|
// http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js |
Zonnepanelen zijn niet per definitie een goede zaak voor het milieu.
Het opwekken van elektriciteit met (fotovoltaïsche) zonnepanelen reduceert de uitstoot van luchtvervuilende stoffen, zware metalen en broeikasgassen met 90 procent in vergelijking met elektriciteit opgewekt door fossiele brandstoffen. Dat stelt een studie die deze maand verschijnt in “Environmental Science & Technology”. Goed nieuws, zo lijkt het, maar dat verandert enigszins als je het rapport effectief leest. De onderzoekers interpreteren hun gegevens nogal optimistisch.
De wetenschappers gaan in hun berekening uit van een zonne-intensiteit van 1.700 kilowattuur per vierkante meter per jaar, het gemiddelde in Zuid-Europa. Bovendien is hun conclusie gebaseerd op een levensduur van de zonnepanelen van 30 jaar.
Een paar herberekingen met een lagere zonne-intensiteit en een kortere levensduur leveren minder positieve resultaten op. In de meeste gevallen blijven zonnepanelen een betere keuze dan elektriciteit opgewekt door fossiele brandstoffen, zij het niet altijd even overtuigend. In het geval van gadgets die door zonnepanelen worden opgeladen, blijkt de technologie zelfs schadelijker dan elektriciteit opgewekt door steenkool.
——————————————————————————————————–
|
// http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js // http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js |
——————————————————————————————————–
Zonnepanelen vallen niet uit de lucht – ze moeten geproduceerd worden. Net als bij computerchips (die grotendeels uit hetzelfde materiaal bestaan) is dat een vuil en energie-intensief proces. Er moeten grondstoffen ontgind worden, die vervolgens via allerlei stappen moeten worden bewerkt.
Die behandelde materialen worden tot zonnecellen verwerkt, en die zonnecellen tot modules (de zonnepanelen). Al deze processen produceren luchtvervuiling en uitstoot van zware metalen, en ze consumeren energie – wat opnieuw luchtvervuiling, zware metalen en ook broeikasgassen veroorzaakt.
Opzet van het onderzoek
De ecologische prijs van het energieverbruik is sterk afhankelijk van de manier waarop de elektriciteit wordt geproduceerd. De onderzoekers gaan daarom uit van drie scenarios. Het eerste is gebaseerd op de doorsnee Europese energiemix, het tweede op de gemiddelde Amerikaanse energiemix (die ongeveer 45 % CO2-intensiever is).
Een derde scenario gebruikt de gegevens van het recente “Crystal Clear” project van de Europese Commissie, dat de energiemix onderzocht van 11 Europese en Amerikaanse silicium- en PV-fabrikanten. Omdat die naar verhouding meer hydrokrachtcentrales en gas gebruiken (uit kostenoverwegingen) is dit het “best-case-scenario”. De onderzoekers bestudeerden 4 types zonnecellen: multi-kristallijn silicium (met een efficiëntie van 13 procent), mono-kristallijn silicium (14%), ribbon silicium (11,5%) en dunnefilmtechnologie (9%).
Uitstoot van CO2 per kilowattuur zonne-energie
De wetenschappers geven als eindconclusie cijfers over de hoeveelheid broeikasgassen die worden uitgestoten per kilowattuur elektriciteit die wordt geleverd door een vierkante meter zonnecellen. Ze doen dat voor elk type cel en voor de drie verschillende scenario’s. Dunnefilmtechnologie haalt de beste score met 20,5 gram CO2 (*) in de Europese energie-mix en 25 gram CO2 in de Amerikaanse energiemix.
——————————————————————————————————–
“De wetenschappers gaan uit van een zonne-intensiteit van 1.700 kilowattuur per vierkante meter per jaar, het gemiddelde in Zuid-Europa”
——————————————————————————————————–
Ondanks de lagere efficiëntie is deze (nieuwe) technologie energie-efficiënter omdat de cellen veel dunner zijn en omdat ze geen aluminium kader nodig hebben (wel bevatten ze cadmium). Ondanks hun hogere efficiëntie behalen mono-kristallijn silicium cellen de slechtste score, van 35 tot 55 gram CO2 per kilowattuur. Alle andere types en scenarios passen tussen deze twee extremen.
De subjectieve uitgangspunten van de onderzoekers
Maar deze conclusies zijn gebouwd op een aantal veronderstellingen: de voornaamste zijn de zonnestraling (de hoeveelheid en de sterkte van het zonlicht die de cellen ontvangen) en de verwachte levensduur van de zonnepanelen. Voor de zonnestraling kozen de wetenschappers 1.700 kWh per m² per jaar, dat is de gemiddelde zonne-intensiteit in Zuid-Europa.
Als verwachte levensduur nemen ze 30 jaar. Uit deze variabelen berekenen ze de totale hoeveelheid elektriciteit die één vierkante meter zonnepanelen tijdens die levensduur oplevert. Vervolgens delen ze de hoeveelheid CO2 die wordt uitgestoten bij de productie van 1 m² zonnepanelen door de hoeveelheid elektriciteit die ze gedurende hun levensduur opwekken.
Waarom maken de onderzoekers zo’n omweg? Ze hadden ook simpelweg kunnen berekenen hoeveel CO2 er vrij komt bij de productie van 1 vierkante meter zonnecellen. De onderzoekers beschikken over die gegevens (anders konden ze hun berekening niet maken) maar ze zijn nergens in het rapport te vinden. Dat is opmerkelijk, want het zijn de enige objectieve cijfers: de hoeveelheid broeikasgassen die wordt uitgestoten voor de productie van één vierkante meter zonnepanelen, onafhankelijk van de veronderstellingen over zonne-intensiteit en levensverwachting.
De CO2-uitstoot voor de productie van 1m² zonnecellen
Gelukkig kunnen deze cijfers wel berekend worden, door het vermenigvuldigen van de eindresultaten (in gram CO2 uitgestoten per kilowattuur geleverde elektriciteit) door de verwachte totale elektriciteitsopwekking over de gehele levensduur.
In het best case scenario (dunnefilmtechnologie, geproduceerd in Europa) is de productie van één vierkante meter zonnecellen goed voor een uitstoot van 75 kilogram CO2. In het worst case scenario (mono kristallijn, geproduceerd in de VS) wordt dat 314 kilogram.
Bij een zonnestraling van 1.700 kWh/m²/jaar heeft een huishouden (exclusief verwarming) ongeveer 8 tot 10 m² zonnepanelen nodig, bij een zonnestraling van 900 kWh/m²/jaar (het gemiddelde bij ons) wordt dat 16 tot 20 m².
Dat brengt de totale kost van een fotovoltaïsche installatie op 600 tot 3140 kilogram CO2 in Zuiderse streken, en op 1.350 tot 6.280 kilogram CO2 in minder zonnige gebieden. Die cijfers komen overeen met 2 tot 20 vliegtuigtrips Brussel Lissabon (heen en weer, per passagier). Niet mis, en dat is wellicht de reden waarom de gegevens niet worden vermeld.
Vergelijking met fossiele brandstoffen
Volgens de onderzoekers veroorzaakt de productie van elektriciteit door fossiele brandstoffen tenminste tien keer zoveel broeikasgassen. Dat blijkt te kloppen, verschillende bronnen geven cijfers van ongeveer 450 gram CO2 per kWh voor gas en 850 gram CO2 per Kwh voor steenkool. Zonnepanelen mogen dus geen klimaatneutrale oplossing zijn, ze zijn duidelijk een veel minder slechte keuze dan elektriciteit opgewekt door fossiele brandstoffen. Tenminste: als we de uitgangspunten van de onderzoekers aannemen. Nu we de belangrijkste cijfers in handen hebben, kunnen we de berekening ook maken met andere uitgangspunten.
Noordwaarts
Als we uitgaan van een zonne-intensiteit van 900 kilowattuur per vierkante meter (het gemiddelde per vierkante meter per jaar in West-Europa en in het Noordoosten en Noordwesten van de Verenigde Staten), worden de voordelen minder overtuigend.
In het worst case scenario (mono-kristallijn silicium, geproduceerd in een Amerikaanse fabriek) stijgen de emissies naar 104 gram CO2 per kilowattuur geleverde elektriciteit – wat zonnepanelen slechts 4 keer properder maakt dan gas.
Voor andere types zonnecellen en voor zonnecellen geproduceerd in Europa is de score beter, maar ook daar moeten de conclusies worden aangepast: in onze streken zijn zonnepanelen niet 10 keer, maar 5 keer milieuvriendelijker dan elektriciteit opgewekt door fossiele brandstoffen.
Levensduur
Als we deze lagere zonnestraling combineren met een levensduur van slechts 15 jaar, komt het worst-case scenario uit op 207 gram CO2 per kilowattuur – slechts 2,5 keer beter dan gas. Ook in de meer optimistische scenario’s verdubbelt de milieulast (logischerwijze) opnieuw. Akkoord: zonnepanelen blijven een betere keuze. Maar het gaat stilaan te ver om in dit geval nog van een propere technologie te spreken.
——————————————————————————————————–
“Het kan economisch verstandig zijn om straks oude zonnepanelen door nieuwe te vervangen, lang voordat ze dertig jaar oud zijn”
——————————————————————————————————–
De levensverwachting van 30 jaar die de onderzoekers naar voren schuiven, is niet meer dan een veronderstelling. Het klopt dat de meeste fabrikanten een garantie geven van 20 tot 25 jaar, dus technisch gezien is een levensverwachting van 30 jaar zeker niet uit de lucht gegrepen.
Maar er kunnen andere dan technologische redenenen zijn die kunnen leiden tot een lagere levensverwachting. De wetenschappers merken op dat de ecologische score van zonnepanelen zal verbeteren, omdat ze elk jaar efficiënter worden (ze worden ook dunner, zodat er minder energie nodig is om ze te maken). Heel waarschijnlijk worden ze ook goedkoper.
Levensduur
Dat betekent dat een zonnepaneel met een efficiëntie van 10 procent dat vandaag geproduceerd wordt, over 15 tot 20 jaar zal moeten concurreren met goedkopere zonnecellen die een efficiëntie hebben van ongeveer 20 procent.
Dat betekent dat het straks economisch gezien verstandig kan zijn om oude zonnepanelen door nieuwe te vervangen lang voordat ze 30 jaar oud zijn. Zonnepanelen kunnen natuurlijk ook stuk gaan voordat ze 30 jaar oud zijn, bijvoorbeeld door een stevige hagelbui. Nogmaals, en met klem: zelfs in dat geval zal de ecologische score nog altijd beter zijn dan die van fossiele brandstoffen. Maar het verschil wordt wel klein.
Zonnepanelen op gadgets zijn contraproductief
Erger wordt het in het geval van zonnepanelen gemonteerd op gadgets, zoals mobiele telefoons of laptops. Als we uitgaan van een levensduur van 3 jaar (al redelijk optimistisch voor de meeste gadgets) en een zonne-instensiteit van 450 kWh per m² per jaar (deze dingen liggen niet op een dak te zonnen, dus ook dit is een optimistische schatting), dan is het resultaat 774 gram CO2 per kWh in het allerbeste scenario (dunnefilmcellen geproduceerd in Europa) en 2.077 gram per kWh in het worst case scenario (hoog-efficiënte mono-kristallijn zonnecellen geproduceerd in de VS).
Dat betekent dat het milieuvriendelijker is om een gadget aan te drijven met elektriciteit opgewekt door steenkool, in plaats van met een zonnepaneel.
——————————————————————————————————–
“Het zou een goede strategie zijn om de nu al geproduceerde zonnepanelen in te zetten om energie te leveren voor het productieproces van nieuwe zonnepanelen”
——————————————————————————————————–
Dit alles betekent niet dat PV zonne-energie niet gepromoot moet worden. Het is om te beginnen een veel beter idee om silicium te gebruiken voor dingen die elektriciteit opwekken, in plaats van voor dingen die elektriciteit verslinden (computers, mobiele telefoons, auto-elektronica). Bovendien – nogmaals – scoren zonnepanelen in de meeste gevallen nog altijd een stuk beter dan fossiele brandstoffen.
Maar sommige zaken moeten we wel onder ogen zien. Eén: zonnepanelen zijn geen CO2-neutrale technologie en dus evenmin een excuus om een overdreven hoge energieconsumptie te rechtvaardigen. Twee: zonnepanelen gemonteerd op gadgets zijn volslagen idioot. Drie: zonnepanelen kunnen een twijfelachtige keuze zijn in minder zonnige gebieden als de levensduur van 30 jaar niet wordt gehaald. Vier: zonnepanelen moeten gerecycleerd worden. Vijf: energie halen uit zonnewarmte is milieuvriendelijker dan energie halen uit zonnepanelen en moet waar mogelijk voorrang krijgen.
Conclusie: produceer zonnepanelen met energie afkomstig van zonnepanelen
Het zou een goede strategie zijn om de nu al geproduceerde zonnepanelen in te zetten om energie te leveren voor het productieproces van nieuwe zonnepanelen. De wetenschappers berekenden dat de ecologische schade van zonnepanelen gehalveerd kan worden als 100 procent van de energie in het productieproces zou worden opgewekt door zonne-energie.
Voor luchtvervuiling en de uitstoot van zware metalen moet het bovenstaande verhaal ongeveer hetzelfde resultaat opleveren, omdat de wetenschappers stellen dat die voornamelijk afkomstig zijn van de energieproductie.
© Kris De Decker
(*) Met CO2 wordt CO2-equivalenten bedoeld, wat betekent dat ook de uitstoot van andere broeikasgassen hierin vervat zit
——————————————————————————————————–
UPDATES :
1. Een huishouden op gelijkstroom? Een DC netwerk maakt een zonne-installatie tot 30% efficiënter. [2016]
2. De productie van zonnepanelen verschuift meer en meer naar China. Dat doet de ecologische score van zonnecellen geen goed: Zonnepanelen: steeds goedkoper, maar ook minder duurzaam. [2015]
3. Off-grid: Batterijen maken van zonne-energie een CO2-intensieve energiebron. [2015]
4. Thermische zonne-installaties zijn veel duurzamer dan fotovoltaïsche zonne-installaties. [2011]
5. Een overzicht van alle toxische stoffen gebruikt bij de productie van zonnepanelen. [2009]
Warmtemolens: Verwarm je huis met windenergie
Hernieuwbare energieproductie is vrijwel geheel gericht op de generatie van elektriciteit. Maar we hebben meer energie nodig in de vorm van warmte, en die kunnen zonnepanelen en windturbines slechts indirect en inefficiënt leveren. Zonneboilers slaan de conversie naar elektriciteit over en leveren hernieuwbare warmte op een directe manier, zonder energieverliezen. Veel minder bekend is dat “warmtemolens” hetzelfde kunnen doen in een winderig klimaat: ze zetten windenergie direct om in warmte, zonder dat er elektriciteit aan te pas komt.
——————————————————————————————————–
|
// http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js |
——————————————————————————————————–
www.lowtechmagazine.be 
Geef een reactie op paul keijzer Reactie annuleren