Zonthermische spiegelinstallatie

Onderwerp: Arbeid en energie

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

In het Technisch Weekblad van november 2019 wordt de bouw beschreven van een zonnespiegelinstallatie in de buurt van Antwerpen  die 500 kW levert. Deze zogenaamde spiegelinstallatie levert stoom om chemische producten op druk en temperatuur te houden. De productie van de stoom gebeurt met 2 rijen parabolische spiegels van elk 100 meter lang en 5,0 meter breed, die via een enkele as met de zon meedraaien. Het weerkaatste zonlicht komt op een absorbeerbuis terecht, waar een warmteoverdrachtvloeistof verhit wordt.

Figuur 1. Bron: Wikipedia

Er valt ongeveer gedurende duizend uur per jaar direct zonlicht. Als je de investeringskosten van de installatie deelt door de opbrengst per jaar is de zonne-centrale bij een levensduur van 20 jaar rendabel.

a) Bereken de oppervlakte die het zonlicht opvangt. Ga ervan uit dat de spiegels steeds naar de zon gericht staan.

A = 2 . 100 5,0 = 1,0 103 m2.

b) Bereken het invallende vermogen van de zonnestraling. Ga uit van een gemiddeld vermogen van de zonnestraling van 1,0 kW/m2.

P = 1,0 103 . 1,0 kW = 1,0 MW.

c) Bereken hieruit het rendement van de installatie.

η = Pnuttig/Pin = 500 10/ 1,0 106 = 50%.

d) Bereken de jaaropbrengst aan energie, volgens de gegevens van het artikel.

E = P t = 500 . 103 . 1000 Wh = 500 103 kWh.

e) Maak hiermee een schatting van de investeringskosten van de installatie. Ga uit van een kWh-prijs voor elektriciteit van € 0,22.

Er wordt gezegd dat de centrale in 20 jaar rendabel is.

Als je uitgaat van een kWh-prijs van € 0,22, bespaar je per jaar een bedrag van 500 103 . € 0,22 = € 110 000.

In 20 jaar is dat € 2 200 000 = 2,2 miljoen Euro