Positieve effecten van zonne-energie

Zonnestraling is van fundamenteel belang voor het leven op aarde en zorgt voor de onophoudelijke toevoer van energie die bijna elk ecosysteem op de planeet van brandstof voorziet. Naast ons bestaan ​​mogelijk te maken, heeft energie van de zon al tientallen jaren de aandacht getrokken als een schoon, hernieuwbaar alternatief voor fossiele brandstoffen. Hoewel het momenteel slechts een fractie van de wereldwijde energie levert, is de zonne-energiesector een snel groeiend onderdeel van de sector van hernieuwbare energie. Hoewel het debat zeker voortduurt over de kosten, bruikbaarheid en prestaties van zonne-installaties op industriële schaal, biedt de technologie veel belofte als duurzame energiebron.

De zon produceert energie door thermonucleaire fusie in zijn kern; deze energie komt vrij uit de ster als neutrino's en elektromagnetische of zonnestraling. Na een reis van ongeveer 8 minuten door 150 miljoen kilometer (93.000.000 mijl) ruimte, bereikt ongeveer een half biljoenste van de door de zon gegenereerde zonnestraling de aarde. De atmosfeer reflecteert ongeveer 29 procent van deze binnenkomende energie en absorbeert ongeveer 23 procent. Ongeveer 48 procent bereikt het aardoppervlak. Fotosynthetische organismen, zoals groene planten, gebruiken deze energie om koolhydraten te maken uit koolstof en water. Dit proces vertaalt zonnestraling in een vorm die bruikbaar is voor andere levende wezens.

Moderne zonnetechnologie is onderverdeeld in passieve en actieve categorieën. Passieve zonne-energie maakt direct gebruik van de warmte of het licht van de zon, zoals in een gebouw dat is ontworpen om natuurlijk licht te leveren. Actieve zonnetechnologie omvat fotovoltaïsche en thermische zonne-energiesystemen. Een fotovoltaïsche installatie wekt elektriciteit op uit zonlicht met behulp van een halfgeleider, een materiaal dat een elektrische lading produceert wanneer zonnefotonen zijn elektronen exciteren. Thermische zonne-energiesystemen concentreren en kanaliseren zonnewarmte, hetzij voor verwarmingsdoeleinden in een huis, hetzij om industriële stoomaangedreven elektrische generatoren van brandstof te voorzien. Op een breder niveau is straling van de zon ook de ultieme aanjager van veel andere energiebronnen. De overblijfselen van organismen die door zonlicht worden aangedreven, vormen bijvoorbeeld steenkool en koolwaterstoffen, en differentiële zonneverwarming van de planeet helpt de lucht en waterstromingen afgetapt door wind- en golfenergie.

Bij het verbranden van fossiele brandstoffen komen broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan in de atmosfeer. Deze gassen worden zo genoemd omdat ze uitgaande langgolvige straling van de planeet absorberen en men denkt dat ze de mondiale temperatuur verhogen - een proces dat enigszins lijkt op de functie van een broeikas. Het gebruik van zonne-energie stoot geen broeikasgassen uit, hoewel emissies het gevolg kunnen zijn van de productie en installatie van zonnetechnologie. Een door het Internationaal Energieagentschap gepubliceerde beoordeling uit 2014 suggereerde dat fotovoltaïsche en thermische energiesystemen tegen 2050 mogelijk de grootste bron van wereldwijde elektriciteit zouden kunnen zijn. Dit scenario, zo schatte het bureau, zou tegen dat jaar meer dan 6 miljard ton CO2-uitstoot per jaar kunnen voorkomen.

Vergeleken met de reserves aan fossiele brandstof, die op de menselijke tijdschaal eindig zijn, is zonnestraling een hernieuwbare hulpbron van buitengewone omvang. Zoals het IEA in een rapport uit 2011 opmerkt: "Zonne-energie is de grootste energiebron op aarde - en is onuitputtelijk." De hoeveelheid zonne-energie ontvangen door de aarde in een jaar groter is dan de energie die in de geschiedenis van olie, aardgas, steenkool en nucleaire bronnen is gewonnen mensheid. De hoeveelheid die de planeet in een uur ontvangt, is groter dan het totale jaarlijkse energieverbruik van de wereld. Omdat zonne-installaties zo wijd verspreid kunnen zijn en omdat ze uit veel afzonderlijke apparaten bestaan, zijn ze beter beschermd tegen storende gebeurtenissen zoals stormen, die grote bevolkingsgroepen kunnen uitschakelen door slechts één generator of transformatorstation in een gecentraliseerde elektriciteit te beschadigen rooster. En omdat veel zonnetechnologieën minder water verbruiken dan fossiele brandstoffen of kerncentrales, kunnen ze ook beter bestand zijn tegen droogte.

Zonne-energie is zeer modulair -- samengesteld uit vele individuele installaties die aan elkaar kunnen worden gekoppeld -- en kan worden geïmplementeerd op vele schalen, van gedistribueerde opwekking via zonnepanelen op het dak tot een thermische installatie op utiliteitsschaal. Sinds 2014 is een grootschalige thermische generatorinstallatie in Californië, het Ivanpah Solar Electric Generating System, 's werelds grootste concentrerende energiecentrale. Het heeft een topcapaciteit - niet te verwarren met de werkelijke opwekkingscijfers - van 393 megawatt, of genoeg elektriciteit om 94.400 gemiddelde huishoudens in de Verenigde Staten te bedienen. Eenmaal geïnstalleerd, is zonnetechnologie ook vaak onderhoudsarm. Sterk gelokaliseerde zonne-installaties kunnen ondertussen goed werken in landelijke of ontwikkelingsgebieden waar netenergie niet beschikbaar, onbetrouwbaar of zeer duur is.

Actieve zonnetechnologie, zoals de Ivanpah-generatoren, vereist meestal een aanzienlijke initiële investering, maar de operationele kosten zijn laag en de brandstof - licht en warmte van de zon - is gratis. Door technologische verbeteringen, groeiende markten en overheidssubsidies en -stimulansen zijn de kosten van zonnetechnologie de afgelopen jaren gedaald. In 2014 merkte het Amerikaanse ministerie van Energie op dat de prijs van fotovoltaïsche panelen de afgelopen drie jaar met 50 procent was gedaald. Vergeleken met de vluchtige prijsschommelingen die kenmerkend zijn voor fossiele brandstoffen - als gevolg van politieke spanningen, strijd en andere regionale factoren -- zonne-energie biedt het potentieel voor stabielere energiekosten, wat zowel consumenten als nutsbedrijven ten goede komt. Bovendien hebben huizen of bedrijven op afgelegen locaties te maken met hoge kosten voor het verkrijgen van energie uit een gecentraliseerd netwerk kan mogelijk geld besparen door off-grid te gaan met kleinschalige zonne-energie installaties.

Hernieuwbare energie in het algemeen wordt beschouwd als arbeidsintensiever dan de sector fossiele brandstoffen, en kan dus meer banen per geproduceerde eenheid energie opleveren. Volgens de National Solar Jobs Census 2013 van de Solar Foundation werkten in 2013 meer dan 142.000 mensen in de zonne-industrie in de Verenigde Staten, een stijging van ongeveer 20 procent ten opzichte van 2011. Een analyse van de Union of Concerned Scientists uit 2009 suggereerde dat als de Verenigde Staten ten minste 25 procent van hun elektriciteit uit hernieuwbare bronnen zouden opwekken tegen 2025 zou de inspanning kunnen resulteren in meer dan drie keer zoveel nieuwe banen als zou worden gecreëerd door alleen op fossiele brandstoffen te vertrouwen voor het equivalent productie.

Naast de uitstoot van broeikasgassen, kan de verbranding van fossiele brandstoffen lucht en water vervuilen, met nadelige gevolgen voor de menselijke gezondheid op lokale en regionale schaal. De Union of Concerned Scientists schat de economische gevolgen van dergelijke gezondheidsproblemen in de Verenigde Staten op tussen de $ 361,7 en $ 886,5 miljard. Zonne-energie daarentegen is niet vervuilend. De technologie kan ook de geluidsoverlast in verband met energieopwekking verminderen; fotovoltaïsche zonne-installaties zijn in wezen stil. Ze worden als veilig beschouwd voor mensen om te werken en het is onwaarschijnlijk dat ze gevaarlijke hoeveelheden straling produceren. Zonne-energie kan ook worden gebruikt om drinkwater te behandelen of te zuiveren, een belangrijk voordeel voor de volksgezondheid in ontwikkelingslanden.

In vergelijking met andere potentiële energiebronnen is zonlicht een universeel beschikbare hulpbron, hoewel het natuurlijk geografisch en seizoensgebonden varieert in hoeveelheid en intensiteit. Door te profiteren van een dergelijke potentieel productieve binnenlandse energievoorziening kan de afhankelijkheid van een land van buitenlandse energiebronnen worden verminderd. Bovendien, net zoals een gedistribueerd energiesysteem beter beschermd is tegen natuurrampen, is het ook minder kwetsbaar dan een gecentraliseerd elektriciteitsnet voor terroristische aanslagen.