Afhankelijkheid van fossiele brandstoffen brengt veel problemen met zich mee, van schade aan de aarde tot vervuiling van de atmosfeer en het water. Zonne-energie biedt stroom zonder de noodzaak om fossiele brandstoffen te verbranden. In zijn basisvorm heeft het geen distributienet nodig omdat het uit de lucht komt. Het wordt intensief ontwikkeld als een bron van elektrische energie, maar soms kunnen de toepassingen veel kleiner en eenvoudiger zijn.
Zonne-energie biedt veel voordelen
Zonne-energie biedt schone stroom. Het brengt niet het risico van een nucleaire lekkage met zich mee, maar het is in feite het vrijkomen van straling, waarvan slechts een deel zichtbaar licht is. Het kan worden geschaald naar elke grootte of complexiteit, van het verwarmen van een kamer door een raam tot het voeden van een elektriciteitsnet.
De Union of Concerned Scientists somt tal van voordelen op, te beginnen met het feit dat zonne-energie onuitputtelijk en gratis is. De aantrekkelijkheid van de productie van zonne-energie hangt af van de economische aspecten van het investeren in apparatuur en de kostenconcurrentie van fossiele brandstoffen. Scientific American schat dat de kosten van zonne-energie tegen 2018 of 2020 onder de huidige gemiddelde energiekosten zullen dalen.
Veelvoorkomende manieren om zonne-energie te oogsten
Stralingswarmte van de zon wordt gemakkelijk opgevangen door eenvoudige glazen kassen en door woonvensters. "Geconcentreerde" zonne-energie gebruikt enorme reeksen spiegels om zonlicht op een centrale toren te concentreren, die water verwarmt om stoom te genereren die kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken.
Fotovoltaïsche (PV) cellen zetten zonlicht direct om in elektriciteit door het foto-elektrisch effect. NASA beschrijft hoe de siliciumhalfgeleiders in de cellen energie opvangen van de fotonen van zonlicht, die elektronen in de halfgeleider losmaken, waardoor een stroom ontstaat. Groepen cellen vormen modules en modules combineren tot grotere arrays. Deze kunnen worden geconfigureerd om elke combinatie van spanning en stroom te produceren.
Grootschalige en kleinschalige toepassingen voor zonne-energie
De Amerikaanse Energy Information Administration definieert zonne-energiecentrales op "nutsschaal" als installaties die ten minste één megawatt aan elektriciteit opwekken. Californië leidt de Verenigde Staten in de productie van zonne-energie; in 2013 kwam 1,9 procent van de stroom van Californië uit zonne-energie, en in 2014 was dat aantal meer dan verdubbeld tot 5 procent. De Amerikaanse EIA schat de productie van fotovoltaïsche zonne-energie in het land op 16.000 megawattuur (MWh) in 2005 en oplopend tot 15.874.000 MWh in 2014. Kleinschalige toepassingen van zonne-energie blijken ook nuttig, zoals de 5-watt-eenheden die zijn geïnstalleerd op Ohio Highway Patrol cruisers om elektronische apparatuur aan boord van stroom te voorzien zonder dat de motor van de auto hoeft te draaien, waardoor fossiele brandstof wordt bespaard en batterijduur.
Een verscheidenheid aan toepassingen van zonne-energie
De Verenigde Naties schatten dat residentiële thermische zonnesystemen in veel klimaten kunnen voorzien in 50 tot 75 procent van de warmwaterbehoefte van een huishouden. Kleine, op zichzelf staande PV-units kunnen waarschuwingsborden langs de weg of zelfs landschapsverlichting van stroom voorzien, maar aangezien ze niet op het elektriciteitsnet zijn aangesloten, hebben ze batterijen nodig om stroom op te slaan als er geen zonlicht beschikbaar is. Residentiële zonne-energie-arrays worden meestal als back-up op het net aangesloten en hebben het voordeel dat de eigenaar overtollige stroom kan verkopen, afhankelijk van de lokale regelgeving van de energieleverancier.