05 april 2019

Hoeveel zonnepanelen zet je in de Sahara?

Samen met twee CETT-studenten (De Community of Energy Top Talents) stond WATT? op de jaarlijkse NVON Bètatechniekdag, in Harderwijk. Ditmaal mét een prijsvraag, waarmee je als docent een gastles over (duurzame) energie kon winnen voor je leerlingen. De berekening van het antwoord delen we graag. Zodat je die als opdracht ook in je les kunt gebruiken!
De vraag op de WATT?-stand van de NVON Bètatechniek was: ‘Hoeveel % van het Sahara-oppervlak moet met zonnepanelen vol staan om te voldoen aan de wereldwijde energievraag?’. Zoals bij elke inschattingsvraag hangt het antwoord af van de aannames die je tijdens de berekening doet. Dit soort vragen (ook wel guestimates genoemd) is leerzaam, omdat ze je leerlingen laten rekenen, schatten én creatief denken. Een voorbeeldantwoord op de vraag geven we hier. Eerst wat basisgegevens, die je je leerlingen kunt laten opzoeken, of kunt meegeven als input voor hun eigen berekening.

 

Basisgegevens

• De totale wereldwijde energievraag (kolen + olie + nucleair + duurzame bronnen) wordt door The Global Energy Statistical Yearbook geschat op 13.000 miljoen ton olie-equivalent. Dat is gelijk aan een afgenomen vermogen van ongeveer 17,3 TW = 17,3 x 1012
• Google Maps geeft de oppervlakte van de Sahara als ongeveer 9.200.000 km2 = 9,2 x 1012 m2.
• Voor de zonnekracht kunnen we bijvoorbeeld kijken naar de kaart van Sub-Saharan Africa, van de Global Solar Atlas. Daar zien we dat 263 W/m2 een goede schatting is van de bestralingssterkte.

 

Aannames

• We hebben zonnepanelen met een efficiëntie van 20%.
• We verwaarlozen het effect van bijvoorbeeld wolken of zandstormen.
• We bouwen de zonnepanelen nu instantaan.
• We hoeven de groei van de energievraag en de toenemende rendementen van de zonnepanelen niet mee te nemen in de berekening.
• We werken met een jaargemiddelde als bestralingssterkte.
• De totale wereldenergiebehoefte is gelijkelijk verdeeld over de dagen van het jaar. Er zijn dus geen pieken of dalen in de vraag.

 

De berekening

 

Conclusie

Met onze gegevens en aannames zouden we rond 3,6% van het Sahara-oppervlak met zonnepanelen moeten bedekken om aan de wereldwijde energiebehoefte te voldoen. Meer nauwkeurige schattingen komen lager uit, rond de 1,2%. Opvallend weinig dus!