Werking zonne-energie

Betekenis

Zonne-energie is de stralingsenergie die de zon afgeeft. Deze energie bestaat zowel uit warmte als licht.

Opvangen van zonne-energie

PV-cellen zijn het meest bekend. Dat zijn zonnepanelen met fotovoltaïsche cellen. PV-cellen zetten licht gelijk om in elektriciteit. Die elektriciteit wordt zonnestroom genoemd.

Naast PV-cellen worden ook vaak zonnecollectoren gebruikt. Zonnecollectoren worden ook wel zonneboilers genoemd. De naam zonneboilers komt door het feit dat ze gebruik maken van warmte. Zonlicht wordt omgezet in warmte. Zo wordt thermische zonne-energie opgewekt.

Een minder toegepaste techniek is de zonnetoren. Lucht wordt opgewarmd door zonnewarmte onder een cirkelvormig doorschijnende collector die aan de rand open is. Zo vormt het doorschijnende dak samen met de grond een opslagruimte voor door de zon opgewarmde lucht. In het midden van de cirkel staat een verticale toren, die aan de basis een grote doorsnede heeft. Omdat hete lucht lichter is dan koude lucht, stijgt deze op door de toren. De toren zuigt meer lucht aan en er wordt nieuwe koude lucht aangevoerd aan de rand van de opslagruimte. Een continue stroom van lucht kan bereikt worden door met water gevulde buizen onder het dak te plaatsen. Overdag warmen deze op en 's nachts geven ze hun warmte af. Zo is er sprake van een constante stroom veroorzaakt door zonnewarmte. De energie die
ontstaat bij deze opwaartse stroom lucht wordt door windturbines omgezet in mechanische energie en met generatoren wordt deze mechanische energie omgezet in elektrische energie.

Werking zonnepanelen

In de afbeelding hiernaast is de werking van PV-cellen schematisch weergegeven. Een PV-cel wordt ook wel fotovoltaïsche cel genoemd. Het belangrijkste onderdeel is een stuk halfgeleidend materiaal dat een scheidingsvlak vormt tussen p-type en n-type dotering bevat. Als er zonlicht op de zonnecel valt worden er elektronen afgestoten. De afgestoten elektronen bewegen. De beweging van alle losgemaakte elektronen samen is de elektrische stroom die door de zonnecel loopt.

Zonnepanelen kunnen ook gebruik maken van thermische zonne-energie. Thermische-energie wordt opgewekt door gebruik te maken van warmte uit de bestraling van de zon. Thermische zonnecollectoren worden omschreven als lage-, midden- of hogetemperatuurverzamelaars. Lagetemperatuurcollectoren zijn vlakke platen die meestal gebruikt worden voor het verwarmen van zwembaden. Middentemperatuurcollectoren zijn ook meestal vlakke platen, maar die worden gebruikt voor het maken van warm water voor huishoudelijk en commercieel gebruik. Deze worden ook zonnepanelen genoemd net zoals de PV-cellen. Hogetemperatuurverzamelaars concentreren het zonlicht met behulp van spiegels of lenzen en worden zeer hoge temperaturen bereikt voor stoomproductie of voor chemische reacties. Deze methode wordt vaak gebruikt in landen waar de zon bijna de hele dag schijnt. Thermische zonne-energie wordt ook wel geconcentreerde zonne-energie genoemd.