De zon als hulpje

8 april 2020

Blogger Joost Huisman 

Student en hobby-schrijver Joost Huisman is nieuwsgierig naar de wereld van energie en heeft daarom een sterke behoefte aan antwoorden. Hij is echter nog een leek op het gebied van energie, dat, in combinatie met zijn ongetemde nieuwsgierigheid, maakt dat hij voldoende vragen heeft. De komende weken zal hij deze vragen beantwoorden en uiteenzetten in begrijpbare blogs.

 De zon als hulpje

 De afstand van de zon tot de aarde is precies 8,3 lichtminuten en een ster waar we nogal veel mee te maken hebben. Te dichtbij om zonder voorzorgsmaatregelen direct naar te kijken, dus het is niet onbegrijpelijk dat deze lichtbol al eeuwen tot onze verbeelding spreekt. Vroeger werd de zon soms als een Godheid vereerd omdat Apollo de zon anders niet meer met zijn brandwerende paardenkar van oost naar west trok. Of dat nou echt nodig was weten we niet zeker, maar wanneer de zon volop scheen was het een feit dat je het erg heet kreeg tijdens een hele dag muurwachtdienst. Met hitte kwam licht waardoor je gelukkig wel weer de glimmende helmen van de struikrovers in de smiezen kreeg.

Het warm krijgen en dingen kunnen zien. Tegenwoordig bedanken we daar geen goden voor. We weten dat deze twee aspecten voortkomen uit de twee vormen van energie die zon in een constante stroom het heelal inbeukt: warmte en licht. Bewust en onbewust maken we al eeuwen gebruik van deze vormen van energie. Om te beginnen hebben we uiteraard ons algehele bestaan te danken aan de volslagen toevalligheid dat de aarde op exact de juiste afstand van de zon staat. We maken daarom ook dankbaar gebruik van deze precieze dosering energie. Dat gebruik kent vele variaties zo gebruiken we zonlicht al eeuwen voor het effectief verbouwen van gewassen. Tegenwoordig kennen we ook een complexere toepassing van het zonlicht.

Zonne-energie

Met betrekking tot zonne-energie is het verbouwen van gewassen interessant. Al eeuwen zetten mensen door middel van fotosynthese lichtenergie om in direct en indirect consumeerbare energie. Direct door het verbouwen en eten van groente en fruit en indirect door het eten van (producten van) vee dat we voeden met verbouwde gewassen. Deze energie nemen wij op en gebruiken we weer om te sporten of te leren over zonne-energie. Door dat laatste heeft de slimme fransman Becquerel in de 19e eeuw bedacht dat het mogelijk moet zijn om zonlicht om te zetten in elektriciteit. Dat gaat niet door middel van planten, maar het idee is vergelijkbaar: zonlicht wordt door middel van een receptor omgezet in een andere vorm van energie die voor de mens bruikbaar is. Dit proces noemen we het fotovoltaïsch effect.

Het fotovoltaïsch effect

De omzetting van zonlicht naar elektriciteit gebeurt in een zonnecel. Een zonnecel bestaat uit ontelbaar veel atomen waarvan de elektronen gemakkelijk loslaten. Atomen zijn de kleinste bouwstenen van een stof. Een blok goud bijvoorbeeld, bestaat in beginsel uit ontelbaar veel goudatomen. De atomen in een zonnecel zijn siliciumatomen. Al deze siliciumatomen bevatten elektronen. Deze elektronen zijn geladen en kunnen door vrij te bewegen stroom opwekken. Dat is wat er gebeurt als een zonnecel zonlicht opvangt.

Zonlicht bestaat uit fotonen. Dat zijn deeltjes materie die wij niet kunnen zien maar waarvan het bestaan op basis van geniaal natuurkundige abracadabra wordt aangenomen. Als een foton tegen een elektron ‘botst’ laat deze los van zijn siliciumatoom en gaat deze vrij bewegen door het Silicium waardoor elektriciteit wordt opgewekt. Net zoals water van hoog naar laag stroomt, ‘stroomt’ elektriciteit van de hoogste lading naar de laagste lading. In een zonnecel is dat het gebied waar de elektrische apparatuur op is aangesloten. Dit kan bijvoorbeeld een accu zijn.

Toekomst?

Zoals eerder opgemerkt kent ons gebruik van de zon dus vele vormen en maten. Het gebruik zoals we dat vroeger deden is nog steeds relevant, maar een vurig verlangen naar meer brandt in ons met de kracht van duizend zonnen. We ontdekken daarom meer en meer handige nuttigheden van de zon. Tegenwoordig is de opwekking van stroom een hele belangrijke, en dat gaat steeds beter. We maken steeds efficiënter gebruik van de zon. Zo kunnen tegenwoordig auto’s een behoorlijke snelheid bereiken puur op zonlicht, wie weet wat er nog komen gaat. Zoals een parasol die zonlicht omzet in stroom zodat je je telefoon kunt opladen terwijl je gewoon op het strand zit. Of een driemaster met zeilen van zonnepanelen die een sterke motor voorzien van stroom zodat je de snelle boten van boekaniers ook kunt ontkomen als het windstil is.