hoe groen zijn zonne panelen?

[barfo]

vraagje over zonnepanelen, hoe groen zijn ze eigenlijk

de productie ervan, het recycleren....brengt dit meer of minder afval in omloop dan een koekendoos afval van 20 jaar stroom uit een kerncentrale (per gezin dan)

[Nr.10]

Interessante vraag.
Steek er wat werk in en deel het met ons.

[maddox]

Zonnepanelen, de meest betaalbare types gebruiken een basis van metalisch silicium. En da's een vetzakkerij om te maken.

Je moet silicium oxide bakken in een vacuumoven op 1900° met koolstofstaven erbij, om de zuurstof uit het silicium te trekken, en da's nog maar stap 1.

Uiteindelijke zuivering is met chloor en soortgelijke rotzooi. En je moet uitzonderlijk zuiver silicium hebben om electronica toepassingen mee te verwezelijken.

En dat is nog maar 1 stapje om een betaalbaar, bruikbaar zonnepaneel te maken.

[chan]

als je in hoeveelheid afval rekent, maar niet in de vervuilingsfactor van het afval, dan ga je verkeerd beeld krijgen van het 'groene'.

In ieder geval : zou de afval van versleten zonnepanelen ook voor miljarden jaren schadelijk zijn?

[Blue Sky]

Ik meen uit uw vraagstelling af te leiden dat u een voorstander bent van kernenergie en de negatieve punten van zonnepanelen wil belichten? Of zie ik dat verkeerd?

Anyway, patrickve zal u met veel plezier en de nodige kennis van zaken kunnen antwoorden op uw vraag.

Zonnepanelen hebben een aantal nadelen, maar ook een aantal miskenbare voordelen.
Ze kunnen geplaatst worden op anders verloren ruimte ( daken ) en hun plaatsing zal ook geen overlast veroorzaken. In gebruik zijn ze stil en ze vergen nauwelijks onderhoud. Bovendien kunnen ze thans reeds esthetisch in het dak ingewerkt worden. Ze hebben ook een een 0 uitstoot in eens in gebruik.
Tenslotte kunnen ze lokaal gebruikt worden op vb volledig zelfstandig elektriciteit op te wekken voor eien gebruik vb, zonder de noodzaak om elektriciteit over lange afstanden te transporteren.

De nadelen zijn de onzekere produktie (grote variatie in opbrengst naargelang het weer - winter - zomer enz ), de vervuiling die optreedt bij produktie ervan (overigens het geval bij produktie van zowat ieder elektronisch onderdeel ) en het feit dat men er relatief veel energie moet insteken om ze te maken ( energie terugvedientijd van 17 tot 41 maanden ), het relatief lage rendement en de daaraan gekoppelde grote oppervlakte die men nodig heeft.
De vervuiling treedt echter enkel op bij produktie ervan en kan dus in principe goed gecontroleerd worden en door verbeterde produktiemethodes moet het mogelijk zijn om deze in de toekomst te minimaliseren.

De meeste info vindt u gewoon op internet.

Volgens mij heeft deze vorm van energie opwekking zeker een toekomst omwille van de genoemde voordelen. Ik denk daarbij vb aan de US waar airco's met meer dan de helft van elektriciteit aan lopen. De zonne-energie gebruiken is zeker een aantrekkelijk manier om energie op te wekken, de vraag is echter of we dat in de toekomst grootschalig met zonnepanelen zullen doen ... misschien zijn er andere technieken daarvoor zoals CSP's enz
al zullen zonnepanelen zeker hun toepassing blijven hebben.

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door Blue Sky

Ik meen uit uw vraagstelling af te leiden dat u een voorstander bent van kernenergie en de negatieve punten van zonnepanelen wil belichten? Of zie ik dat verkeerd?

Anyway, patrickve zal u met veel plezier en de nodige kennis van zaken kunnen antwoorden op uw vraag.

Zonnepanelen hebben een aantal nadelen, maar ook een aantal miskenbare voordelen.
Ze kunnen geplaatst worden op anders verloren ruimte ( daken ) en hun plaatsing zal ook geen overlast veroorzaken. In gebruik zijn ze stil en ze vergen nauwelijks onderhoud. Bovendien kunnen ze thans reeds esthetisch in het dak ingewerkt worden. Ze hebben ook een een 0 uitstoot in eens in gebruik.
Tenslotte kunnen ze lokaal gebruikt worden op vb volledig zelfstandig elektriciteit op te wekken voor eien gebruik vb, zonder de noodzaak om elektriciteit over lange afstanden te transporteren.

De nadelen zijn de onzekere produktie (grote variatie in opbrengst naargelang het weer - winter - zomer enz ), de vervuiling die optreedt bij produktie ervan (overigens het geval bij produktie van zowat ieder elektronisch onderdeel ) en het feit dat men er relatief veel energie moet insteken om ze te maken ( energie terugvedientijd van 17 tot 41 maanden ), het relatief lage rendement en de daaraan gekoppelde grote oppervlakte die men nodig heeft.
De vervuiling treedt echter enkel op bij produktie ervan en kan dus in principe goed gecontroleerd worden en door verbeterde produktiemethodes moet het mogelijk zijn om deze in de toekomst te minimaliseren.

De meeste info vindt u gewoon op internet.

Volgens mij heeft deze vorm van energie opwekking zeker een toekomst omwille van de genoemde voordelen. Ik denk daarbij vb aan de US waar airco's met meer dan de helft van elektriciteit aan lopen. De zonne-energie gebruiken is zeker een aantrekkelijk manier om energie op te wekken, de vraag is echter of we dat in de toekomst grootschalig met zonnepanelen zullen doen ... misschien zijn er andere technieken daarvoor zoals CSP's enz
al zullen zonnepanelen zeker hun toepassing blijven hebben.

Ik ben het volledig met je eens

Het grootste probleem van fotovoltaische opwekking blijft op dit ogenblik de prijs (maar dat zal hopelijk wel zakken) en de wispelturigheid - maar zoals je stelt is een heel goeie toepassing het aandrijven van airco's.

Het lage rendement is niet noodzakelijk een nadeel: het wil gewoon maar zeggen dat je meer ruimte nodig hebt ; wat echt telt is de prijs per eenheid gemiddeld vermogen.

Het wordt soms beweert dat zonnecellen energie-negatief zijn in de zin dat hun produktie meer energie heeft gekost dan ze ooit zullen opbrengen, maar dat is niet waar.

Voor grootschalige toepassingen lijkt het erop dat CSP centrales voordeliger zijn dan fotovoltaische opwekking in streken waar er veel direct (en niet diffuus) zonlicht is: het rendement per oppervlakte is groter (ongeveer het rendement van een stoomcyclus, ~30%, veel beter dan de 5-15% voor fotovoltaiek van de lagere prijsklassen), de prijs per vierkante meter is veel kleiner (spiegel ipv zonnecel), en bovendien kan men op thermische inertie rekenen om een vorm van buffering te hebben.

Eens de silicium is geproduceerd, kan men die waarschijnlijk goedkoper recycleren dan nieuw silicium produceren, maar daar ken ik de details niet van.

Tenzij een bijzondere technologische doorbraak heb ik er toch wel moeite mee te denken dat fotovoltaiek een massa-productie techniek zal worden die competitief is met andere technieken, tenzij voor niche toepassingen (en airco's zijn waarschijnlijk een goed idee).

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door chan

In ieder geval : zou de afval van versleten zonnepanelen ook voor miljarden jaren schadelijk zijn?

Als dit een allusie is naar kernafval, let op: zware metalen blijven inderdaad miljarden jaren schadelijk in de biosfeer, terwijl nucleair afval "slechts" enkele duizenden jaren schadelijk blijft. Silicium cellen bevatten niet veel zware metalen, maar andere technieken, zoals CdS cellen en derivaten, zijn wel veel schadelijker...

[barfo]

Oorspronkelijk geplaatst door Blue Sky

Ik meen uit uw vraagstelling af te leiden dat u een voorstander bent van kernenergie en de negatieve punten van zonnepanelen wil belichten? Of zie ik dat verkeerd?

idd, ik voel de zonne panelen hetze aan als boerenbedrog, schijngroen, net als de groene energie van electrabel, waarvan ze er x aantal keer meer van verkopen dan ze verwekken (+ houtsnipper en dergelijke voor electriciteits opwekking zijn in Duitsland geen groene energie, hier wel)

het is volgens mij niet aan de burger om hierin persoonlijk te investeren, wel via de overheid of intercommunales

[Sfax]

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve

Ik ben het volledig met je eens

Het grootste probleem van fotovoltaische opwekking blijft op dit ogenblik de prijs (maar dat zal hopelijk wel zakken) en de wispelturigheid - maar zoals je stelt is een heel goeie toepassing het aandrijven van airco's.

Laat mij daar dan maar op antwoorden:

Men heeft er inderdaad vaak de mond van vol dat technologische vooruitgang de rendementen naar ongekende hoogten zal stuwen en de kostprijs naar ongekende bodemprijzen, maar dergelijke stellingnames zijn eigenlijk weinig meer dan dogmatische propaganda om "groene" energie te promoten. Enige kennis van productiemethodes zit daar niet achter.

De realiteit is dat er sowieso limieten staan op de rendementen (en op Si is die zo ongeveer al behaald) en dat die rendementen proces-condities nodig hebben die niet haalbaar zijn in massa-productie.

Massaproductie vandaag is op basis van screen-printing, en dat is niet accuraat en zuiver genoeg om high-efficiency zonncellen te maken. Om multistacks te maken, zijn ze al helemaal niet geschikt.

Er zal misschien nog wel wat prijsvoordeel op bestaande designs komen, maar tenzij er iemand komt die de quantum-efficiëntie van een zonnecel kan verhogen (ik heb feestelijk bedankt voor dat onderzoek), verwacht ik geen kolossale doorbraken op kost en effeciëntie voor massa-consumptie.

Eens de silicium is geproduceerd, kan men die waarschijnlijk goedkoper recycleren dan nieuw silicium produceren, maar daar ken ik de details niet van.

Veel van de goedkopere cellen zijn inderdaad afkomstig uit recycling van oude elektronica-toepassingen. Daar zit sowieso al vervuiling op, hetgeen ze niet geschikt maakt voor high-efficiëncy. Een fenomeen dat wel steeds sterker begint te worden is het gebrek aan dergelijk materiaal, waardoor er meer en meer nieuw materiaal nodig is om zonnecellen te maken.
Nu heb je geen mono-Si nodig om een cel te maken, poly-Si of amorf Si volstaat maar ook daar zit je opnieuw met je rendementen.

Tenzij een bijzondere technologische doorbraak heb ik er toch wel moeite mee te denken dat fotovoltaiek een massa-productie techniek zal worden die competitief is met andere technieken, tenzij voor niche toepassingen (en airco's zijn waarschijnlijk een goed idee).

True. Zonncellen zullen voor massaconsumptie nooit meer dan dat worden.

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door Sfax

De realiteit is dat er sowieso limieten staan op de rendementen (en op Si is die zo ongeveer al behaald) en dat die rendementen proces-condities nodig hebben die niet haalbaar zijn in massa-productie.

Massaproductie vandaag is op basis van screen-printing, en dat is niet accuraat en zuiver genoeg om high-efficiency zonncellen te maken. Om multistacks te maken, zijn ze al helemaal niet geschikt.

Het punt is echter wel dat we waarschijnlijk geen nood hebben aan efficiente cellen. Stel dat ik cellen kan maken die slechts 2% efficient zijn, maar die 50 keer minder kosten dan standaard Si poly cellen. Ok, mijn installatie gaat dan wel groot worden (in aantallen vierkante meters), maar de kostprijs per geproduceerde KWhr gaat dan wel naar omlaag.

Veel lager dan 2% heeft weinig zin, want dan begint men in de buurt te komen van de efficienties van planten en biofuels. Een minimum aan efficientie heeft dus wel belang, maar wat telt, volgens mij, is de prijs per KWhr, en niet de efficientie per vierkante meter. We zouden bijvoorbeeld 10% van de landbouwgrond en ook 10% van alle natuurgebied kunnen opofferen aan zulke panelen, en alle daken van alle huizen, met zulke cellen uitrusten. Als de prijs per geproduceerde KWhr ver onder de marktprijs ligt (nodig, want toch wel een zekere grootschalige investering), dan is dat misschien de moeite waard.

Effe rekenen: 10% van de oppervlakte van belgie: 3000 vierkante kilometer ofte 3 e9 vierkante meter. Gemiddeld (over eenjaar) zonnevermogen: 100W per vierkante meter, 2% efficient, dus 2 W per vierkante meter. Dat levert ons 6 GW op gemiddeld, evenveel als het nucleair vermogen ongeveer (5.6 GW).

Merk op dat 2 W per vierkante meter ongeveer het vermogen is dat je ook uit wind kan halen (cfr schatting van MacKay). Als we diezelfde gebieden nu ook vol zetten met windturbines, dan halen we er nog eens 6 GW uit, en we dekken dus, gemiddeld, het belgische stroomverbruik (maar niet het *energie* verbruik). We hebben 10% van het land opgeofferd hieraan. Hum.... misschien toch wel een dure prijs.

[Sfax]

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve

Het punt is echter wel dat we waarschijnlijk geen nood hebben aan efficiente cellen. Stel dat ik cellen kan maken die slechts 2% efficient zijn, maar die 50 keer minder kosten dan standaard Si poly cellen. Ok, mijn installatie gaat dan wel groot worden (in aantallen vierkante meters), maar de kostprijs per geproduceerde KWhr gaat dan wel naar omlaag.

Veel lager dan 2% heeft weinig zin, want dan begint men in de buurt te komen van de efficienties van planten en biofuels. Een minimum aan efficientie heeft dus wel belang, maar wat telt, volgens mij, is de prijs per KWhr, en niet de efficientie per vierkante meter. We zouden bijvoorbeeld 10% van de landbouwgrond en ook 10% van alle natuurgebied kunnen opofferen aan zulke panelen, en alle daken van alle huizen, met zulke cellen uitrusten. Als de prijs per geproduceerde KWhr ver onder de marktprijs ligt (nodig, want toch wel een zekere grootschalige investering), dan is dat misschien de moeite waard.

Klopt, maar je hebt niet alleen de productiekost van je panelen maar ook open ruimte heeft zijn opportuniteitskost. Nu heeft een dak weinig opportuniteitskost (gesteld dat andere effecten op je dak nihil zijn en gesteld dat andere mogelijkheden zoals collectoren eenzelfde rendement hebben), maar andere ruimtes hebben wel degelijk een opportuniteitskost. Kost per kWh is idd een doorslaggevende factor, maar je efficiëntie gaat die kost behoorlijk beïnvloeden.

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door Sfax

Klopt, maar je hebt niet alleen de productiekost van je panelen maar ook open ruimte heeft zijn opportuniteitskost. Nu heeft een dak weinig opportuniteitskost (gesteld dat andere effecten op je dak nihil zijn en gesteld dat andere mogelijkheden zoals collectoren eenzelfde rendement hebben), maar andere ruimtes hebben wel degelijk een opportuniteitskost. Kost per kWh is idd een doorslaggevende factor, maar je efficiëntie gaat die kost behoorlijk beïnvloeden.

Oops, had mijn post geediteerd nadat je die geciteerd hebt. Ik kom inderdaad op een vergelijkbaar besluit uit...

[Sfax]

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve

Effe rekenen: 10% van de oppervlakte van belgie: 3000 vierkante kilometer ofte 3 e9 vierkante meter. Gemiddeld (over eenjaar) zonnevermogen: 100W per vierkante meter, 2% efficient, dus 2 W per vierkante meter. Dat levert ons 6 GW op gemiddeld, evenveel als het nucleair vermogen ongeveer (5.6 GW).

Merk op dat 2 W per vierkante meter ongeveer het vermogen is dat je ook uit wind kan halen (cfr schatting van MacKay). Als we diezelfde gebieden nu ook vol zetten met windturbines, dan halen we er nog eens 6 GW uit, en we dekken dus, gemiddeld, het belgische stroomverbruik (maar niet het *energie* verbruik). We hebben 10% van het land opgeofferd hieraan. Hum.... misschien toch wel een dure prijs.

Voila een dure prijs idd.
Met daarbovenop dat je er dan van uit gaat je het hele jaar zon hebt. Invallend vermogen in onze streken is idd gemiddeld 100W/m², maar dat is bij "volle" zon (if I'm not very much mistaking)

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door Sfax

Invallend vermogen in onze streken is idd gemiddeld 100W/m², maar dat is bij "volle" zon (if I'm not very much mistaking)

Nee, dat is het jaargemiddelde vermogen, nacht en dag meegerekend, en bewolking ook. Het "directe" zonnevermogen ligt rond iets van de 300 something W per vierkante meter (het vermogen dat je hebt in "volle zon" op een horizontale vierkante meter).

[Tavek]

De solar flux in orbit is ongeveer 1360 W/m2 dacht ik bij loodrechte inval. Die varieert per 11 jaar natuurlijke enkele watts.

Op de aarde valt die terug naar +- 500 W/m2 bij loodrechte inval op de evenaar (dus smiddags bij maximale zon) dankzij de absorberende kracht van onze atmosfeer.

De exacte cijfers weet ik niet direct uit de kop, maar ik ben er vrij zeker van dat ze dit zijn als ik mijn cursus herinner

[lezer]

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve

Het wordt soms beweert dat zonnecellen energie-negatief zijn in de zin dat hun produktie meer energie heeft gekost dan ze ooit zullen opbrengen, maar dat is niet waar.

Welles-nietes heb ik al vaak gelezen.

Heeft iemand ook concrete cijfers?

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door Tavek

De solar flux in orbit is ongeveer 1360 W/m2 dacht ik bij loodrechte inval. Die varieert per 11 jaar natuurlijke enkele watts.

Op de aarde valt die terug naar +- 500 W/m2 bij loodrechte inval op de evenaar (dus smiddags bij maximale zon) dankzij de absorberende kracht van onze atmosfeer.

De exacte cijfers weet ik niet direct uit de kop, maar ik ben er vrij zeker van dat ze dit zijn als ik mijn cursus herinner

Ja, da's juist. In onze contreien moet je rekening houden met de cosinus van de hoek tussen de zon en de loodrechte (dus met de cosinus van de geografische breedte). Dat varieert natuurlijk tussen zomer en winter.

Als je ook rekening houdt met dag/nacht, en gemiddelde bewolking, dan vind je:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:EU...esentation.png

Deel de eenheid (KWhr/vierkante meter per jaar) door:
24 x 365 = 8760, en we vinden voor belgie:
1000 KWhr / vierkante meter per jaar, ofte 114 Watt.

(waarde afgeleid uit de kleurband).

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door lezer

Welles-nietes heb ik al vaak gelezen.

Heeft iemand ook concrete cijfers?

Ik ben geen specialist maar als we wat rondneust, kan je wel dingen vinden.
Volgens wiki, met geciteerde bronnen, is de "energy payback time" van de orde van enkele jaren, afhankelijk van de technologie (poly silicon, of thin film), en is het gebruik over 30 jaar zeker "positief", tenminste in het zuiden van Europa.
Ik kan niet oordelen in welke mate die bronnen betrouwbaar zijn.

http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics#Economics

Life-cycle analyses show that the energy intensity of typical solar photovoltaic technologies is rapidly evolving. In 2000 the energy payback time was estimated as 8 to 11 years[85], but more recent studies suggest that technological progress has reduced this to 1.5 to 3.5 years for crystalline silicon PV systems [84].
Thin film technologies now have energy pay-back times in the range of 1-1.5 years (S.Europe).[84] With lifetimes of such systems of at least 30 years, the EROEI is in the range of 10 to 30. They thus generate enough energy over their lifetimes to reproduce themselves many times (6-31 reproductions, the EROEI is a bit lower) depending on what type of material, balance of system (or BOS), and the geographic location of the system.[86]