Moore Energy

[Gast Columnbot]

Voor onze economie is energie reuze belangrijk geworden. Omdat we energie momenteel grotendeels winnen uit grondstoffen (kolen, aardgas, aardolie) zijn diverse oorlogen al het gevolg geweest en desondanks is de voorraad eindig. Daarbij kunnen we die grondstoffen waarschijnlijk beter gebruiken om andere producten zoals medicijnen of kunststoffen mee te maken. Op termijn moet het dus anders.

 

Er zijn een aantal gebieden waar we de afgelopen jaren flinke vooruitgang geboekt hebben. De ICT-industrie heeft zich bijv. enorm ontwikkeld en de mobiele netwerken zijn er pas kort en zijn nu al onmisbaar. Wat daarbij een gemeenschappelijke factor is, is de Wet van Moore.

Moore was 1 van de oprichters van Intel en poneerde ooit de stelling dat het aantal transistoren per oppervlakte zou verdubbelen per 1,5 jaar. Ondanks dat het geen echte natuurkundige wet betreft, voldoet de chip-ontwikkeling de afgelopen 40 jaar aardig aan die wetmatigheid.

Ook producten welke dezelfde productietechnieken gebruiken (denk aan harddisks, USB-sticks of optische disks) ondergaan dezelfde snelle ontwikkeling. En omdat die chipontwikkeling zo snel gaat, profiteren ook alle technieken die hierop gebaseerd zijn mee en dus groeit de waarde van computer, mobieltjes, datacentra e.d. snel.

En daarmee ook de producten die daar weer op gebaseerd zijn, zoals de software producten.

 

Terug naar onze energie

We willen meer en betaalbare energie welke zonder conflicten is te vergaren.

Laten we eerst eens kijken naar windmolens, welke ik verder windturbines zal noemen:

Al eerder was duidelijk dat we met kleine windturbines weinig kunnen bereiken (zie rapport kleine windturbines inzake proef Delta in het Zeeuwse Schoonedijke). Dus we moeten grote windturbines plaatsen, liefst >10MWatt. En zelfs met dergelijke grote jongens levert de wind slechts 4% van onze energie... Als het al waait. Zie rapport: 'Energiebeleid in de ban van een hersenschim: wind'.

We kunnen meer/sneller bouwen, maar het zullen grote kostbare bouwwerken blijven met een matige productiefactor en we kunnen hier nimmer het effect van de \"Wet van Moore\" krijgen.

 

Als we echter naar zonnepanelen kijken, dan zien we dat die met een techniek gemaakt worden welke sterk overeenkomt met chips/transistoren hebben. Op die techniek en de gevolg-producten is de \"Wet van Moore\" wel van toepassing.

De kosten van zonnepanelen gaan dus (net als eerder die van computers, harddisks of USB-sticks) dalen en de capaciteit gaat stijgen met ruwweg een verdubbeling per 18 maanden.

 

Over 10 jaar

Er is geen enkele reden om aan te nemen dat de \"Wet van Moore\" de komende jaren ineens zou staken en dus hebben we over 10 jaar zonnepanelen die ca. 60x (10/1.5)^2) zoveel energie voor dezelfde prijs bieden. En als dat niet voldoende is, dan wachten we nog 6 jaar en dan hebben wij 1000x zoveel energie voor dezelfde prijs.

 

We krijgen teveel energie.

Het klinkt wellicht dus gek, maar gelet op het feit dat de ontwikkeling van de zonnepaneel zich zal gedragen conform de \"Wet van Moore\", kan het niet anders dan dat we teveel energie gaan krijgen. En dan blijkt dus over 20 jaar dat we geen aardgas of aardolie meer hoeven te verbranden voor energie en dat het isoleren van onze huizen alleen nog zinvol is als het geluidsisolatie betreft.

 

Energieopslag

Ik hoor het al.... Diverse lezers schreeuwen dat we niet altijd zon hebben, net zo min als we niet altijd wind hebben. OK, dat klopt.

Allereerst is er het misverstand dat zonnepanelen zon nodig zouden hebben. Dat is niet zo. Een zonnepaneel heeft voldoende aan licht. Een zonnepaneel werkt in het voorjaar zelfs beter dan hartje zomer omdat de hoge temperatuur dan het rendement beperkt. Maar goed... we hebben ook niet altijd licht. Dat zal betekenen dat we innovatief moeten gaan worden om dit op te lossen.

Enkele suggesties:

- We gaan elektrische auto's rijden en die auto's koppelen we aan onze huizen/kantoren als ze niet rijden zodat die dan gratis accu-capaciteit krijgen.

- We gaan zonne-energie importeren uit zonnegebieden. We kunnen bijv. zonne-energie uit Spanje en Griekenland gaan importeren (vergelijkbaar zoals we nu gas importeren uit Noorwegen).

- We gaan wellicht mensen stimuleren om overdag te wassen i.p.v. 's avonds?

Overigens is het Nederlandse bedrijf Nedstack (nee, geen aandelen) actief met brandstofcellen en hoera.... op hun productietechnologie is waarschijnlijk de \"Wet van Moore\" ook van toepassing zodat dit goed moet komen.

En tja..., wellicht zijn niet alle technische problemen rondom de gewenste energie-opslag en energietransport vandaag al opgelost, maar dan liggen hier wel bijzonder mooie innovatiekansen. De innovatiekansen zijn alleen anders dan we een tijdje terug hadden gedacht want de innovatiekans zal worden: Hoe gaan we morgen om met Moore energy ?

 

[Thor]

Eindelijk weer een column op "higherlevel". Dank je voor het schrijven.

[XiaoDi]

Moore's Law gaat over het sneller worden van chips, doordat een chip in steeds kleinere stukjes verdeeld kan worden, of zoiets.

 

Zonnecellen zitten al dicht bij hun theoretische maximum opbrengst. Moore's Law gaat hier niet voor op. Op een zonnige dag geeft de zon zo'n 1000 watt energie per vierkante meter aan straling. Dat verdubbelt niet magisch elke 1,5 jaar.

 

Het enige wat kan verdubbelen is het aantal zonnepanelen. Maar ook dat kan niet oneindig doorgaan.

[brood]

Moore's Law gaat over het sneller worden van chips, doordat een chip in steeds kleinere stukjes verdeeld kan worden,

 

 

Maar ook door het "belichten" met straling van kortere golflengtes. En ook misschien door het doorbreken van de theoretische limiet van de kleinste spot (diffraction limit).

 

Inderdaad ik denk dat bij energie niet de wet van Moore, maar de Wet van Behoud van Deze van toepassing is.

 

Juist gevonden: Een meer innovatiever uitzicht.

 

[willemj]

Zonne-energie heeft inderdaad een theoretische limiet. Aan de ene kant door de hoeveel energie die zonlicht geeft, inderdaad ca 1000 watt per m2, aan de andere kant door de efficientie van het omzetten naar stroom (Shockley Queisser limiet)

 

Maar Ad verbastert de wet van Moore een beetje door prijs mee te nemen en stelt dat het aantal kWh per geinvesteerde euro verdubbeld per 18 maanden (dus niet de opbrengst per m2) En dan kun je nog wel even vooruit :)

[mmint]

Leuk om weer een nieuwe column te lezen en het onderwerp is zeker interessant.

 

^{Niet om te zeiken, maar er zitten enkele storende taalfouten in deze column:}

^{"De ICT-industrie heeft zich bv enorm ontwikkelt"}

^{"Moore ... deponeerde ooit de stelling "}

^{"dan zien we dat die met een techniek gemaakt worden welke sterk overeenkomt met chips/tramsistoren hebben." (edit:is verbeterd in column)}

 

Dan inhoudelijk aansluitend op XiaoDi:

De wet van Moore had oorspronkelijk te maken met het verdubbelen van het aantal transistoren in een chip door steeds verdergaande miniaturisatie. Door voortschrijdende techniek was dit mogelijk. Die 18 maanden is het gemiddelde van 12 en 24 maanden die Moore ooit noemde. Eind 2006 kondigde de toen gepensioneerde Gordon Moore aan dat zijn wet niet eeuwig geldend zou zijn. "Er worden inmiddels limieten bereikt die niet overschreden kunnen worden.". Zie ook Wikipedia.

 

Bij de cellen van zonnepanelen wordt weliswaar gebruik gemaakt van plakken silicium, maar worden geen transistoren gemaakt, maar alleen twee laagjes p-type en n-type halfgeleider. De opbrengst hangt af van de oppervlakte. Het effect van miniaturisatie op de prestatie is daarbij niet aanwezig. De PV-industrie heeft wellicht wel geprofiteerd van gebruikte technieken, maar dat dit gebruik leidt tot een verdubbeling elke 18 maanden is dus onwaarschijnlijk. Waarom denk je dat dit voor zonnecellen zou gelden?

 

De efficiëntie van panelen kan nog wel verbeteren. Nu ligt die bij de meeste panelen nog op 15%-20%. Met andere materialen zijn al verbeterde resultaten gehaald, maar die zijn nog erg duur. Verder zijn de meeste panelen nogal gevoelig voor schaduw, warmte en de invalshoek, waardoor de opbrengst kan tegenvallen. Ik kan me voorstellen dat op gegeven moment betaalbare technieken worden gevonden om dit te verbeteren (zoals zonnevolging op nanoschaal en slimmere bypass-schakelingen tegen schaduw-weerstand).

 

Met recent aangeschafte panelen haal ik nu een theoretisch maximum van +/- 150 Watt per m2 maar is dat in de praktijk zelfs op zonnige momenten hooguit 125 Watt per m2. Op de zonnigste dag van juli was de dagopbrengst ongeveer 1 kWh per m2, over een periode van 14 uur (met twee derde opbrengst in de 6 uur rond de middag). Er is dus nog wel ruimte voor verbetering qua opbrengst per paneel en daarnaast kan men bij goedkopere panelen meer gaan plaatsen.

 

Als je kijkt naar prijzen van panelen (per Wp) zijn deze afgelopen jaren wel steeds goedkoper geworden. Volgens mij is dat gekomen door de steeds grootschaliger productie in met name China. Ik las een tijd terug ergens de concurrentie nu zo hevig is dat er overproductie is en onder de kostprijs wordt geleverd waardoor er al fabrikanten failliet gegaan zijn. Dat zal er wellicht toe leiden dat de prijzen niet zo snel meer zakken.

 

Tenslotte kan ik me wel vinden in enkele van je suggesties over opslag. Elektrisch rijden is de toekomst en als je weet hoeveel energie met transport wordt verbruikt, dan zijn we voorlopig nog lang niet zover dat we meer opwekken dan het gebruik. Wel moeten de energiedragers (accu of waterstofcel) nog wat goedkoper c.q. beter worden om aantrekkelijk genoeg te zijn voor massaal gebruik.

 

^{Edit: meervoud van transistor kan zowel transistoren als transistors zijn. Zie wiki 1 en 2.}

[Acrobat Reader]

[Off topic]

zullen we afspreken dat we columnisten niet openbaar aanvallen op een paar taalfouten? Als ze echt storend zijn lijkt het mij sneller, verstandiger en vooral chiquer om even een PM te sturen naar de columnist of een moderator

 

Niet om te zeiken, maar er zitten ook enkele storende taalfouten in jouw reactie ;)

[*]tweederde ( twee derde)

[*]electrisch (elektrisch)

[*]transistoren (transistors)

[*]cq. (c.q.)

[/ Off topic]

 

 

[Joost Rietveld]

Column is aangepast op taalfouten. Back on topic weer

 

groet

Joost

 

HL admin

[sweexer]

Ik vind het een heel aparte aanname: dat er teveel energie komt'

Jij houdt er namelijk totaal geen rekening mee dat de energie consumptie mischien wel meer dan de 'wet van Moore' stijgt. We vinden altijd wel nieuwe manieren om energie te verslinden. Is de auto net schoon, dan gaan we vliegen.

[WalterBrokx]

De wet van Moore geldt niet voor zonnepanelen.

Dat is eenvoudig na te gaan door terug te redeneren: dan zou 7,5 jaar geleden een zonnepaneel 32x minder efficiënt zijn dan nu. :p

 

Het is dus in mijn optiek wensdenken, dat het zo'n vaart zal lopen qua ontwikkeling.

Maar het is wel de hoogste tijd dat er een duidelijke visie en aanpak komt voor de komende energietransitie. Als we over 20 jaar niet onze eigen energie kunnen opwekken, zijn we de sigaar.

Opslag in brandstofcellen is dan onontkoombaar.

[XiaoDi]

het is wel de hoogste tijd dat er een duidelijke visie en aanpak komt voor de komende energietransitie

 

Niet nodig, anderen doen het beter. Ook geen nut, met zo'n kleine economie. Ook niet mogelijk, met zo'n versnipperde politiek.

 

Laat China e.a. hun ding maar doen, dan kan ook Nederland over 20 jaar daar van mee profiteren. Net zo als de derde wereld nu mee profiteert van mobiele telefonie, zonder eerst vaste telefoonverbindingen gehad te hebben.

 

China leads world in green energy investment

 

The US and Europe, which used to be at the forefront of renewable energy innovation, are going to start looking to countries like China as having forged a path to a greener future.

[Hans v N]

Bij de zonnepanelen die ik binnenkort op mijn huis laat plaatsen is slechts 1/3 van de totale kosten terug te voeren op de panelen zelf (2300 Euro van de 6200 Euro totaal). Met de stijgende kosten van grondstoffen, transport en arbeid zullen de kosten per kWh door verbeterde techniek in de toekomst wel wat lager worden maar heel spectaculair zal dat zeker niet zijn.

 

Zonnepanelen zijn en blijven voorlopig een relatief dure manier van energie opwekken. Dat neemt niet weg dat het voor de particulier of bedrijf nu al heel lucratief is om zonnepanelen aan te schaffen. Wat je zelf maakt is namelijk vrij van bedrijfswinst van de energiemaatschappij, de transporteur, van accijnzen/heffingen en BTW. Het rendement op mijn investering is ongeveer 8% per jaar. En dat is bij de huidige energieprijzen en exclusief de subsidie. Ik zeg: DOEN.

 

 

[mmint]

Maar het is wel de hoogste tijd dat er een duidelijke visie en aanpak komt voor de komende energietransitie. Als we over 20 jaar niet onze eigen energie kunnen opwekken, zijn we de sigaar.

Ja, waarschijnlijk kunnen we ook met kernenergie nog een heel wat van de behoefte invullen, maar wat mij betreft liever panelen, molens, waterkracht, aardwarmte, etc...

 

Mijn onderbouwing voor de paar panelen op mijn dak was vooral dat de verwachte opbrengst dusdanig is dat ik een dief van m'n eigen portemonnee zou zijn als ik het niet zou doen. Duizend euro op m'n dak levert meer op dan duizend euro op de bank! En dan heb ik ze nog zonder subsidie aangeschaft. Door zelf te plaatsen en low budget in te kopen zijn bij mij de kosten beperkt gebleven. 50% van de installatie betrof de panelen, de andere helft ging op aan de omvormer, montagemateriaal en transport.

[Tec-nemer]

De ervaring die wij als installateur hebben is dat inderdaad de opbrengst van de panelen gestegen zijn.

 

De panelen van 230-250Wp (1meterx1,60meter) bestaan al een aantal jaar. Vorig jaar waren er aanbieders met panelen van 300Wp maar de afmetingen waren ook gelijk 1/5 groter. En dat is eigenlijk geen ontwikkeling van de techniek. Immers de opbrengst per m2 blijft nagenoeg gelijk.

 

Sinds kort is er bijvoorbeeld een nieuw paneel wat in plaats van de gebruikelijk 250Wp nu ruim 330Wp opwekt!

 

Dit heeft als voordeel dat een systeem kleiner, minder montagemateriaal, minder arbeidsuren heeft. Maar daaarnaast is de prijs nog wel hoger.

 

Bovenstaand wordt alleen gebruikt als het dak te klein is voor de gewenste opbrengst. In de meeste andere gevallen is het paneel gewoon nog te duur.

 

En wat de prijsdaling betreft. De prijzen zijn inderdaad gekelderd. Maar dit als gevolg van de markt die in tegenstelling tot Nederland, vrijwel overal krimpt. Waardoor er in China enorm veel overcapaciteit is, en dit als gevolg dat de prijzen dalen. ALs de markt wereldwijd aantrekt, dan kan de prijsdaling weleens over zijn.

[LittleBit]

Enerzijds heeft deze opa weer eens een deja-vu ervaring,

want 15 jaar geleden werd er ook al gezegd dat we met harrdisken toch tegen de grenzen aan gingen lopen.

En een dag later konden de magneetdeeltjes ineens verticaal ipv horizontaal opgeslagen worden en uiteindelijk liep de groeicurve gewoon door.

Ook nu zijn er reactie's dat een zonnepaneel-prijsdaling weleens tijdelijk zou kunnen zijn.

Nou neem van mij aan: morgen zijn we daar nog slimmer mee en worden ze gewoon nog goedkoper.

 

Wel geef ik toe dat ik de Wet van moore wat verbastert heb, zoals Willem al aangaf (maar wat sommige reageerders later blijkbaar niet gelezen hebben).

Ik ging niet uit van energie/m2 maar van energie/geinvesteerde euro.

En dat maakt behoorlijk wat verschil.

Als we morgen vastlopen tegen een zonnepaneel rendement van bv 30% (nog altijd een verdubbeling tov vandaag) dan kunnen we de productiviteit nog best verbeteren en dan kopen we bv 100m2 zonnepaneel in Marokko voor dezefde prijs als 1m2 nu op ons dak (en daarmee schakelen we dan ook meteen de dure ned. installateur uit).

Daarbij... wellicht zien zonnepanelen er morgen anders uit.

Wat te denken van transport folie welke je op je ramen kunt plakken en enerzijds geschakeld kan worden als zonwering(flexibel LCD-display) en anderzijds bruikbaar is als zonnecel.

Ja en ook de prijzen daarvan gaan net als die van de LCD-displays gisteren (waar prijs/pixels ook aardig de Wet.van Moore volgt)

En wellicht halen we uiteindelijk niet de Wet van Moore snelheid

maar dan nog ben ik er sterk van overtuigd dat we over tig jaar 100x zoveel elektra uit de zon halen als nu

en dan (tenzij onze energie-consumptie ineens afwijkend gaat groeien )

hebben we voldoende energie,

voor onze huizen, fabrieken en ook onze elektrische auto's.

En dus is er dan geen gebrek aan energie meer.

Wel is er op weg daarnaartoe behoefte aan innovatie inzake energie-transport en/of energie-opslag.

We zijn echter zo opgevoed met energiebesparen dat we maar moeilijk kunnen wennen aan het idee van Moore Energy.

[LittleBit]

Ter info:

www.uitzendinggemist.nl/afleveringen/1293007#00:25:30