen.

Een groot voordeel zijn de vrij zachte winters die Nederland heeft ten gevolge van het zeeklimaat. Er is in Nederland voldoende zon aanwezig om zonnepanelen rendabel te kunnen maken. Toch verschild het aantal zonnepanelen op daken in Nederland behoorlijk. Het lijkt er op dat niet iedereen voor dezelfde hoeveelheid zonnepanelen kiest. Er zijn een aantal aspecten die meegenomen moeten worden als men wil bepalen hoeveel zonnepanelen ze op de daken willen aanbrengen. In de volgende alinea kun je lezen welke aspecten van belang zijn voor het bepalen van de juiste hoeveelheid zonnepanelen.

Belangrijk bij de aanschaf van zonnepanelen
Een aantal punten zijn belangrijk bij het bepalen van de hoeveelheid zonnepanelen die je nodig hebt. Allereerst moet je voor jezelf goed nagaan wat je met de elektrische energie wilt doen van zonnepanelen. Als dit alleen voor eigen gebruik is kun je ook het energieverbruik in de woning verlagen door LED-verlichting en energiezuinige apparaten aan te schaffen. Als je dat succesvol doet heb je ook minder elektrische energie nodig en dus ook minder zonnepanelen. Toch is het lastig om je woning volledig energieneutraal of CO2 neutraal te maken door alleen zonnepanelen te gebruiken. Dan zul je in de meeste gevallen veel meer investeringen moeten doen. Veel mensen leveren op bepaalde momenten, waarbij er veel zonlicht is en weinig energie worden afgenomen, ook elektrische energie terug aan het lichtnet. In dat geval spelen veel meer aspecten een rol bij het bepalen van het rendement en het nut van zonnepanelen. Hierbij kun je denken aan:

  • De aanschafprijs van zonnepanelen.
  • Het formaat van de zonnepanelen. Zonnepanelen hebben een standaardformaat van 165×100 cm. Dat zorgt er voor dat er een bepaalde hoeveelheid op een dakvlak kunnen worden aangebracht.
  • De kwaliteit en duurzaamheid van de zonnepanelen.
  • Het elektrische vermogen dat met het zonnepaneel wordt opgewekt.
  • De plek waar de zonnepanelen worden aangebracht. Zuid-Noord-West-Oost enz.
  • De regio waar de zonnepanelen worden aangebracht. In Zeeland en Texel worden bijvoorbeeld verhoudingsgewijs veel zonuren geregistreerd. Dat betekent dat zonnepanelen in die regio’s meer geld opbrengen.
  • Is het dak veel in de zon of juist in de schaduw.
  • De hellingshoek van het dak waar de zonnepanelen worden aangebracht. Een hellingshoek van 35 graden is het meest effectief voor zonnepanelen.

Al deze aspecten kun je meenemen in een berekening. Als je wilt weten wanneer je jouw zonnepanelen echt hebt terugverdient zal je ook moeten kijken naar het aantal zonuren.

Aantal zonuren
Het aantal zonuren met betrekking tot zonnepanelen is in feite het aantal uren dat de zon of zonlicht daadwerkelijk op de zonnepanelen schijnt. Het aantal zonuren dat een zonnepaneel ontvangt heeft niet alleen te maken met de schaduw die wel of niet op het zonnepaneel valt. Zonuren hebben ook veel te maken met het weer. In 2018 was er bijvoorbeeld sprake van een zonnig voorjaar en een zonnige zomer. Dat zorgde er voor dat het rendement van veel zonnepalen hoger lag. Eerder werd al genoemd dat bepaalde regio’s zoals Zeeland en Texel meer zonuren hebben dan andere regio’s daarom is het aanbrengen van zonnepanelen in die regio’s extra effectief. Het rendement van zonnepanelen ligt in Texel en Zeeland ongeveer tien procent hoger dan in andere regio’s van Nederland.

Hoeveel zonnepanelen moet je plaatsen?
Tja en dan nu de vraag hoeveel zonnepanelen je daadwerkelijk nodig hebt. Dat kun je in feite zelf uitrekenen wanneer je weet wat het gemiddeld aantal zonuren van je regio is. Daarbij moet je eerst berekenen wat de aanschafwaarde is van alle zonnepanelen die je wilt plaatsen en wat het rendement daarvan is. Hoe meer zonnepanelen je koopt hoe hoger de investering maar ook hoe hoger het rendement. Als je hulp nodig hebt met de berekening kan een leverancier van zonnepanelen je daarbij helpen. Let wel op dat deze leverancier een commercieel belang heeft en daardoor vaak een iets gunstiger beeld schetst dan de werkelijkheid.

Wat is getijdenstroomgenerator of een tidal stream generator?

Een getijden stroomgenerator is een machine die wordt gebruikt om energie op te wekken uit bewegende watermassa’s waaronder de waterverplaatsing tussen eb en vloed. Een getijdenstroomgenerator is in feite een soort propeller die in beweging gebracht wordt door de druk van stromend water. Dit stromend water hoeft overigens niet beslist door eb en vloed te worden veroorzaakt wat de naam tidal energy converter (TEC) eigenlijk doet vermoeden. In feite kan deze stroomgenerator ook worden geplaatst in een rivier of andere situatie waar veel watermassa in beweging is. Hieronder is in een aantal alinea’s meer informatie weergegeven over getijdenenergie en de manier waarop deze energie kan worden opgewekt.

Getijdenstroom of getijdenenergie
De waterkrachtcentrales die worden gebruikt om energie op te wekken uit stromend water vanuit stuwmeren zijn al een oude beproefde methode om elektrische energie op te wekken uit stromend water. Het opwekken van elektrische uit getijden oftewel eb en vloed is echter vrij nieuw. In het Engels wordt dit ook wel tidal stream genoemd wat in het Nederlands vertaald kan worden met getijdenstroom of getijdenenergie. Kenmerkend voor deze manier van duurzame energie opwekken is dat de waterdruk iets in beweging brengt. Waterdruk is kracht en kracht is energie. Men kan energie omzetten in andere vormen van energie als men daarvoor de juiste werktuigen gebruikt. Een bekend werktuig hiervoor is de turbine. Er zijn verschillende soorten turbines zoals de stoomturbine die in kolencentrales aanwezig is en de windturbines die in de praktijk vaak windmolens worden genoemd.

Getijdenstroom opwekken
In feite is het opwekken van getijdenstroom vergelijkbaar met het opwekken van windenergie. Bij het opwekken van getijdenstroom wordt ook gebruik gemaakt van propellers en rotorbladen die in beweging worden gebracht. Alleen wordt deze beweging door waterdruk veroorzaakt in plaats van door windkracht. Getijdenstroomgenerators of getijdenstroomturbines kunnen net als windmolens op de bodem van de zee worden geplaatst alleen komende propellers dan als het goed is niet boven het water uit terwijl windmolens juist wel in de wind worden geplaatst boven het wateroppervlak. Een andere vorm is het bevestigen van een turbine met propeller aan een kabel. Een voorbeeld hiervan is een TidalKite.

TidalKite

Als je getijdenenergie opwekt met behulp van een turbine aan een kabel heb je als het ware een getijdenvlieger. Deze vlieger gaat met de stroom van eb en vloed mee en kan daardoor bij opgaand en afgaand water stroom opwekken. Omdat de getijdenvlieger aan een kabel vast zit zal deze niet boven het water uitkomen en altijd onder het watervlak blijven als de kabel op de juiste plaats verankerd is aan de zeebodem. Een voorbeeld van dit principe is de TidalKite. Deze getijdenvlieger wordt getest vanaf medio 2018 in het water van de Friese Waddenzee. Vanaf de TidalKite loopt er een stroomkabel naar de vaste wal waardoor elektrische stroom naar de wal kan worden getransporteerd. Op die manier kan men aan de wal gebruik maken van de elektrische energie die door de TidalKite is opgewekt.

Getijdenenergie als alternatief voor windenergie
Energie die opgewekt wordt uit eb en vloed zou in de toekomst een groter aandeel kunnen krijgen in de hernieuwbare energievoorziening van Nederland. Een belangrijk voordeel van getijdenstroom en getijdenenergie is dat deze stroming altijd aanwezig is waardoor er sprake is van een vrij constante energieopbrengst. Een ander voordeel is het feit dat deze energievoorziening in tegenstelling tot windturbines vrijwel geheel aan het oog onttrokken wordt waardoor er geen sprake is van horizonvervuiling. Deze steekhoudende argumenten en voordelen kunnen er voor zorgen dat er in de toekomst steeds vaker getijdenstroomgeneratoren worden geplaatst in de zeeën rondom ons.

Wat is een Smartflower?

Een Smartflower is een trademark of handelsmerk voor een bloemvormig, mobiel zonnepaneel dat uitvouwbaar is en de zon volgt waardoor de opbrengst optimaal is. De Smartflower is uitgerust met verschillende technologische systemen die er voor zorgen dat de ‘bloem’ met de zon meedraait. Ook zijn er meet en regelsystemen aanwezig die voorkomen dat de bloem omwaait wanneer er te veel wind staat. Een Smartflower is een bijzonder concept waarmee men zonne-energie of zonlicht kan omzetten in elektrische energie. Dit systeem zou voldoende elektrische energie moeten kunnen opwekken voor het elektriciteitsverbruik van een gemiddeld huishouden. Het grote voordeel van de Smartflower is dat dit systeem niet statisch is zoals zonnepanelen die vast zitten op daken. In plaats daarvan draait dit innovatieve zonnepaneel met de zon mee waardoor er meer opbrengst wordt gerealiseerd.

Hoe ziet een Smartflower er uit?
Een Smartflower is een innovatief systeem dat afkomstig is uit Oostenrijk. Daar zijn Smartflowers a; sinds december 2013 te koop. In Nederland is de Smartflower nog niet heel bekend in het straatbeeld. Dit systeem bestaat uit een aantal zonnepanelen die in waaiervorm of bloemvorm zijn aangebracht rondom een as die het hart van de bloem vormt. Uitgeklapt is de Smartflower ongeveer 6 meter hoog. De zonnepanelen die de bloem vormen hebben een totale oppervlakte van ongeveer 18 m². Aan dit hart in het midden van de bloem is een standaard bevestigd die geplaatst is op mobiel statief dat verankerd kan zijn aan de grond. De Smartflower kan compact worden opgevouwen in deze mobiele standaard.

Hoe werkt een Smartflower?
De zonnepanelen zijn verstelbaar rond twee assen en zijn altijd gericht op de zon omdat deze met de zon en het zonlicht meedraaien. Deze bijstelling gebeurd doormiddel van een gps-gestuurde bijstelling. Dat zorgt er voor dat de Smartflower ook bij bewolking zo goed mogelijk gericht is op de zon. De gps instelling zorgt er voor dat de positie van de zon door het systeem opgevraagd kan worden. Daardoor maakt het niet uit waar de Smartflower geplaatst is zolang er maar geen gebouwen of andere objecten een schaduw werpen op de zonnepanelen van deze ‘zonnebloem. De opbrengst van de Smartflower is vanwege de zongerichtheid ongeveer 40 procent hoger dan de opbrengst uit zonnepanelen die op daken zijn geplaatst en niet verplaatsbaar zijn. Deze vaste zonnepanelen vangen namelijk een bepaald gedeelte van de dag geen zonlicht of nauwelijks zonlicht. Het zonlicht wordt door de zonnepanelen omgezet in elektriciteit.

Een Smartflower kan op verschillende manieren ingeregeld worden. De Smartflower kan automatisch uitgeklapt worden. Als de zon achter de horizon verdwenen is kan de “zonnebloem” ook automatisch weer inklappen en verdwijnen in een box onder het statief. Deze kist of box kan zelfs volledig in de grond worden geplaatst waardoor de Smartflower feitelijk onder het maaiveld verdwijnt. Het in- en uitklappen van deze zonne-energiebloem kan ingeregeld worden op basis van tijd. Het is echter wel zo dat het inklappen en uitklappen van de Smartflower wel energie kost. Dat betekend dat het misschien beter is om de Smartflower uitgeklapt te houden.

Verschillende soorten Smartflowers
Het systeem van de Smartflower zoals dat hierboven is beschreven kent verschillende uitvoeringen. De volgende varianten zijn bekend:

  • Smartflower™ 32 dit is een basismodel dat wel in verschillende uitvoeringen beschikbaar is. Men zou deze naast het opwekken van elektrische energie ook kunnen gebruiken voor marketingdoeleinden. Zo kunnen bedrijven hun logo er op laten zetten om te laten zien hoe duurzaam, klimaatneutraal of CO2 neutraal ze zijn.
  • Smartflower™ POPe is een gewone Smartflower maar heeft wel een ingebouwd laadstation waarmee een elektrische auto of elektrische fiets direct van elektrische stroom kan worden voorzien.
  • Smartflower™ POP+. Deze elektrische Smartflower wekt elektrische energie op uit zonlicht maar heeft ook de mogelijkheid om de opgewekte energie op te slaan in litium accu’s. Deze Smartflower™ POP+ is ontwikkeld in samenwerking met het Nederlandse bedrijf Victron Energy. Doordat de elektrische energie kan worden opgeslagen in litium accu’s kan men de opgewekte elektriciteit ook s’avonds gebruiken wanneer de zon achter de horizon verdwenen is. Er zijn twee verschillende soorten Smartflower™ POP+. Zo is er de variant die 2,3 kwh kan opslaan. Als deze opslagruimte wordt overschreden wordt het overschot aan het net teruggegeven. Daarnaast is er de off-grid variant, die 4.6 kwh kan opslaan waardoor men eigenlijk niet meer gebruik hoeft te maken van een gewone standaard elektriciteitsvoorziening.

De ontwikkeling van zonnepanelen gaat steeds verder. Ook voor de Smartflower zullen in de toekomst vast nieuwe varianten worden bedacht en ontwikkelt. Dat zorgt er voor dat ook dit product steeds beter en een steeds groter rendement zal opleveren.

Wat is klimaatcompensatie of CO2 compensatie?

Klimaatcompensatie of CO2 compensatie is het compenseren van de emissie van broeikasgassen die tijdens de productie, dienstverlening en consumptie van bedrijven kunnen ontstaan. Vrijwel alle bedrijven hebben een bepaalde afvalstroom en CO2 uitstoot. Deze uitstoot van broeikasgassen is schadelijk voor het milieu en het klimaat omdat de warmte van de zon door de deken van broeikasgassen rondom de aarde nauwelijks de dampkring kan verlaten.

Voor de opwarming van de aarde maakt het niet uit waar de broeikasgassen precies worden uitgestoten of waar deze broeikasgassen worden gecompenseerd. Daarom vindt klimaatcompensatie of CO2 compensatie vaak buiten bedrijven plaats. Doormiddel van CO2 compensatie en klimaatcompensatie kunnen bedrijven hun totale hoeveelheid van broeikasgassen in balans brengen oftewel compenseren met extra milieuvriendelijke investeringen zoals de aanleg van een groot bos.

Waarom klimaatcompensatie of CO2 compensatie?
Door nationale en internationale klimaatakkoorden ontstaan richtlijnen en verplichtingen aan bedrijven met betrekking tot hun CO2 uitstoot. Bedrijven kunnen zelfs emissierechten kopen en verkopen. Deze werkwijze is gebaseerd op het principe dat de vervuiler betaald. Toch is het laten betalen voor CO2 emissie geen duurzame oplossing. Kapitaalkrachtige bedrijven calculeren de kosten van de CO2 emissie gewoon in en veranderen hun vervuilende bedrijfsvoering nauwelijks. Daarom wordt er vanuit overheden steeds meer politieke druk uitgeoefend op bedrijven om hun processen milieuvriendelijker te maken.

Vanuit de markt komt er ook druk. Consumenten willen graag een goed gevoel aan een product en dienst overhouden en willen daarom graag producenten en diensten afnemen van maatschappelijk verantwoorde ondernemingen. Vooral nu de economie aantrekt en prijs van ondergeschikt belang wordt zullen veel mensen en bedrijf bewust kiezen voor organisaties en bedrijven die klimaatneutraal zijn.

Echter kunnen niet alle bedrijven hun bedrijfsprocessen eenvoudig milieuvriendelijker maken. In plaats daarvan kan klimaatcompensatie of CO2 compensatie een verstandige beslissing zijn. Bedrijven die kiezen voor klimaatcompensatie investeren in natuurgebieden waarin bomen voor filtering van de vervuilde atmosfeer zorgen. Hierdoor kan men het klimaat buiten de organisatie een positieve impuls geven. Het investeren in natuur is vaak eenvoudiger en sneller dan het aanpassen van complete bedrijfsprocessen.

Trias Energetica
Door de klimaatverdragen worden bedrijven en ook consumenten voortdurend gestimuleerd en zelfs gedwongen om de emissie van schadelijke stoffen te beperken, kortom de CO2 uistoot te beperken. De laatste jaren krijgen onderwerpen zoals kilmaatneutraal, energieneutraal, CO2 neutraal en klimaatbewust werken meer aandacht. Echter werd er in 1996 al door de TU Delft een driestappenplan ontwikkelt waarmee men duurzaamheid zou kunnen realiseren. Dit stappenplan heeft de naam Trias Energetica gekregen. Er worden in dit stappenplan drie stappen genoemd:
1.Probeer het gebruik van energie te beperken waardoor er ook minder schadelijke stoffen vrij kunnen komen.
2.Als men energie gebruikt moet men deze uit hernieuwbare en duurzame energiebronnen halen.
3.Wanneer men het gebruik van energiebronnen die op kunnen raken niet kan vermijden dan moet men deze energiebronnen in ieder geval zo effectief mogelijk inzetten.

Het principe van Trias Energetica wordt onder andere toegepast bij de bouw van een nulwoning of passiefhuis. Echter wordt in een nulwoning of passiefhuis de klimaatcompensatie in de woning of in de directe omgeving van de woning gerealiseerd. Zo verbruiken deze woningen in de winter vaak meer energie maar wordt dit in de zomer gecompenseerd met bijvoorbeeld een hogere opbrengst vanuit de zonne-energie.

Wat is klimaatneutraal?

Klimaatneutraal is een term die wordt gebruikt om aan te geven dat een bepaald proces, installatie, bedrijf, woning of ander object geen (negatief) effect heeft op de klimaatverandering. Het gebruik van een klimaatneutraal bouwwerk of installatie draagt niet bij aan de opwarming aan de aarde. In plaats van de benaming klimaatneutraal gebruikt men ook wel de aanduiding CO2-neutraal. Zowel CO2-neutraal als klimaatneutraal worden tegenwoordig in het kader van de energietransitie als belangrijke uitgangspunten gehanteerd bij bouwprocessen, managementprocessen en maatschappelijk verantwoord ondernemen.

Klimaatneutraal en CO2-neutraal
Men kiest er vaak voor om de aanduiding CO2-neutraal te gebruiken omdat de klimaatverandering gekoppeld is aan de emissie van CO2. De uitstoot van CO2 zorgt er namelijk voor dat het broeikaseffect wordt vergroot. Het effect van CO2 op het broeikaseffect kan eenvoudig worden benoemd. Het zonlicht dat door de dampkring de aarde verwarmd wordt gedeeltelijk door de aarde teruggekaatst. De deken van broeikasgassen zorgt er echter voor dat een deel van deze warmte de atmosfeer niet meer kan verlaten. Daardoor wordt de aarde opgewarmd. Wanneer men echter de uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen wil gaan beperken zal men klimaatneutraal moeten bouwen en klimaatneutraal moeten leven.

Passiefhuis of nulwoning
De meeste gebouwen en bedrijven verbruiken energie. Het energieverbruik ligt meestal een bepaalde periode van het jaar hoger dan de opbrengst die het desbetreffende bouwwerk op dat moment heeft. Denk bijvoorbeeld aan de winterperiode waarin vaak meer elektriciteit wordt verbruikt voor verlichting en meer verwarmingsbronnen worden aangewend om het gebouw te verwarmen. Ook bij een passiefhuis of nulwoning is er vaak sprake van periodes waarin meer energie wordt gebruikt. Een passiefwoning of nulwoning is vaak in de praktijk klimaatneutraal of CO2-neutraal omdat deze woningen op andere momenten juist meer energie opwekken dan de energiebehoefte van de nulwoning of passiefwoning vereist. In dat geval is er sprake van een energieoverschot dat teruggeleverd kan worden op het energienetwerk.

Klimaatcompensatie en CO2 compensatie
Men kan echter ook CO2 emissie compenseren zodat men toch CO2 neutraal of klimaatneutraal kan worden en werken. Bedrijven kunnen in de praktijk vaak CO2 emissie compenseren. Bedrijven die niet in staat zijn om een grote hoeveelheid CO2 emissie terug te dringen proberen doormiddel van klimaatcompensatie toch zoveel mogelijk klimaatneutraal te worden. In dat geval wordt een bepaalde hoeveelheid CO2 emissie voorkomen op een andere locatie buiten het bedrijf. Zo kunnen bedrijven bijvoorbeeld investeren in de aanleg van een groot natuurgebied waardoor ze (een deel) van hun CO2 emissie kunnen compenseren. Dit is CO2-compensatie en omdat de opwarming van de aarde hiermee in een bepaalde mate wordt beperkt spreekt men ook wel van klimaatcompensatie. De klimaatcompensatie kan er voor zorgen dat bedrijven vrij snel hun CO2 emissie kunnen reduceren terwijl bedrijven doormiddel van het technisch aanpassen van hun energievoorziening en hun uitstoot meestal meer geld en tijd kwijt zijn.

Trias Energetica
Overigens zijn niet alle vormen van klimaatcompensatie aan elkaar gelijk. In 1996 is door TU Delft een driestappenplan ontwikkelt om tot duurzaamheid te komen. Dit stappenplan is te gebruiken voor door bedrijven, overheden en woningen. In het laatste geval zou men de Trias Energetica kunnen gebruiken om een passiefhuis of een nulwoning te bouwen. In het kader van Trias Energetica zouden drie stappen moeten worden genomen:

  1. Gebruik zo weinig mogelijk energie waardoor de emissie van schadelijke stoffen beperkt wordt.
  2. Gebruik energie uit hernieuwbare energiebronnen. Hierbij kun je denken aan zonne-energie, aardwarmte of windenergie.
  3. Gebruik energie van bronnen die op kunnen raken zoals, aardolie, aardgas en kolen zo efficiënt mogelijk.

Wanneer men bij de bouw van bijvoorbeeld een passiefwoning of nulwoning deze principes hanteert kan men een klimaatneutraal bouwwerk realiseren.  

Klimaatneutraal op de markt
Milieubewust en maatschappelijk verantwoord ondernemen krijgen steeds meer aandacht op de markt. Er zijn energielabels en keurmerken die duidelijk maken of een woning of machine klimaatneutraal of juist niet. Een voorbeeld hiervan is ook het certificaat dat wordt verstrekt voor een passiefhuis. Klimaatneutrale producten hebben een aantrekkingskracht voor bedrijven en consumenten. Daardoor zijn in de loop der jaren verschillende producten en diensten ontstaan waar klimaatneutraal bij aan de orde komt. Zo zijn er tegenwoordig:

  • klimaatneutrale producten (bijvoorbeeld boeken)
  • klimaatneutrale verplakkingsmaterialen
  • klimaatneutrale diensten
  • klimaatneutraal gebouw (zoals een nulwoning of passiefhuis)
  • klimaatneutrale organisatie (bijvoorbeeld een bedrijf of overheidsinstelling)
  • klimaatneutraal grondgebied (bijvoorbeeld een gemeente of regio)

Wat is SDE+subsidie?

SDE+ subsidie is een speciale subsidie die de Nederlandse overheid beschikbaar stelt aan zowel bedrijven als instellingen die hernieuwbare energie produceren of van plan zijn om hernieuwbare energie te produceren. De afkorting SDE+ staat voor Stimulering Duurzame Energieproductie. De SDE+subsidie kan zowel aan profit instellingen worden verstrekt als aan non-profit instellingen die hernieuwbare energie (gaan) produceren.

Als een organisatie plannen heeft om hernieuwbare energie te gaan produceren zal men het al snel over de kosten en de baten gaan hebben. Dit doen zowel bedrijven met een winstoogmerk als organisaties zonder winstoogmerk.  Dikwijls moeten er investeringen worden gedaan in bijvoorbeeld zonnepanelen of windturbines. Die investeringen zijn meestal niet of nauwelijks door organisaties zelf op te brengen daarom schiet de overheid te hulp met de SDE+ subsidie.

De SDE+subsidie wordt in verschillende rondes verstrekt door de Rijksoverheid.  Ieder jaar kent zijn eigen regeling en ook de subsidiepot die door de overheid beschikbaar wordt gesteld kan per jaar verschillen. Zodra er een nieuwe regeling is opgesteld wordt deze gepubliceerd in de Staatscourant wordt ook de website geactualiseerd. Actuele iinformatie over dit onderwerp wordt verstrekt door de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland op de website rvo.nl/sde in de gaten. Op deze website kan men de details van de SDE+subsidie nalezen.

Wat is de gondel van een windmolen?

Een windmolen of windturbine bestaat uit een aantal onderdelen, naast de mast en de rotorbladen vormt ook de gondel een zichtbaar deel van de windmolen. De gondel is het gedeelte dat haaks bovenop de mast van de windmolen is geplaatst. Dit deel bevat de aandrijfas, een tandwielkast, een generator en een transformator. Ook bevat de gondel een kruimotor. De gondel bevat dus nogal wat cruciale onderdelen van de windturbine. Feitelijk wordt in de gondel de energie die door de wind wordt overgedragen op de rotorbladen omgezet naar elektriciteit.

Zoals hierboven aangegeven bevindt zich in een gondel onder andere een generator en een tandwielkast. De wind zet de rotorbladen (propellers) in beweging en zorgt er voor dat de windmolen draait. De as die het hart vormt van de rotorbladen komt daardoor in beweging. Een generator ze deze beweging van de as om in elektriciteit. Men zou dit proces kunnen vergelijken met een grote dynamo. De meeste windturbines hebben in de gondel ook een ingebouwde tandwielkast. Deze tandwielkast wordt gebruikt als een versnellingsbak. De tandwielen zorgen er voor dat de rotatiesnelheid van de windmolen wordt vergroot.

Omdat tandwielkasten kwetsbare onderdelen vormen van windmolens hebben sommige fabrikanten er voor gekozen om een direct aangedreven generator te gebruiken. Deze windturbines worden ook wel direct-drive of gearless windturbines genoemd. Op de gondel van een windturbine is een windvaan geplaatst. Deze meet de windrichting. De kruimotor wordt ingeschakeld als de windrichting veranderd. De kruiermotor zorgt er dan voor dat de gondel weer recht in de wind wordt geplaatst. Op die manier draaien de rotorbladen optimaal zodat de as de grootste snelheid krijgt en de meeste elektrische energie wordt opgewekt.

Wat is CO2-afvang en CO2-opslag?

CO2-afvang en CO2-opslag is het afvangen, opvangen en opslaan van CO2 bij processen waarbij brandstoffen worden verbrand. Bij het verbranden van brandstoffen komt namelijk CO2 oftewel kooldioxidegas vrij. Dit koolstofdioxidegas of koolzuurgas draagt bij aan de opwarming van de waarde omdat het in de atmosfeer ophoopt waardoor het zonlicht er wel doorheen kan schijnen maar de warmte die weerkaatst wordt door de aarde niet wordt doorgelaten. Het opwarmen van de aarde zorgt voor allemaal klimaatproblemen waardoor men heeft gezocht naar oplossingen om het vrijkomen van CO2 in de atmosfeer te beperken. In eerste instantie probeert men de verbranding van fossiele brandstoffen te beperken maar als dat niet mogelijk is zal men de uitgestoten CO2 moeten afvangen uit de rook en zal men de CO2 moeten opslaan. Dit is dus CO2-afvang en CO2 opslag. Dit wordt internationaal afgekort met CCS dit staat voor carbon capture and storage.

CCS en verbranding van fossiele brandstoffen
CCS een verzameling van technieken waarmee men kan voorkomen dat CO2 in de atmosfeer terecht komt. Door CCS kan men het gebruik van fossiele brandstoffen bijna klimaatneutraal laten plaatsvinden. Uit de verbrandingsgassen wordt het broeikasgas CO2 afgevangen en opgeslagen in ondergrondse reservoirs. Door het opvangen van CO2 kan men schoner fossiele brandstoffen verbranden. Er komen tijdens de verbranding echter wel afvalgassen vrij die men niet doormiddel van CCS opvangt. Daar zitten ook gassen tussen die niet goed zijn voor de atmosfeer.

Waar past men CCS toe?
Als men het heeft over het CO2 afvang en CO2 opslag dan weet men nog niet precies welke techniek of welk systeem men hanteert voor het beperken van de CO2 emissie in de atmosfeer. CCS kan worden beschouwd als een verzamelnaam voor verschillende technieken voor het afvangen, het transporteren en het opslaan van CO2. Men past CCS in verschillende soorten industrie toe. Met name in de industrie wordt veel CO2 uitgestoten, daarom kan in industriële bedrijven CCS echt milieubesparend werken. Men past CCS onder andere in de staalproductie toe of in de productie van andere metalen en metaallegeringen. Ook bij de productie van kunstmest of cement past men CCS toe.

Momenteel wordt CCS nog niet op grote schaal toegepast in Nederland. in plaats daarvan worden onderdelen van CCS  op kleine schaal gebruikt. Complete CCS ketens worden nog niet toegepast. In het Rotterdam Opslag en Afvang Demonstratieproject werkt men er mee. Zo zijn er nog een aantal projecten waarbij men technieken in het kader van CO2 opvangen en opslaan toepast. Verschillende bedrijven en de overheid buigen zich over CCS en onderzoeken en evalueren of dit een probate oplossing is om de Nederlandse industrie (tijdelijk) te verduurzamen.

CCS is echter niet een structurele duurzame oplossing voor het beperken van CO2. In plaats daarvan wordt dit systeem gezien als een tussenoplossing. Men blijft immers schadelijke fossiele brandstoffen verbranden. In plaats dat men deze brandstoffen vervangt beperkt men met CCS de schadelijke effecten/ gevolgen van de verbranding van deze brandstoffen. Door de toepassing van CCS hoopt men tijd te winnen zodat men langer de mogelijkheden kan ontplooien voor echte duurzame energiebesparende en milieubesparende methoden om energie te winnen.

Wat is een zonnetoren?

Een zonnetoren is een constructie in de vorm van een toren die wordt gebruikt om energie op te wekken. Men maakt hierbij gebruik van zonne-energie. Het idee van de zonnetoren is afkomstig door de Duitse ingenieur Jörg Schlaich. Een zonnetoren behoort bij de technische installaties die worden gebruikt voor het opwekken van duurzame energie of hernieuwbare energie.

Men heeft het hierbij ook over zonne-energie. In plaats van een zonnepaneel wordt in een zonnetoren de energie uit het zonlicht echter niet in panelen omgezet in elektriciteit. De door het zonlicht verwarmde lucht wordt namelijk niet door zonnecellen in elektriciteit omgezet maar wordt gebruikt om turbines aan te drijven.

Hoe ziet een zonnetoren er uit?
Een zonnetoren bestaat uit een torenvormige constructie. Dit is een grote pijp die aan de voet is bevestigd op een groot cirkelvormige dak. Het dak is doorzichtig en gemaakt van een materiaal dat zoveel mogelijk zonlicht doorlaat. Het doorlaten van het zonlicht is van groot belang. Tussen dit dak en de grond is een opslagruimte voor lucht. De zon schijnt door het dak heen en verwarmd de lucht onder dit dak waardoor de warme lucht gaat opstijgen. De rand van het dak is open waardoor nieuwe lucht onder het dak kan terechtkomen.

In het midden van het cirkelvormige dak staat een verticale pijp of toren. Aan de onderkant van deze toren is de doorsnee breed maar de doorsnede wordt na deze brede basis nauwer. De door de zon verwarmde lucht stijgt op door de zogenaamde trek die ook wel het schoorsteeneffect wordt genoemd. De trek zorgt er voor dat er weer meer lucht wordt aangezogen onder de randen van de cirkelvormige dak. Op die manier ontstaat een continue proces waarbij doormiddel van trek warme lucht wordt aangetrokken en door de zonnetoren naar buiten wordt getransporteerd. Dit proces komt echter tot stilstand zodra het buiten donker wordt en het zonlicht de cirkelvormige zonnecollector niet meer raakt.

Men kan dit echter oplossen door onder het zonnedak ruimtes, buizen of zakken te plaatsen die men vult met water. Als men zwarte waterzakken gebruikt zal het volume van het water in de zakken gelijk zijn aan een laag van 5 tot 10 cm water over de bodem van de gehele opslagruimte. De hoeveelheid water die men wil opwarmen is afhankelijk van de hoeveelheid vermogen die de zonnetoren moet leveren gedurende de nacht. Overdag wordt het water in de zakken of buizen door de zon verwarmd. Het verwarmde water kan dan als het donker wordt warmte afgeven. Door dit te doen kan men ook als het donker wordt gebruik maken van zonnewarmte.

Hoe werkt een zonnetoren?
De door zonnewarmte verwarmde lucht verplaatst zich richting de toren doordat warme lucht opstijgt. De druk van deze warme lucht stroomt door turbines. Deze turbines zetten de druk van de verwarmde lucht om in elektrische energie. Zo wordt mechanische energie omgezet in elektrische energie. Er is een tijd terug een prototype van een zonnetoren in Spanje gebouwd. Dit leverde positieve resultaten op. 

Wat is de Wet van behoud van energie?

De Wet van behoud van energie is een natuurwet en wordt ook wel de eerste hoofdwet van de thermodynamica genoemd. De kern van de Wet van behoud van energie is dat energie nooit verloren gaat. In feite is deze wet een behoudswet. Deze wet maakt duidelijk dat het totaal aan energie in een  geïsoleerd systeem altijd constant blijft. Men kan in dit systeem wel energievormen omzetten in andere energievormen maar energie zal niet verdwijnen. Met andere woorden de totale som van de energieën in een geïsoleerd systeem verandert niet.

Uitleg Wet van behoud van energie
De wet van behoud van energie is van groot belang bij onderzoeken en de ontwikkeling van machines en dynamische systemen waarbij energie wordt omgezet. Energie kan nooit verloren gaan of vernietigd worden. Aan de andere kant kan men ook geen extra energie creëren. Een voorbeeld: men kan de energie uit fossiele brandstoffen halen door deze te verbranden in bijvoorbeeld een Mengselmotor (Ottomotor). Dit doet men doormiddel van een vonk van een bougie. De vonk ontsteekt de brandstof en er ontstaat druk. De druk brengt de zuiger in beweging (bewegingsenergie) en de zuigerstang geeft deze energie over op de krukas die gaat draaien. Dit brengt de wielen in beweging en verplaatst de auto. De auto geeft energie af aan haar omgeving in de vorm van warmte (van uitlaatgassen en wrijving van banden op wegdek). In deze keten is voortdurend energie omgezet en is de energie behouden.

Het feit dat bij veel processen en machines een bepaalde hoeveelheid warmte vrij komt is interessant. Warmte kan men namelijk terugwinnen en hergebruiken. Dat is energiezuinig. Denk hierbij aan de stadsverwarming die wordt aangelegd in een aantal wijken in Nederland. In deze leidingen wordt water getransporteerd dat verwarmt is door de verbranding van afval in een afvalverbrandingsoven. Ook zijn er warmteterugwinsystemen ontwikkeld in de installatiebranche. Deze systemen worden ook wel WTW-systemen genoemd en zorgen er ook voor dat er optimaal gebruik wordt gemaakt van de zogenaamde restwarmte die ontstaat in de keteltechniek.

Perpetuum mobile
Een perpetuum mobile is een Latijnse benaming voor een eeuwige machine. Deze machine zou binnen het kader van de Wet van behoud van energie in theorie kunnen bestaan indien de machine in het geheel geen energie zou afgeven aan haar omgeving. Dit is echter in de praktijk onhaalbaar want bij elke machine wordt een deel van de energie afgegeven aan de omgeving door bijvoorbeeld warmte. Daarom hebben alle systemen en machines energiedragers nodig. Dit kunnen bijvoorbeeld (fossiele) brandstoffen zijn maar het kan ook zonlicht zijn of windkracht. Ook bij deze processen is er sprake van energieomzetting.

Men kan het licht en de warmte van de zon bijvoorbeeld omzetten in elektrische energie doormiddel van zonnepanelen maar ook de bewegingsenergie van windturbines kan men in elektrische energie omzetten. Een perpetuum mobile is dus in de praktijk niet haalbaar maar men zonlicht of windkracht kan men wel systemen ontwikkelen waarbij men zonder het verbranden van brandstoffen een systeem draaiende kan houden. Uiteraard wordt ook hierbij energie afgeven aan de omgeving, alleen gebeurd dat niet door de emissie van warme uitlaatgassen die CO2 en andere schadelijke stoffen bevatten. Daarom worden systemen die draaien om zonlicht, windkracht en waterkracht ook wel systemen genoemd die op hernieuwbare energie draaien.