NRC-Handelsblad, 26 oktober 2012
Rijkert Knoppers

 In het Algerijnse deel van de Sahara gaat binnenkort de bouw van Alsol, de eerste zonnetoren van noord Afrika beginnen. Heliostatische (met de zon meedraaiende) spiegels weerkaatsen zonlicht op een ontvanger in de top van de toren, waar opwarming van lucht plaatsvindt. Met de hete lucht wekt de zonnecentrale vervolgens elektriciteit op.

 Een toren van 60 meter hoog, temidden van een veld van 25.000 vierkante meter aan spiegels, dat is in essentie de Alsol zonne-installatie, die in Boughzol, aan de rand van de Sahara in Algerije in aanbouw komt. De met de zon meedraaiende spiegels richten het zonlicht voortdurend op de ontvanger in de top van de toren, waar de aanwezige lucht een temperatuur krijgt van bijna 700 graden Celsius. Dit gebeurt in de zogenaamde HiTREC (High Temperature Receiver), die is ontwikkeld door het Duitse Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (DLR). De hete lucht warmt vervolgens water op tot stoom, waarmee een stoomturbine elektriciteit genereert. De HiTREC is eerst in zuid Spanje bij het proefcentrum Plataforma Solar de Almería uitgetest, en later bij de zonnetoren in Jülich, in Zuid Duitsland. ‘We zijn erg tevreden over het feit dat een zonnetoren-installatie, die de door de DLR ontwikkelde ontvangtechniek gebruikt, nu in aanbouw komt in de Sun Belt,’ aldus prof. dr.-ing. Bernhard Hoffschmidt van de zonne-onderzoeksafdeling van het DLR, ‘samen met Algerijnse onderzoekers zullen we waardevolle ervaringen op kunnen doen om deze techniek verder te verbeteren voor de omstandigheden die in de woestijn heersen.’ 

Tot vandaag de dag staat het concept van een toren met een veld met meedraaiende spiegels, ook wel “power tower” of centrale ontvanger genaamd, bekend als een van de meest efficiënte manieren om zonnewarmte voor de opwekking van elektriciteit te benutten. Wereldwijd zijn er tot nu toe slechts enkele zonnetorens gebouwd, de meest recente staan in Spanje bij het plaatsje Sanlúcar la Mayor, ten westen van Sevilla. Naast de bestaande PS10 van 10 MW en PS20 is hier momenteel de AZ20 in aanbouw, met een vermogen van 20 MW even groot als de PS20. 

Behalve zonnetorens behoren ook zogeheten trogspiegelcentrales tot de categorie zonthermische krachtcentrales, ofwel Concentrated Solar Power (CSP). Trogspiegelinstallaties hebben langwerpige gebogen spiegels die de zonnewarmte concentreren op een lange buis in de middellijn van de spiegels. De werking is in grote lijnen hetzelfde als van een zonnetoren: de zonnewarmte zorgt via het opwarmen van bijvoorbeeld een thermische vloeistof voor het produceren van stoom, waarmee een stoomturbine elektriciteit produceert. De eerste en tot nu toe grootste gebouwde commerciële zonnecentrale in de Amerikaanse Mojave woestijn uit 1990 had veel last van kinderziektes, zoals lekkage, maar de ergste problemen lijken inmiddels verholpen te zijn. De uit negen zonnevelden opgebouwde trogspiegelinstallatie leveren jaarlijks ongeveer 600 GWh aan duurzame stroom. Overigens werken zonthermische krachtcentrales die zonlicht concentreren alleen met direct zonlicht, zonlicht dat zonder verstoring van bewolking of afbreking de aarde bereikt. Diffuus licht valt namelijk niet te concentreren. Vandaar dat dit soort centrales niet rendabel in ons land toe te passen zijn, in het verleden bleek zelfs op het zuidelijke Sicilië een experimentele zonnetoren vanwege het slechte weer niet levensvatbaar te zijn.

Opslagfaciliteit
Bijzonder bij het geplande Alsol project, dat een vermogen krijgt van ongeveer 7 MW, is dat er een opslagfaciliteit voor warmte komt. Hierdoor is het mogelijk dat de centrale na zonsondergang of bij bewolking nog een uur of zeven elektriciteit kan blijven produceren. De opgewekte warmte is tamelijk eenvoudig op te slaan, bijvoorbeeld in gesmolten zout. Deze techniek is in de praktijk beproefd bij onder meer de drie Andasol trogspiegelinstallaties bij het Spaanse plaatsje Guadix, niet ver van Granada. Deze drie, tussen 2009 en 2011 gereedgekomen zonnecentrales van elk 50 MW gebruiken tanks van 14 meter hoog en 36 meter in doorsnee, elke tank kan 28.500 ton zout bevatten.

De trogspiegelinstallatie is tot nu toe de techniek, die in commercieel opzicht het meeste te bieden heeft als het gaat om het gebruik van geconcentreerd zonlicht voor elektriciteitsopwekking. Maar de zonnetoren wint terrein en is volgens sommige bronnen over enkele jaren al kosteneffectiever dan de trogspiegel. Of de prijs van de stroom uit zonthermische krachtcentrales verder zal dalen, zal vooral afhangen van de mogelijkheid om de spiegels goedkoper te fabriceren. Zeker bij zonnetorens zijn de heliostatische spiegels een sterk kostenbepalende factor. Daarnaast is een goedkoper zonvolg aandrijfsysteem nodig, zo blijkt uit een rapport van het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratoria. Volgens gegevens van de Nederlandse stichting Gezen (Grootschalige Exploitatie van Zonne-Energie) zullen zonthermische krachtcentrales over een jaar of 15 jaar voor een prijs van ongeveer 5 eurocent per kilowattuur (kWh) elektrische stroom kunnen produceren, het transport via hoogspanningsleidingen verhoogt de prijs met ongeveer 1,5 eurocent per kWh. Zover is het nog niet, het DLR noemt naar aanleiding van een toekomstige CSP centrale in Marokko een te verwachte kilowattprijs van 15 eurocent. Een recente studie naar de in aanbouw zijnde Ivanpah zonnetoren in Californië voorspelt dat de kostprijs van de opgewekte elektriciteit even hoog zal zijn als van een op aardgas gestookte elektriciteitscentrale.

Desertec
Tot nu toe is de bouw van zonthermische krachtcentrales in Europa en noord Afrika vooral een Duitse aangelegenheid geweest. Bedrijven als Flagsol, Scott en Siemens zijn actief betrokken bij de constructie van diverse installaties en het genoemde DLR heeft veel onderzoek gedaan, niet alleen naar technische aspecten van dit soort zonne-installaties maar ook besteedde het laboratorium veel tijd aan het ontwikkelen van het zogeheten Desertec scenario. Volgens dit plan zullen duurzame elektriciteitscentrales, waaronder zonthermische krachtcentrales en windparken, in noord Afrikaanse landen tegen het jaar 2050 ongeveer 15 procent van de elektriciteit van Europa kunnen leveren.

Alleen het in Leiden gevestigde NEM heeft vooralsnog als enige Nederlands bedrijf een duidelijke betrokkenheid bij de bouw van een zonnecentrale gehad door de levering van een stoomketel en aanverwante apparatuur aan een hybride gasgestookte zonnecentrale bij El Kuraymat in Egypte, die verleden jaar gereed kwam. Sinds deze opdracht stelt het in ketels gespecialiseerde NEM op haar website dat het in staat is om diverse onderdelen voor zonnetorens te kunnen leveren. Het gaat onder meer om twee types ontvangers, een die geschikt is voor het directe gebruik van gesmolten zout, de andere die ontworpen is voor het gebruik van stoom als werkmiddel. Tot nu toe is voor zover bekend NEM niet benaderd voor deelname aan de constructie van de Alsol zonnetoren in Algerije.

 – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Elektriciteit uit de woestijn
Wie meer wil weten hoe zonne-energie te gebruiken is voor het grootschalig opwekken van elektriciteit kan terecht bij de onlangs verschenen publicatie Desert Energy van de in Londen woonachtige schrijver Alasdair Cameron. Naast een overzicht van diverse zonnetorens, die wereldwijd in ontwikkeling zijn, gaat de aandacht vooral naar het gebruik van zonthermische troginstallaties en grootschalige fotovoltaïsche PV projecten. Bij de laatste techniek wekken panelen van lichtgevoelig materiaal elektriciteit op. Wereldwijd zijn er inmiddels een groot aantal grootschalige PV-installaties gebouwd, zoals de Montalto Di Castro PV centrale in Italië van 84,2 MWp en de Finsterwalde PV installatie in Duitsland van 80,7 MWp, die allen in 2010 zijn opgeleverd. Inmiddels zijn er verleden jaar in China al weer twee grote installaties opgeleverd van ruim 100 MWp, die echter niet in het boek voor komen. Ook op andere punten maakt het boek af en toe een wat gedateerde indruk.

De potentie om in de Sahara en andere woestijnen met zonne-energie elektriciteit op te wekken is enorm: in principe zou het mogelijk moeten zijn om binnen 20 jaar de mondiale behoefte aan elektrische stroom uit de woestijn te halen, voorspelt Cameron, die zich hierbij overigens positiever toont dan het hierboven genoemde Desertec scenario. Toch waarschuwt de auteur ervoor dat een mogelijk gebrek aan zeldzame aardmetalen de toekomstige ontwikkeling van veel grootschalige zonnecentrales wel eens ernstig zou kunnen dwarsbomen. Een voorzichtige opstelling is dus op zijn plaats!

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Desert Energy, a guide to the technology, impacts and opportunities
Alasdair Cameron
Uitg. Taylor & Francis, Oxon 2012, 180 pag. 
Prijs: € 44,99 
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –