Geconcentreerde zonnestroom groeit langzaam, maar gestaag

“Geconcentreerde zonne-energie groeit langzaam maar gestaag. Wereldwijd is er 2,6 Gigawatt in bedrijf en er is 2,8 Gigawatt in aanbouw. Na Californië en Spanje bestaat er nu ook veel belangstelling in het Midden-Oosten. Het uiteindelijke doel, dat we in West-Europa elektriciteit krijgen die is opgewekt in de woestijn van Noord-Afrika, is echter nog ver weg”. Dat zegt dr. Evert du Marchie van Voorthuysen, directeur van de Stichting ter bevordering van Grootschalige Exploitatie van Zonne-ENergie (GEZEN) te Groningen.

“Geconcentreerde zonne-energie groeit langzaam maar gestaag. Wereldwijd is er 2,6 Gigawatt in bedrijf en er is 2,8 Gigawatt in aanbouw. Na Californië en Spanje bestaat er nu ook veel belangstelling in het Midden-Oosten. Het uiteindelijke doel, dat we in West-Europa elektriciteit krijgen die is opgewekt in de woestijn van Noord-Afrika, is echter nog ver weg”. Dat zegt dr. Evert du Marchie van Voorthuysen, directeur van de Stichting ter bevordering van Grootschalige Exploitatie van Zonne-ENergie (GEZEN) te Groningen.

De hele wereld verbruikt nu continu 2000 Gigawatt (GW) aan elektriciteit. Dit vermogen kan geleverd worden door geconcentreerde zonne-energie in de woestijn op een oppervlakte van 53.000 km2 (1,25 keer Nederland). Waarom grijpen we die kans niet?

Concentrated Solar Power (CSP)
Van Voorthuysen, tot zijn pensioen universitair docent aan de Rijksuniversiteit Groningen en gepromoveerd in de kernfysica, pleit nu voor duurzame energie: “Als particulieren veel zonnepanelen op hun dak hebben, als er veel windmolens zijn en als we zuinig om gaan met energie, kunnen we daarmee nog steeds niet volledig in onze energiebehoefte voorzien. Er blijft een restpost over. Sommigen willen daarvoor kerncentrales, maar ik pleit voor grootschalige ontsluiting van de zon: Concentrated Solar Power, kortweg CSP.”

CSP is de technologie van zonthermische krachtcentrales. In conventionele centrales wordt de verbrandingswarmte van steenkool, aardgas of olie, of uit een kernreactor gebruikt om stoom op hoge druk te produceren. De stoom voedt een stoomturbine die gekoppeld is aan een stroomgenerator. In een zonthermische krachtcentrale worden de zonnestralen door middel van spiegels samengebundeld naar de ketel van een conventionele krachtcentrale. De zonnehitte vervangt het vuur: CSP-centrales zijn duurzame thermische krachtcentrales.

Er zijn verschillende CSP-technologieën, maar veruit de belangrijkste is de parabolische trog. Hier wordt het zonlicht tot één lijn geconcentreerd, waar een buis met vloeistof doorheen loopt. Met deze techniek wordt warmte van 400°C geproduceerd. Rijen trogvormige zonnecollectoren, elk met een doorsnede van zo’n 5 meter en ongeveer 100 meter lang, staan in Noord-Zuid-richting. In de brandlijn van de trog loopt een buis met een transportvloeistof, meestal olie. De parabolische trog weerkaatst het zonlicht en richt het op de buis met de transportvloeistof, waardoor de vloeistof opwarmt. Deze warmte wordt rondgepompt en via een conventionele stoomturbine omgezet in elektriciteit.

“Van de 2,6 GW opgesteld CSP-vermogen is 2,5 GW trogspiegels”, stelt Van Voorthuysen: “Deze techniek is betrouwbaar gebleken in de centrales in Californië, die gebouwd zijn tussen 1985 en 1991. Ze hebben al die jaren goed gedraaid. We zien dat veel nieuwe centrales lijken op die in Californië. Dat komt door wat ik noem een conservatisme bij CSP. Je doet het grootschalig of je doet het niet. En als je het doet, moet je honderden miljoenen investeren. Vandaar dat nieuwe centrales gebaseerd zijn op bewezen technologie en de CSP in Spanje sterk lijkt op die in Californië. De investeerders zijn voorzichtig en daardoor gaat de technologische ontwikkeling langzaam.”

Efficiency zonne-energie verder toegenomen
Van Voorthuysen verwijst naar Spanje: “De overheid garandeerde dat de CSP-elektriciteit afgenomen zou worden tegen 18 cent per kilowattuur (kWh). Niemand wilde investeren totdat dit bedrag verhoogd werd naar 27 cent per kWh. Zo creëerde de overheid een markt. Nu bestaat die prikkel niet meer en ligt de bouw in Spanje stil. Maar de fabrikanten geven nu wel aan CSP-elektriciteit te kunnen produceren voor ongeveer 14 cent per kWh, mede door allerlei kleinere technologische verbeteringen. Zo is de kwaliteit en de levensduur van de transportvloeistof verbeterd. In Italië wordt de toepassing van vloeibaar zout in plaats van olie onderzocht. Vloeibaar zout staat een hogere temperatuur toe, waardoor de efficiency toeneemt.”

Zonnetorens
Naast de trogspiegels wordt de techniek van de zonnetoren toegepast. Deze bestaat uit een hoge toren te midden van een cirkelvormig veld aan schuin gerichte reuzenspiegels, heliostaten genaamd, die om twee assen draaien om de zon te volgen. Het gereflecteerde zonlicht wordt tot één centraal punt geconcentreerd. Daardoor kan warmte worden geproduceerd van 600 graden – 200 graden hoger dan bij de trogspiegels – en is het netto rendement uit zonne-energie hoger.

“Het beste voorbeeld hiervan is Gemasolar bij Cordoba in Spanje. Daar wordt vloeibaar zout verwarmd tot 565 graden. De warmte wordt gebruikt voor turbines van 20 Megawatt. Van groot belang is hier echter de warmteopslag. De geproduceerde warmte-energie kan 15 uur worden opgeslagen en zo de dagelijkse vraagcurve van elektriciteit volgen, veel langer dan bij de trog-technologie waar het om acht uur gaat. De Gemasolar is dus in feite een basislastcentrale,” stelt Van Voorthuysen. Hij wijst er ook op dat de techniek minder oud en minder volwassen is. “Omdat het systeem van de spiegels ingewikkeld is, valt er nog een ontwikkelingsslag te maken en te leren. Van groot belang is ook de prijs van de spiegel die nu 200 tot 300 euro per vierkante meter is. Kan die naar 100 euro per vierkante meter om de centrale concurrerend te maken?”

Zonne-energie uit de zomer in de winter gebruiken
Hij noemt nog een ander probleem, het verschil tussen zomer en winter: “In Spanje is in de zomer de gemiddelde zonne-instraling vijf keer zo krachtig als in de winter en in Marokko gaat het om een factor twee. Voor dezelfde hoeveelheid elektriciteit moet je in de winter dus vijf dan wel twee keer zoveel centrales hebben. De oplossing waar aan wordt gewerkt is het omzetten van overtollige elektriciteit in de zomer in een chemisch product. Je maakt via elektriciteit waterstof en dat zet je dan weer om in methanol. In de winter zet je de methanol weer om in elektriciteit. Dit productieproces verkeert echter nog in het beginstadium. Er zijn ingewikkelde katalysatoren bij nodig. Het onder zoek kost tientallen miljoenen, maar dat geld is er wel. En zo komt de CSP langzaam maar zeker verder.”

Van Voorthuysen heeft in Marokko bestudeerd of er ruimte is voor CSP. Daar is de jaaropbrengst 50% hoger dan in Spanje. “In Marokko kan zeker CSP geïnstalleerd worden voor gebruik in Nederland en andere West-Europese landen. Het ligt voor de hand de CSP-elektriciteit via gelijkstroom naar Nederland te vervoeren. Het gaat om een afstand van 3000 kilometer en dat geeft ongeveer 15% verlies. Dat netverlies is voor de CSP een gegeven, dat niet veranderd kan worden door CSP-technologie.”

Vervuilend gedrag wordt nog steeds niet bestraft
“Wat wel veranderd kan worden is het overheidsbeleid”, zegt Van Voorthuysen: “Vervuilend gedrag wordt nog steeds niet bestraft. Ondanks het dreigende broeikaseffect hangt er aan de uitstoot van CO2 door de verbranding van fossiele brandstoffen, nog steeds geen beprijzing die de moeite waard is. De CO2-emissierechten zijn soms gratis of anders veel te goedkoop. En omdat het bij CSP om grootschalige vermogens en dus grootschalige investeringen gaat, blijven investeerders kiezen voor hun rendement op koste termijn. En in de huidige situatie kiezen de grote investeerders voor fossiele brandstoffen en dus niet massaal voor CSP. We bereiden ons niet goed voor op de toekomst.”

hdamveld@xs4all.nl'

Auteur: Herman Damveld

Herman Damveld woont in Groningen en is zelfstandig onderzoeker en publicist over energie. Vanaf 1976 houdt hij zich bezig met plannen voor ondergrondse opslag van kernafval. Hij heeft daar veel over gepubliceerd. In 1996 kwam hij ook rapporten tegen over ondergrondse opslag van CO2 en ziet veel overeenkomsten tussen hoe de overheden omgaan met kernafval en met CO2. De zonnepanelen van Damveld maken meer stroom dan hij gebruikt en hij is dus stroomproducent.

2 gedachten over “Geconcentreerde zonnestroom groeit langzaam, maar gestaag”

  1. Ben net terug van een rondreis door Chile. Ook verbaasd over de minimale inzet in zonne-energie!
    In het Noord-Westen rondom Vicuna, waar van de 365 dagen 300 dagen de zon schijnt, zou het toch mogelijk moeten zijn om zowel klein- als grootschalig zonne-energie te kunnen opwekken?
    Heeft of weet u mensen met ervaring in deze omgeving? M.i. ligt hier veel potentie.

  2. Prima artikel. Voor de tijdelijke opslag van CSP electriciteit in de zomer is dus een (kleine) chemische fabriek nodig. Volgens mij zijn de processen bekend binnen de chemische industrie inklusief de katalysatoren. Het zal dan wel neerkomen op het nemen van licenties bij fabrikanten of je moet wachten tot de patenten zijn verlopen
    Met een groet
    ir hendrik th van asselt
    leiden

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.