Zonnetorens. Wat zijn het en hoe werken ze?

Het is niet zo vreemd als je nog nooit van een zonnetoren hebt gehoord. Deze vorm van duurzame energie is nog aardig nieuw en ook nog niet zo bekend in Nederland. In Spanje en in de Verenigde Staten is het de laatste jaren echter een hot topic geworden. De eerste Europese zonnetoren ter wereld staat daarom ook in Sevilla, een zonnige stad in Spanje, en voorziet zo’n 25.000 huishoudens van stroom. Het wekt niet alleen veel energie op, het vermindert ook nog eens de CO2 uitstoot met zo’n 30.000 ton per jaar. Duurzaam genoeg?

Zonnetoren ontstaan op principe van schoorsteeneffect

Het idee van de zonnetoren is al ontstaan in 1982. De Duitse bouwkundig ingenieur; professor Jörg Schlaich, haalde zijn inspiratie uit het zogenaamde ‘schoorsteeneffect’. Dit is het principe dat gebaseerd is op het feit dat warme lucht altijd stijgt, omdat warme lucht minder zwaar is dan koude lucht. Vanuit dit principe kwam de uitvinding van de zonnetoren tot stand. Alhoewel de zonnetoren ook gebruik maakt van zonne-energie, werkt het toch iets anders dan zonnepanelen. In tegenstelling tot zonnepanelen kan de zonnetoren energie opslaan en 24 uur per dag stroom leveren, kan het ook als warmtekas dienen voor bloemen en planten en is het zelfs een bron van schoon water.

De werking van een zonnetoren

De werking van de zonnetoren is op zich eenvoudig uit te leggen. Ten eerste bestaat de toren uit twee verschillende delen; een laag gedeelte dat bestaat uit een cirkelvormig doorschijnende collector en de verticale toren zelf.

Het lage gedeelte; de collector
Als je naar het plaatje kijkt, kun je zien dat het lage gedeelte een soort cirkelvormig doorschijnende collector is die aan de rand open is gelaten. Het dient als een soort grote glazen dak die het zonlicht opvangt. Het dak is van speciaal glas gemaakt dat ultraviolette straling en infrarode straling doorlaten. Als je naar het plaatje kijkt, kun je ook zien dat het dak hoger is naarmate het dichterbij de toren komt. Dit zorgt voor een zuiging van de warme lucht naar de toren toe. Onder het glazen dak is er grond en zijn er zakken of buizen gevuld met water. De grond en het water worden opgewarmd en het glazen dak zorgt ervoor dat deze warmte daar blijft en niet kan ontsnappen. Hierdoor worden de grond en het water alsmaar warmer en warmer. Je kunt dit vergeleken met de werking van het broeikaseffect en daarom kun je deze grond ook prima gebruiken voor het kweken van bloemen en planten. De hete lucht stijgt op, want zoals eerder gezegd weegt warme lucht minder dan koude lucht, en komt deze hete lucht in de verticale toren terecht.

Het hoge gedeelte; de toren
De toren is breed aan de onderkant en wordt smaller naarmate je hoger komt. Een zonnetoren kan tientallen meters hoog zijn. Zo is de zonnetoren in Spanje ongeveer 150 meter hoog. Aan de voet van de toren, binnenin het centrum van de collector, zijn grote windturbines geplaatst. De beweging van de verwarmde lucht en de stijging van deze lucht drijven deze windturbines aan om energie op te wekken. Het werkt in principe hetzelfde als windmolens en is daarom heel gunstig voor het milieu.

Zonnetoren en spiegels
Een aantal zonnetorens maakt gebruik van spiegels, ook wel ‘heliostats’ genoemd. De spiegels staan aan de voet van de toren en draaien met de zon mee voor een ultieme ontvangst van het zonlicht. Ze weerspiegelen het geconcentreerde zonlicht weer terug naar de top van de toren. Daar bevindt zich een ontvanger wat meestal een speciaal soort vloeistof is, gemaakt van zout. De spiegels weerkaatsen de hitte van de zon en smelten het zoutmengsel. Deze hete zoutvloeistof wordt opgeslagen in tanks die speciaal zijn ontworpen om hoge temperaturen te behouden. De zout komt dan in contact met het water onderin de toren en het kokende water wekt weer energie op. Je kunt deze warmte lang bewaren, zodat er ’s nachts ook nog stroom geleverd kan worden. De Spaanse zonne-energie centrale in Sevilla, genaamd Gemasolar, heeft wel zo’n 2650 spiegels (of heliostaten) op een terrein van 150 hectare staan. Hierdoor heeft het een capaciteit van 110 Gigawatt-uur per jaar en kan het zo’n 25.000 huishoudens voorzien van stroom.

Dag en nacht schone stroom voor vele huishoudens
De bouw van een zonnetoren heeft dus vele voordelen. Door het zout-systeem kan de warmte 24 uur lang worden opgeslagen. Hierdoor zijn de huishoudens ’s nachts nog steeds voorzien van stroom. Een zonnetoren is multifunctioneel. De warme grond onder het glazen dak dat hetzelfde werkt als het broeikaseffect, is een goede plek voor het kweken van bloemen en planten. Het water dat door de warmte condenseert is ook heel erg schoon en kan gebruikt worden als drinkwater of als water voor de bloemen en planten in de kas. Ook al is de bouw van de zonnetoren misschien nog duur, de prijzen zullen in tegenstelling tot olie en gas niet, en waarschijnlijk ook nooit, stijgen. Denk je eens in; één zonnetoren die 25.000 huishoudens dag én nacht kan voorzien van schone stroom. Hoelang zou het duren voordat Nederland hier ook meer interesse in heeft? Laten we hopen dat het net zoals in Spanje, Australië en de VS ook een hot topic gaat worden in Nederland.