Groene energie - regeneratieve bronnen voor schone elektriciteit

Daarom neemt groene elektriciteit, die wordt opgewekt uit hernieuwbare energiebronnen zoals wind, water, geothermische energie, biomassa en de zon, toe. Laten we eens kijken naar de verschillende soorten, voordelen en successen van groene energie.

Inhoudsopgave

• Groene energie in de elektriciteitsmix
• Transformatie van de elektriciteitsmarkt
• Welke soorten hernieuwbare energie zijn er?
  • Fotovoltaïsche energie en thermische zonne-energie
  • Windenergie
  • Geothermie
  • Biomassa
• Hoe kan groene energie worden opgeslagen?
• Samenvatting

De elektriciteitsmix maakt het verschil!

Een van de grootste uitdagingen voor hernieuwbare energie is hun onregelmatigheid. Hoewel elektriciteit uit conventionele energiecentrales constant beschikbaar is, fluctueert het aanbod van groene elektriciteit afhankelijk van het weer, het seizoen en de regio. Dit kan worden verholpen - met een elektriciteitsmix van verschillende bronnen van groene energie. Als er niet genoeg windenergie is, omdat het een windstille dag is in de regio, wordt dit tekort gecompenseerd door andere energiebronnen of door windenergie uit andere winderige gebieden. In dit verband is het ook belangrijk om voldoende opslagfaciliteiten voor groene stroom te hebben om de schommelingen op te vangen.

Groene energie verandert de elektriciteitsmarkt.

Elektriciteit uit hernieuwbare bronnen brengt verschillende uitdagingen met zich mee voor de energiemarkt. Waar voorheen gecentraliseerde elektriciteitscentrales die elektriciteit distribueerden en bedrijven de facto een monopolie hadden, creëert de energietransitie kleine, gedecentraliseerde bevoorradingseilanden. Deze eilanden moeten nu met elkaar verbonden zijn. Vooral particuliere huishoudens worden producenten en moeten worden geïntegreerd in de energie-infrastructuur. Ongeveer 1,3 miljoen van de 1,6 miljoen fotovoltaïsche systemen in Duitsland zijn niet groter dan 30 kWp en zijn dus meestal eigendom van huishoudens of boeren.

Aangezien de levering van elektriciteit uit wind en zon fluctueert, bijvoorbeeld op dagen met felle zon of bij een laag verbruik, moeten netschommelingen op de een of andere manier worden gecompenseerd. Hier bieden intelligent genetwerkte batterijopslagsystemen de mogelijkheid om overtollige energie tijdelijk op te slaan voor een korte tijd. De uitdagingen van de energietransitie kunnen alleen worden opgelost als de infrastructuur gedigitaliseerd is en er in elke regio voldoende opslagfaciliteiten zijn.

De vormen van groene energie.

In Duitsland zijn hernieuwbare energiebronnen bijvoorbeeld al stevig verankerd. Wind-, zonne- en andere duurzame energiebronnen zijn al concurrerend geworden met steenkool en kernenergie. Ze zijn zelfs goedkoper als we kijken naar de vervolgkosten van fossiele en kernenergie. Dit voorbeeld laat zien hoe ver we al zijn gekomen: Op 15 mei 2016, een zonnige en winderige zondag, werd 100% van de totale elektriciteitsvraag in Duitsland voor het eerst gedurende ongeveer een uur gedekt door groene energie. Een succes voor hernieuwbare energiebronnen en voor onze energietoekomst!

De mogelijkheden om energie op te wekken uit hernieuwbare bronnen worden hier gepresenteerd. Methoden voor het opwekken van energie en warmte uit fotovoltaïsche energie, thermische zonne-energie, windenergie, geothermische energie en biomassa zullen worden gepresenteerd. Natuurlijk zijn er nog veel meer interessante benaderingen, zoals getijdencentrales, windturbines met laag water of osmotische energiecentrales.

Fotovoltaïsche energie en thermische zonne-energie.

De zon is een gigantische energiecentrale. Waterstofkernen smelten onophoudelijk samen tot helium, waardoor enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Deze energie bereikt onze planeet in de vorm van warme, heldere zonnestralen, die de wereldwijde energievraag gedurende acht jaar elke dag kunnen dekken. Deze enorme hoeveelheid energie kan op twee manieren worden gebruikt: om vloeistoffen direct en indirect te verwarmen of om elektriciteit op te wekken. In het geval van systemen voor het opwekken van warmte spreken we van thermische zonnecellen. Als het gaat om het opwekken van elektriciteit, hebben we het over fotovoltaïsche systemen. In het gewone taalgebruik worden beide vaak in de volksmond zonnestelsels genoemd.

Voor warmteopwekking zijn thermische systemen op huisdaken het meest verspreid in Duitsland. Ze vangen zonlicht op via collectoren en gebruiken dat om een vloeistof te verwarmen. Deze vloeistof verwarmt water in een ketel, die op zijn beurt kan worden gebruikt voor verwarming of als warm water. Dit bespaart een groot deel van de stookkosten en de voorheen gebruikte brandstof. Buiten huishoudens worden thermische zonnecentrales gebruikt met parabolische troggen, parabolische spiegels of heliostaten. Ze concentreren de lichtbestraling, bijvoorbeeld via talrijke spiegels, op een absorbeerder. In deze absorbeerder worden vervolgens extreem hoge temperaturen gegenereerd, zodat stoom kan worden geproduceerd. Een turbine zet deze warmte vervolgens om in elektrische energie. Dergelijke zonne-energiecentrales kunnen hele regio's voorzien van milieuvriendelijke elektriciteit, afhankelijk van de capaciteit van de installatie.

Op het dak gemonteerde systemen die elektriciteit opwekken, zijn fotovoltaïsche systemen. Deze genereren elektriciteit met daglicht. Waar hun energie in het verleden vooral volledig aan het net werd geleverd, proberen mensen tegenwoordig het grootste deel van de energie voor eigen gebruik te gebruiken. Vanwege de sterke daling van de prijzen voor opslag van zonne-energie worden PV-systemen en -opslag vaak gecombineerd, waardoor huishoudens zichzelf kunnen voorzien van tot 75% van de energie die ze elk jaar opwekken. De door fotovoltaïsche energie opgewekte zonne-energie kan ook worden gebruikt om warm water te produceren met behulp van een elektrische verwarming. Zo kunt u niet alleen besparen op uw energierekening, maar tegelijkertijd ook uw verwarmingskosten verlagen.

Groene energiebron: windenergie.

Al in de middeleeuwen werden windmolens gebruikt om de kracht van de wind te benutten om graan te malen. Moderne "molens”, d.w.z. windturbines, werken volgens hetzelfde principe, maar produceren tegenwoordig elektriciteit. Dankzij nauwkeurige weersvoorspellingen werken windturbines tegenwoordig natuurlijk veel betrouwbaarder en kunnen periodes met weinig wind beter worden voorspeld.

Kustgebieden zijn bijzonder windveilig. Daar staan offshore-fabrieken in de zee, die gebruik maken van de wind. Hele windparken sieren bijvoorbeeld de Noord- en Oostzee. Dit zijn vaak grootschalige projecten — de Duitse vereniging voor windenergie telde in 2016 bijna 1.000 turbines.

Naast windparken op zee zijn er ook windturbines op land — momenteel tot 30.000 in Duitsland. In de afgelopen jaren zijn ze veel efficiënter en krachtiger geworden, waardoor moderne turbines nu twee keer zoveel vermogen kunnen genereren als oude turbines van vergelijkbare grootte. Windturbines zijn nog niet erg wijdverspreid in de particuliere sector. De zogenaamde kleine windturbines zijn beschikbaar voor huishoudens voor vermogens tot 5 of 6 kWp. In de agrarische omgeving kunnen ze ook een vermogen van maximaal 30 kWp bereiken.

Geothermie — groene energie uit de aarde.

Onze aarde heeft een zachte kern. Tot 5.000 graden Celsius is de temperatuur van het stroperige binnenste van onze planeet, dat borrelt onder de 10 tot 70 kilometer dikke aardkorst. Maar deze geothermische warmte stijgt naar bereikbare diepten waar ze kan worden omgezet in warmte of elektriciteit. Geothermische energie is altijd afhankelijk van geologische omstandigheden. Het potentieel als hernieuwbare energiebron wordt echter geschat op zeer groot.

In diepe geothermische energie pompt een thermische energiecentrale water met een temperatuur tot 200 graden Celsius vanaf een diepte van maximaal vijf kilometer. Als het water warm genoeg is, kan er elektriciteit uit worden opgewekt. Geothermie is ook mogelijk op een diepte van slechts enkele meters. Om het te gebruiken, worden geothermische sondes in de grond begraven, die in de winter gebouwen of hele straten kunnen verwarmen.

Geothermische warmtepompen werken met deze omgevingswarmte en maken gebruik van temperatuurverschillen in de omgeving. De omgevingswarmte verwarmt een vloeibare koelvloeistof, die snel verdampt. Een compressor comprimeert vervolgens het nu gasvormige mengsel, dat daardoor heter wordt. De warmtepomp draagt deze warmte vervolgens over naar het verwarmingssysteem of naar warm water. Zo'n systeem heeft alleen elektriciteit nodig en geen brandstoffen meer. Veel eigenaren van een PV-systeem en een opslageenheid voor zonne-energie koppelen hun apparaten daarom aan zo'n warmtepomp - en bedienen deze dus met hun eigen elektriciteit. Dit verlaagt effectief hun eigen verwarmingskosten.

Biomassa - veilige basisbelasting met punten van kritiek.

Biomassa is een andere vorm van groene energie. Planten zoals koolzaad of maïs worden hier meestal voor gebruikt en opgeslagen in grote tanks. Wanneer ze ontbinden, wordt gas geproduceerd dat wordt verbrand om energie op te wekken of wordt gebruikt als olie in biobrandstoffen. Het ecologische voordeel van biomassa is echter controversieel en wordt geschetst door de controverse "tank of plaat”. De gebruikte producten zijn immers voedingsmiddelen op landbouwgrond die elders gebruikt kunnen worden. Een ander punt van kritiek is de milieuschade die wordt veroorzaakt door enorme maïsmonoculturen, die - aangezien ze niet bedoeld zijn voor consumptie - ook worden bespoten. In tegenstelling tot de grote biogasinstallaties kunnen kleinere boerderijen bijvoorbeeld ook worden geëxploiteerd met vloeibare mest, die sowieso in de landbouw wordt geproduceerd.

Hoe kan groene energie worden opgeslagen?

Helaas kan niet alle groene energie even goed worden opgeslagen. Het aanbod van hernieuwbare energie fluctueert sterk: zonne-energie is alleen beschikbaar als de zon schijnt, windenergie als de wind waait. Batterijopslagsystemen, zoals de SonnenBatterie, gaan dit tegen en slaan de opgewekte energie op. Wanneer de elektriciteit nodig is, kan deze weer beschikbaar worden gesteld via het elektriciteitsopslagsysteem. Bepaalde waterkrachtcentrales kunnen ook een discrepantie tussen vraag en aanbod van energie gedeeltelijk compenseren door overtollige elektriciteit te gebruiken om water in meren te pompen en dit later weer beschikbaar te maken via energieopwekkende turbines. De productie van deze energiecentrales is echter ook beperkt en er zijn slechts enkele geschikte locaties in Duitsland.

Een andere mogelijkheid is de "power to gas” -methode, waarbij met behulp van elektrische stroom een brandstofgas wordt geproduceerd uit water. Dit gas kan op zijn beurt worden opgeslagen en later worden gebruikt als elektrische energie, warmte om te koken of te verwarmen, of zelfs voor voertuigen van gas.

Samenvatting:

Fotovoltaïsche en thermische zonne-energie:

• Thermische zonnewarmte: gebruik van zonnestralen voor het verwarmen van vloeistoffen voor warm water of voor verwarming.
• Fotovoltaïsche systemen: gebruik van zonnestralen om elektriciteit op te wekken
• in combinatie met een opslagsysteem kan tot 75% zelfvoorziening via zelf opgewekte elektriciteit worden bereikt
• beide methoden zijn ook geschikt voor particuliere huishoudens

Groene energiebron: windenergie.

• Wind beweegt de windturbines en wekt zo elektriciteit op
• installaties op het land (op het land) en op zee (windparken in het water)
• Particulier gebruik: vrij lage, kleine windturbines voor huishoudens tot 5 of 6 kWp
• Kleinschalige energiecentrale + fotovoltaïsch systeem+batterijopslag interessant voor Noord-Duitsland

Geothermie — groene energie uit de aarde.

• Geothermische energie betekent dat een thermische energiecentrale vanaf een diepte van ongeveer 5 km warm water oppompt, dat vervolgens kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken.
• Gebruik bijvoorbeeld geothermische sondes om straten en gebouwen te verwarmen.
• Privé: geothermische warmtepompen leveren warmte aan het verwarmingssysteem of aan warm water en helpen de verwarmingskosten te verlagen.
• Koppeling van PV-systemen+opslag biedt de mogelijkheid om warmtepompen met eigen elektriciteit te laten werken, waardoor verwarmingskosten en elektriciteitskosten worden bespaard.

Biomassa - veilige basisbelasting met punten van kritiek.

• Biomassa: Planten zoals koolzaad en maïs worden opgeslagen in grote tanks en er wordt gas geproduceerd door ontbinding.
• Dit wordt verbrand voor energie of gebruikt als olie in biobrandstoffen.
• eventueel biogas - installaties die worden geëxploiteerd met vloeibare mest
• Biomassa is niet echt een probleem voor particuliere consumptie.