Zonne-energie en IJzer     (28 juli 2007)

Ik schrijf hier – zoals regelmatige bezoekers kunnen zien – regelmatig over het thema energie en milieu.  Ik wil nu een invalshoek aanstippen die niet zoveel aandacht krijgt, en dat is die van de materiaal intensiteit van energie voorziening.  En dan doel ik niet op het verbruik van Kolen / Olie / Uranium erts e.d., maar de benodigde bouw materialen.

Ofwel: Hoeveel IJzer (Staal) moet je "in de wei zetten" om het e.e.a. mogelijk te maken.  Je komt dan soms tot verrassende inzichten.

Ik keek eens naar zonne-energie d.m.v. fotovoltaïsche panelen.  Het rendement er van gaat tegenwoordig in de richting van 15%.

Stel nu eens als gedachten experiment dat 25% van de huidige totale wereld energie behoefte d.m.v. zonnepanelen zou worden gedekt.  Wat is daar, 3.5 TeraWatt (ruim 100 ExaJoule per jaar), dan voor nodig?

Welnu: De gemiddelde zonne-instraling – over 24 uur gemiddeld! – over de Aarde is 235 Watt per vierkante meter.  Zo'n zonnepaneel levert dan dus 35 Watt per vierkante meter.  Voor 3.5 TeraWatt heb je dan 100000 km² (ofwel 100 miljard vierkante meter) nodig.

Neem nu eens aan dat je per vierkante meter 5 à 10 kg IJzer nodig hebt om het – voldoende stevig, ze moeten niet te gemakkelijk omwaaien – "in de wei te zetten".  Je komt dan op 0.5 tot 1 miljard ton IJzer!  Dat laatste getal is ongeveer even veel als de huidige wereld jaarproductie.  Kortom: Dat is bepaald niet niks!

Hier komt een belangrijk aspect aan het licht dat vaak voor een meer duurzame energie voorziening geldt.  Deze is vrijwel altijd véél minder "intensief".  Kijk eens naar de straalmotoren van een modern passagiers toestel als de Boeing 747.  Zo'n ding weegt slechts 4000 kg, maar levert op z'n sloffen 20 MegaWatt.  Dat is 5 kiloWatt per kg.  Voor een zuiger motor is dat 1 kiloWatt per kg.

Zet dat eens naast die zonnepanelen.  Daar is het 3.5 Watt per kg, hetgeen 300 maal lager is dan een zuiger motor.  Kortom: Voor een zonne centrale heb je al gauw ordes – een factor ~100 zou zo maar kunnen – meer "IJzer in de wei" nodig dan bij een conventionele electriciteits centrale op gas of kolen.  Ook het "aan elkaar knopen" vergt veel.  Denk b.v. aan de koper hoeveelheden die dat zal vragen.

Stof tot nadenken ...   Nee, gemakkelijk is dit allemaal niet.

Mazzel & broge, Evert

Mega = 1 000 000
Tera  = 1 000 000 000 000
Exa   = 1 000 000 000 000 000 000

Naschrift 29/7/2006:
U zou u kunnen afvragen hoe het met dit verhaal zit bij windmolens.  Welnu, die zitten in de zelfde orde van grootte als 'zonne centrales' als het om de hoeveelheid "IJzer in de wei" gaat.