Hoe efficiënt zijn zonnepanelen eigenlijk? Deel 2

Rudy heeft er een eerste blog over geschreven, inmiddels is er een flinke mailwisseling met een aantal lezers op gang gekomen en Rudy geeft daarbij steeds aan dat Stijn daar ongetwijfeld nog op terug gaat komen. Dat voelt een beetje als een moetje, maar het is een zeer interessant onderwerp. Het heeft even geduurd, ik was wat druk, maar bij deze. We hebben het dus over de vraag of een zonnepaneel meer energie opwekt dan er nodig is om een paneel te produceren, transporteren en monteren. De zogenaamde Energy Return on Energy Invested. Is die lager dan 1 dan kost het netto energie, is die boven de 1 dan levert het energie op.

Eerst een stukje fietsen

Ik ga er zo mee verder, maar moest toen ik alle mails las denken aan mijn fietsavonturen met vrienden. We fietsen natuurlijk vooral in de omgeving van onze woonplaats maar zo af en toe gaan we er op uit. We pakken de auto, zetten de fietsen achterop, rijden naar een plek met bergen en gaan daar een paar dagen fietsen. Toen we een paar jaar geleden terugkwamen van zo’n uitje en zaten te klagen over de lange autorit zei één van mijn vrienden dat je tijdens zo’n uitstapje uiteindelijk langer op de fiets zou moeten zitten dan in de auto. Dus als het 10 uur rijden is naar die berg (en 10 uur terug) dan moet je minimaal 20 uur op de fiets zitten. De jaren daarna kwam dat steeds terug (hebben we nou langer of korter op de fiets gezeten) en kwamen er ook allerlei discussiepunten op. Stel dat je een hele dag fietst, zeg 120 km met bergen dan zit je een kleine 5 uur op de fiets. Maar als je na 40 kilometer onderweg koffie drinkt of gaat lunchen en na 100 kilometer ergens een biertje neemt, telt dat dan ook mee? Met andere woorden gaat het om de tijd dat je op het zadel zit of om de tijd dat je bezig bent met een tocht? En, zo kan je natuurlijk ook naar de auto kijken, tellen de pauzes die je met de auto hebt mee? En de tijd die het kost om de fietsen op de auto te zetten (altijd gepruts)? etc. Of, nog verder doorredenerend, telt gezellige tijd in de auto, als je lol hebt, net zo zwaar mee als chagrijnige tijd (als je bijvoorbeeld in de file staat)?

Je kan hier nog verder in doordraven, wat wij nooit doen, maar voor de vergelijking wel aardig is. Voordat we weggaan check ik altijd even olie e.d., het is toch een lange rit, dat is ook extra tijd. Die auto kost geld, aanschaf, onderhoud, benzine, tol etc., dat moeten we verdienen. Laten we zeggen 2000 km heen en weer * 20 cent = € 400 daar komt dan nog € 100 voor de tol bij, maakt € 500. Als een uur werken € 50 oplevert die je kan gebruiken voor je auto / reizen etc. dan moeten we dus 10 uur werken voor dit ritje. Gelukkig zijn we met z’n drieën en delen we de kosten, per persoon komt de reistijd nu op 23 uur en 20 minuten. En zo kan je nog wel even doorgaan. Duidelijk mag zijn dat je ergens de grens moet stellen van wat je wel of niet meeneemt. Hierbij is het natuurlijk vooral van belang wat je nou wel aan die ene bewuste trip toerekent en wat niet. Oliepeil controleren, dat zou je sowieso af en toe moeten doen. Dus die tien minuten, moet je die niet middelen met alle andere ritten etc. Het gaat hier dus om de systeemgrenzen, waar begint en eindigt je systeem.

Enfin dit zijn natuurlijk precies de problemen die je hebt als je wilt bepalen hoeveel energie het kost om een zonnepaneel te maken. Wat neem je wel en niet mee? Er moet een fabriek gebouwd worden, er moeten grondstoffen in, er is energie nodig, er moeten mensen werken, er is vervoer nodig etc. maar die werknemers hebben ook een warm huis nodig en moeten te eten krijgen. Ik zou dat niet aan de zonnepanelen toe willen rekenen, dat hebben ze altijd nodig, ook als ze iets anders doen, zelfs als ze helemaal niets doen. Maar, de grondstoffen, het transport, het woonwerk verkeer, dat kan en moet je allemaal meenemen. Kort gezegd, ik denk dat de auteurs erg veel energieverbruik aan de productie van zonnepanelen toerekenen en daarmee komt het automatisch slechter uit. Een voorbeeld, om zonnepanelen te produceren en installeren is geld nodig en dat geld moet verdient worden. Het verdienen van dat geld kost energie en dat tellen ze weer op bij het de energie die nodig is voor het produceren van een zonnepaneel. Ik neem aan dat ze dit ook doen voor de kerncentrale die steeds als referentie gegeven wordt. Maar, in mijn ogen is het zeer ongebruikelijk en het lijkt er daarmee op dat ze de systeemgrenzen zo hebben vastgesteld dat zonnepanelen er ongunstig uitkomen. Om nog even terug te komen op het fietsen en autorijden, ik verdien genoeg geld omdat ik op school heb gezeten en gestudeerd heb. Een deel van die uren kan ik dus ook toerekenen aan de autoritjes die daarmee steeds langer worden. Zo kan ik de grenzen precies zo kiezen dat ik positief of negatief uitkom.

Hoe dan ook, bij de zonnepanelen kan je uiteindelijk berekenen hoeveel energie het kost en dat kan je vergelijken met de opbrengst van de panelen in een bepaalde periode en daar komt dan een getal uit.

Wat betekent een ROEI van groter of kleiner dan 1?

Heel simpel gezegd heb je daarbij de volgende mogelijkheden:

Kleiner dan 1, het kost meer energie om het ding te maken dan dat er uit komt. Er moet dus fossiele energie bij. Als je dit tot in het oneindige blijft doen, dan loop je tegen grenzen aan want dan is alle fossiele energie op. Overigens kan er een hele goede reden zijn om zo’n paneel te kopen. Bijvoorbeeld als je afgelegen woont. Dan levert het paneel misschien niet op wat het heeft gekost aan energie, maar er is ook geen energie nodig om kabels aan te leggen. Dus het zou zo maar een goede oplossing kunnen zijn. Het is dan meer een soort batterij, een apparaat waar je energie uit kan halen op een plek waar geen elektriciteitsvoorziening is en jij wel energie nodig hebt. Reuze nuttig, maar geen oplossing voor het energie- of klimaatprobleem. Maar dit maakt nog een ander punt duidelijk, het energetisch rendement kan negatief zijn, als die kabel die je voor een andere oplossing nodig hebt maar lang genoeg is, dan is dit negatieve rendement altijd nog beter dan het negatieve energetische rendement van aansluiten op het elektriciteitsnet (zonder nog iets te zeggen over hoe die stroom opgewekt wordt).

Precies gelijk aan 1. Dan is het paneel eigenlijk een transportmiddel voor energie. In plaats van een berg kolen of kubieke meters gas lever ik nu een paneel. Als het precies 1 is maakt het niet uit of ik kolen van China naar Nederland breng en verstook of zonnepanelen. Ik kan de stroom die opgewekt wordt bijvoorbeeld gebruiken om een nieuw paneel te gebruiken. Ik schiet er alleen weinig mee op want er blijft geen stroom over voor andere doeleinden. Het is natuurlijk wel een mooie manier om de milieuproblemen van elektriciteitsproductie af te wentelen op een ander land.

Groter dan 1. Nu wordt het interessant, het paneel levert meer op dan het heeft gekost. Ik kan dus tijdens de levensduur een nieuw paneel maken én ik hou nog iets over voor andere dingen. Een lamp, een tosti-ijzer etc. Hoe hoger het getal, hoe meer ik kan doen. En als ik dit maar lang genoeg volhou komt op een gegeven moment alle energie uit zonnepanelen (aannemend dat we voldoende materiaal hebben).

Er is inmiddels ook in de NRC een discussie op gang gekomen over dit artikel. Velen, waaronder experts, beweren dat de EROEI van zonnepanelen veel hoger ligt. Wij gaan dat niet checken, het sluit aan bij ons gevoel. Maar, wij zijn net als al die experts die zich er nu mee bemoeien niet objectief.

Wat ik interessanter vind is de vraag of het erg is dat de EROEI van een zonnepaneel onder de één ligt?

Is het erg?

Antwoord 1. Ja dat is erg, want dan is op een gegeven moment de energie op en dan kunnen we geen TV meer kijken, auto rijden en zelfs een fiets produceren en lekker gaan fietsen zit er dan niet meer in. We kunnen dan zelfs geen zonnepanelen meer maken. Dus ja, het is erg.

Antwoord 2. Nou dat valt wel mee. Een goede elektriciteitscentrale heeft een rendement van 60%. Dus van alle energie die er in gaat (kolen gas, olie) wordt 60% omgezet in elektriciteit. Nu gebruik ik die elektriciteit voor het produceren, transporteren en installeren van een zonnepaneel. Dus, alle energie die ik nodig heb voor dat zonnepaneel van begin tot eind komt uit deze centrale. Die centrale heeft een rendement van 60% dus als we er 100% instoppen kunnen we daar 60% nuttig van gebruiken. Dus, ook voor die energiecentrale geldt dat de EROEI lager is dan 1, ongeveer 0,6 en feitelijk nog wat lager, want ook dit ding moet weer gemaakt worden, de fossiele brandstof moet uit de grond gehaald worden etc.

Stel nu dat ik alle energie van deze centrale ga gebruiken om zonnepanelen te maken en die ga ik allemaal gebruiken. Dan gaat het rendement van deze centrale naar 82% de EROIE van een zonnepaneel volgens de auteurs. Ik dacht eerst dat ik er naast zat en dat het rendement juist lager zou worden want 0,82 * 0,6 is ongeveer 0,5. Maar dat is niet juist, want de auteurs zijn juist heel consequent, als er energie voor een zonnepaneel nodig is, dan houden ze juist rekening met alle verliezen die optreden bij het opwekken van die energie (en terecht). Dus als ik 1kWh aan stroom nodig heb voor dat paneel dan zeggen de auteurs dat je eigenlijk 1,67 kWh aan brandstof nodig hebt omdat het rendement van die centrale 60% is (er moet dus meer in dan er uit komt). Dus ja, met een zonnepaneel krikken we eigenlijk het rendement van een conventionele elektriciteitscentrale wat op. Dit vraagt om een plaatje.

roei-paneel-01

Antwoord 3. Wat een onzin, je beredeneert net zo lang tot het goed uitkomt. Je kunt ook energie opwekken met een warmtekracht koppeling, dan krijg je naast elektriciteit ook warm water, het rendement daarvan ligt dan ruim boven de 80%. Heb je ook geen zonnepanelen nodig.

Antwoord 4. Kom op zeg, dit is technologie die grootschalig toegepast wordt maar nog volop in ontwikkeling is. Als de ROEI nu al 0,82 is dan gaat dat echt wel goed komen door verhoging van het rendement, de levensduur en een efficiëntere productie.

Antwoord 5. Waarschijnlijk ligt de ROEI een stuk hoger dus waar hebben we het over.

Stijn

 

1 Reactie op Hoe efficiënt zijn zonnepanelen eigenlijk? Deel 2

  1. De grenstrek-discussie is interessant, maar helaas maak je die niet helemaal af.

    Stelling is dat je door willekeurig de grens te trekken tot andere uitkomsten komt. Prima. Interessante gedachte.

    Met grens bedoel ik dus wat je allemaal meetelt en wat niet om tot die energieproductie te komen. Het hele productieproces van oerknal tot consumptie van die energie en wat daar allemaal bij komt kijken: waar begin je met tellen dus.

    Je zou dan kunnen aannemen dat een vergelijking van rendementen tussen 2 systemen eerlijk is als je dezelfde grenzen trekt voor die verschillende systemen? Of misschien is de ene grens gunstiger voor systeem 1 en vice versa? Ook interessant.

    Zo kun je een tabel of matrix opstellen. Horizontaal zet je de systemen van opwekking (kerncentrale, kolencentrale, zonnepanelen etc) en op de andere as zet je de manier hoe je de grens trekt (bijvoorbeeld van heel ruim tot heel beperkt).

    Nu zal blijken dat als je de grens heel eng trekt (kolen komen nu eenmaal makkelijk uit de grond, daar hoef je niets voor te doen behalve met een schep de spullen op te scheppen en dan in een vuurtje te gooien. Ik begin dus te tellen bij het feit dat die kolen er nu eenmaal al liggen) de kolencentrale het wint van de zonnepanelen. Als je de grens heel ruim trekt (in de kolen zit energie die ook niet zomaar tot stand is gekomen? Een centrale moet eerst worden gebouwd etc) dan komen er ongetwijfeld andere conclusies uit. Maar welke en waarom dan? En wat is dan de meest voor de hand liggende manier van meten en grenzen trekken? Kolen zijn dan wel goedkoop (nog afgezien van de centrale die je wel of niet moet bouwen, maar ze zijn een keer op en er is sprake van uitstoot, dus dan ben je toch weer appels met peren aan het vergelijken? Okay, zie daar maar even vanaf).

    Een ander punt (heeft hier denk ik mee te maken): je gebruikt verschillende definities van rendement door elkaar (volgens mij). Het omzettingsrendement dat je op het einde gebruikt is per definitie een getal tussen 0 en 1. Dat heeft simpelweg te maken met de wetten van de thermodynamica (?). Een rendement van 100% (alles in energie omzetten, nul verlies) is theoretisch het hoogst haalbare, welke vorm van opwekking je ook gebruikt. Het ROEI rendement kan daarentegen veel groter dan 1 worden (heeft met die grenzen van je meting te maken, denk ik). Zo kan een kernenergiecentrale een ROEI van wel 40 of hoger hebben. De redenering dat de omzetting van kolen een factor 0.6 heeft die kan worden opgekrikt naar 0.8 door maar zonnepanelen te produceren behoeft dan ook een nuancering (omdat je hier dus die 2 definities door elkaar gebruikt?).

    Laatste punt: de energie die nodig is voor arbeid reken je niet mee? En die mensen hebben weer een warm huis nodig? Want: dat hebben ze sowieso nodig. Dus hoef je dat niet mee te tellen. Want valt tegen elkaar weg welke manier van opwekking je ook gebruikt. Volgens mij een drogreden. Het gaat er om dat die energie voor die mensen en dat warme huis bij de ene vorm van opwekking anders is dan die bij de andere manier van opwekking. Als zonnepanelen maken heel arbeidsintensief is dan betekent dat dat er veel arbeid verloren gaat die niet voor andere doeleinden kan worden gebruikt. Het is als het ware destructie van vrije tijd of van fietstochtjes. Daarom moet je volgens mij voor een eerlijke vergelijking wel degelijk alles meetellen wat maar mogelijk is.

    Rudy

Plaats een reactie

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd.


*