De geschiedenis van de zonneboiler

De zon, de bron van het leven op aarde

De zon is het middelpunt van het zonnestelsel. De energie die ze afgeeft, verwarmt onze planeet en voedt alle levensvormen op aarde. Door middel van fotosynthese wordt zonne-energie omgezet in organische materie, wat het bestaan van leven mogelijk maakt.

De fossiele brandstoffen die we op grote schaal gebruiken, zijn in wezen ook zonne-energie die in de aarde is opgeslagen. Ze zijn echter niet hernieuwbaar. De energie die de zon ons geeft is zo overvloedig. Velen denken misschien dat de exploitatie van zonne-energie, dankzij de geavanceerde technologie waarover de mensheid momenteel beschikt, pas recent is begonnen. Maar dat is niet waar. Vanaf de tijd dat de mens in grotten leefde... kozen mensen voor grotten die naar het zuidoosten gericht waren. Zo kon de ochtendzon hen verwarmen zonder ze tijdens de hete maanden te oververhitten.

Misschien bent u geïnteresseerd:
Wat is zonne-energie en hoe gebruiken we het?

De oude Grieken

Zonneschijn is het belangrijkste kenmerk van het Griekse klimaat. De oude Grieken hadden nooit behoefte aan sensornetwerken of moderne meteorologische stations om deze goddelijke gave te begrijpen en te benutten. In een regio waar de zon bijna het hele jaar schijnt (zelfs in de noordelijke delen van het land is er volop zon), is het belangrijk om in de winter de zonnestralen te benutten om op te warmen en ze in de zomer te vermijden om zichzelf te beschermen tegen oververhitting.

Opgravingen in veel oude Griekse steden en nederzettingen hebben aangetoond dat individuele huizen en gebouwen op het zuiden werden gebouwd. Zelfs hele steden werden zo ontworpen dat alle gebouwen in de winter evenveel (voldoende) zonneschijn (toegang tot gratis energie) hadden. Het is interessant om te zien dat rond 500 v.Chr. toen de Grieken hun grondgebied grotendeels ontbosten Ze moesten alternatieve energiebronnen vinden. Dus kozen ze voor zonne-energie.

Indianen

De inheemse bevolking van Amerika in het zuidwesten richtte hun huizen zo in dat de zon hen verwarmde, terwijl ze in de zomer de rotsen gebruikten om hen tegen de zonnestralen te beschermen. Hun milieuvriendelijke levensstijl is algemeen bekend. iets dat tot op de dag van vandaag niet is veranderd.

Romeinse Rijk

De oude Romeinen verhoogden het gebruik van zonne-energie voor warmtevoorziening aanzienlijk. Naast de reeds genoemde tactieken met betrekking tot de oriëntatie van gebouwen en de aanpassing aan de lokale klimaatomstandigheden, gebruikten ze transparante (glazen) afdekkingen in de openingen (deuren – ramen) van hun gebouwen. Dit verhoogde de efficiëntie van zonne-energie in binnenruimtes aanzienlijk en beïnvloedde de architectuur op veel gebieden, zoals kassen, baden, enz. De invloed van de zon op de architectuur was zo groot dat het "recht" op toegang tot de zon werd opgenomen in het Romeinse rechtOpgemerkt moet worden dat de Romeinen ook hun gebieden ontbosten.

Zonne-energie werd vergeten

Na de val van het Romeinse Rijk raakte het gebruik van glas in de vergetelheid, en daarmee ook de voordelen van zonnestraling voor de verwarming van gebouwen. Tijdens de Renaissance werd de belangstelling voor zowel de bouwkundige architectuur als voor kassen hernieuwd. De zich ontwikkelende technologie maakte de productie van glas mogelijk, wat de architectuur beïnvloedde en het gebruik van glas weer toenam. eerste grote kassen werden zowel voor productieve doeleinden (landbouw) als voor vrijetijdsbesteding (ontspanning) gecreëerd.

Rond 1700 was de belangrijkste natuuronderzoeker Horatius de Saussure begon te experimenteren met zonnecollectoren. Dit waren in wezen de voorlopers van de huidige zonnecollectoren. Het waren eenvoudige, geïsoleerde, zwart geverfde dozen met een glaslaag aan één kant. Ze leken sterk op de huidige zonneovens, terwijl veel van de eerste experimenten werden uitgevoerd om te koken. Ook de zonnewassmelters die imkers gebruiken om oude honingraten te smelten en de was te "scheiden", vormen een variant op dezelfde constructie. Destijds hadden alle experimenten die werden uitgevoerd weinig succes.

Het eerste patent voor waterverwarming met zonne-energie en het begin van moderne zonneboilers in Amerika

Kort voor 1900 werden er leidingen aangelegd voor de watervoorziening in de stedelijke omgeving. Net als vandaag de dag was het water dat door de leidingen stroomde toen behoorlijk koud. Men begon te zoeken naar manieren om water te verwarmen. De eerste boilers voor warm water werden gestookt met hout of kolen. In 1891 Clarence M. Kemp patenteerde 's werelds eerste zonneboiler, genaamd Climax. Het betrof een zwarte watertank in een geïsoleerde houten doos met één zijde van glas. Grote gelijkenis met de eerste proeven met zonneboxen, met dit verschil dat het doel nu was om water te verwarmen!

Het eerste product werd populair in Californië, een regio waar het bijna het hele jaar door gebruikt kon worden. Het is belangrijk om te weten dat Californië een vergelijkbaar klimaat heeft als het Griekse mediterrane klimaat. Duizenden van dergelijke of vergelijkbare apparaten werden in korte tijd geproduceerd en geïnstalleerd. Bij dit type apparaat verwarmt de zon het water in de zwarte tank direct, waardoor het water op dezelfde plek blijft.

In 1909 begon ook een ingenieur uit Californië, William J. Bailey, een ander product te verkopen dat hij "dag en nacht" zonneboilersHet bestond uit zonnecollectoren en een aparte wateropslagtank boven de collectoren. De opslagtank (het reservoir) was geïsoleerd voor extra warmtebehoud. De collector bestond uit een reeks buizen die op een vlakke ondergrond waren bevestigd en in een geïsoleerde doos met een glazen deksel waren geplaatst. Het systeem werd gevuld met water en toen het door de zon werd verwarmd, steeg het op naar de tank voor later gebruik. Deze systemen leken veel op die van vandaag, niet zozeer qua materiaal, maar qua vorm en filosofie.

In 1913 een verschrikkelijke vorst Californië trof en veel zonneboilers van dit type bevroor en "barstte". Om soortgelijke situaties in de toekomst te voorkomen of te beperken, installeerde Bailey een spiraalvormige buis in de tank die als warmtewisselaar fungeerde. Hij gebruikte ook een mengsel van water en alcohol als antivries in de wisselaar. Toen deze vloeistof door de zon werd verwarmd, steeg deze op in de wisselaar (spiraal). Zonder direct contact werd het water in de tank verwarmd door contact met de wisselaar, en de vloeistof in de wisselaar vormde een circuit dat gevoed werd door het temperatuurverschil. Dit zijn de systemen die we vandaag de dag een gesloten circuit noemen. De tot nu toe (1913) beschreven patenten en implementaties beschrijven in essentie hoe zonneboilers zelfs vandaag de dag, meer dan 100 jaar later, werken.

Aardgas deed zonne-energie bijna weer verdwijnen

In de jaren twintig en dertig van de vorige eeuw werden er in de regio Los Angeles enorme hoeveelheden aardgas gevonden. Bailey begon zelf met de productie van boilers die aardgas als brandstof gebruikten, omdat het zeer goedkoop en ruim voorhanden was. Hij maakte ze ook zo dat ze bediend konden worden met thermostaten, die dag en nacht op aanvraag warm water leverden zonder dat de gebruiker er moeite voor hoefde te doen. De verkoop van dit nieuwe product schoot omhoog, terwijl de verkoop van zonneboilers daalde. Distributie- en leveringsbedrijven voor aardgas boden sterke prikkels voor huishoudens om zich aan te sluiten bij het nieuwe netwerk. Dit feit deed de verkoop van zonneboilers nog verder dalen en uiteindelijk rolden de laatste exemplaren van Bailey in 1941 van de band.

De geschiedenis veranderde en nam haar laatste loop

Maar voordat Bailey dit einde bereikte, brachten andere ondernemers de ontwerpen van zonneboilers naar Florida. Daar werd geschiedenis geschreven en het succes was ongekend. Tijdens de stedelijke explosie die tussen 1935 en 1941 plaatsvond, werden meer dan 60.000 systemen geïnstalleerd. Meer dan de helft van de bevolking van Miami maakte in 1941 gebruik van zonneboilers, terwijl 80% van de in die periode gebouwde huizen een installatie voor zonne-energie hadden.

Tweede Wereldoorlog

Tijdens de Tweede Wereldoorlog stopte de productie en installatie van zonneboilers. Koper was een belangrijke grondstof voor de productie van zonneboilers en tijdens de oorlog werd het gebruik ervan voor andere doeleinden dan de oorlogsindustrie "bevroren". Na de oorlog keerden de productiebedrijven terug, maar andere omstandigheden zorgden ervoor dat zonneboilers in de vergetelheid raakten.

De bestaande zonneboilers die tijdens de vorige bloei van de industrie waren geïnstalleerd, werden nu als te klein beschouwd voor de behoeften die ontstonden. Automatische wasmachines voor kleding, vaatwerk en soortgelijke wasapparatuur hadden een vraag naar warm water die de zonneboilers van die tijd niet konden dekken. De genadeslag werd toegebracht door het nieuwe prijsbeleid voor elektriciteit, dat na de oorlog met de helft werd verlaagd, waardoor het veel zuiniger en betaalbaarder werd voor iedereen.

Een voorbeeld van wat er destijds heerste met betrekking tot het gebruik van elektrische energie (conventioneel opgewekt) was het agressieve beleid in Florida, waar gratis installatie van een elektrische boiler werd aangeboden om te voorzien in de behoefte aan warm water voor gebruik met de inmiddels goedkope elektriciteit. Tegelijkertijd waren de oude zonneboilers al enkele jaren in gebruik en vertoonden ze slijtage, materiaaldefecten en lekkages. De meeste huishoudens vonden het voordeliger om ze te vervangen door goedkope elektrische boilers dan om de oude zonneboilers te repareren. De jaren vijftig en zestig waren voor de Verenigde Staten jaren van ongebreideld elektriciteitsverbruik. Voor bijna iedereen (op een kleine minderheid na) was het gebruik van zonne-energie onzinnig en leek het primitief.

Het olie-embargo en de rol ervan in de evolutie van de geschiedenis

In 1973 werd de eerste olie-embargo van Arabische landen tegen Amerika werd opgelegd. Vervolgens kreeg Amerika te maken met situaties die het niet kende. Brandstoftekorten, lange rijen bij tankstations, tekorten uiteraard ook aan stookbrandstoffen, terwijl de prijzen van kleine hoeveelheden verdubbelden en verdrievoudigden. Jimmy Carter hielp Amerika energiezuiniger te worden en maakte het gebruik van hernieuwbare energiebronnen tot een nationale prioriteit. In een symbolische daad installeerde hij 32 zonnecollectoren op het dak van het Witte Huis voor de warmwatervoorziening (in 1986, onder het presidentschap van Ronald Reagan, werden ze van het Witte Huis verwijderd). Voormalig president Carter heeft zijn standpunt ten aanzien van hernieuwbare energiebronnen niet veranderd en heeft dit bewezen met zijn daaropvolgende houding.

De energiecrisis en het olie-embargo veranderden de Verenigde Staten. Met het einde van de Vietnamoorlog realiseerden ze zich enkele van hun zwakheden en veranderden ze hun perspectief op energieverbruik. Consumenten gingen op zoek naar energiezuinigere apparaten en auto's. De behoefte aan onafhankelijkheid van fossiele brandstoffen (uit het Midden-Oosten) bracht het hele land ertoe een deel van hun energiebehoefte te vervangen door hernieuwbare energiebronnen. Dit was natuurlijk een uitdaging, geen eenvoudige opgave. De behoefte bracht technologische vooruitgang en overal ontstonden bedrijven in de hernieuwbare-energiesector om aan de toenemende vraag te voldoen. De staatssteun voor onderzoek naar hernieuwbare energie schoot omhoog van 1 miljoen naar 400 (opgemerkt dient te worden dat dit een fractie was van de overeenkomstige bedragen voor kernenergie).

In de jaren 70 en 80 werd de installatie van infrastructuur op basis van zonne-energie geassocieerd met patriottisme. De wetgeving van veel staten omvatte regelingen die de installatie van infrastructuur voor hernieuwbare energie stimuleerden, zoals belastingverlagingen. Een nieuwe periode van bloei brak aan en mensen begonnen onderzoek te doen en wilden windturbines, fotovoltaïsche systemen, actieve en passieve verwarmingssystemen installeren. Uiteraard wendden ze zich weer tot de oude en beproefde oplossing voor het produceren van warm water voor gebruik: zonneboilers. Deze hebben verschillende golven doorgemaakt en worden vandaag de dag als een vanzelfsprekende oplossing beschouwd.

Tijdens de explosieve groei van de vraag naar apparaten die gebruikmaken van zonne-energie, verschenen er implementaties in de handel die niet voldeden aan de eisen, met ontwerpfouten en meestal ook niet adequaat getest. Het mislukken van sommige implementaties gaf de sector een slechte naam, maar net als alle andere sectoren ondervond ook de sector voor hernieuwbare energie enkele afwijkingen, waarna de productkwaliteit stabiliseerde.

De fossiele brandstoffenlobby en haar rol

De stroom die ontstond voor het wijdverbreide gebruik van hernieuwbare energiebronnen viel niet in goede aarde bij degenen die profiteerden van de verkoop van fossiele brandstoffen. Na de duurste verkiezingscampagne in de Verenigde Staten werd Ronald Reagan tot president gekozen. Deze campagne werd gefinancierd door oliemaatschappijen. De intenties van de nieuwe president, maar vooral van degenen die hem steunden en zijn verkiezing bevorderden, lieten niet lang op zich wachten. Tijdens zijn presidentschap werd de terugkeer van de VS naar fossiele brandstoffen duidelijk. Misschien als een symbolische zet (overeenkomstig met die van president Carter, maar met een tegengestelde inhoud), werden de zonnecollectoren die verklaarden en "een voorbeeld stelden" voor alle Amerikaanse burgers om hernieuwbare energie te gebruiken en energiebesparing te respecteren, onmiddellijk uit het Witte Huis verwijderd.

Tussen 1981 en 1986 veranderde de manier waarop het publiek politiek ervaart met betrekking tot energievraagstukken voorgoed. Je zou kunnen stellen dat simpelweg het Amerikaanse beleid veranderde en dat men zich, onder invloed van de omstandigheden, weer richtte op goedkopere energie om de economie te ondersteunen. Tijdens de regering van Reagan werd de financiering voor onderzoeksprogramma's op het gebied van hernieuwbare energie echter drastisch teruggebracht.

Terwijl alle andere ontwikkelingslanden hun inspanningen voortzetten om het gebruik van hernieuwbare energiebronnen te veralgemenen, liet Amerika hen in de steek. Europese en Aziatische landen verminderden hun energieverbruik in verhouding tot hun bbp met ongeveer de helft ten opzichte van Noord-Amerika. Hoewel ze een vergelijkbare levensstijl behielden als de Amerikaanse, werd een 50%-reductie in energieverbruik bereikt. De vergelijking met het voorbeeld van Israël is de moeite waard in de manier waarop het energietekort werd aangepakt in vergelijking met Amerika. Natuurlijk, op verschillende schaal qua bevolking, oppervlakte en economie. Israël kwam in de problemen en nam drastische maatregelen. Het behandelde zonne-energie als een stabiele bron en niet als een tijdelijke oplossing die we alleen gebruiken wanneer alle andere energiebronnen ontoereikend blijken te zijn.

Reagan decimeerde de zonne-energiesector in Amerika op het moment dat andere landen deze tot de belangrijkste oplossing voor energieproblemen verheven. Hij stelde zich ten doel om alle belastingvoordelen met betrekking tot hernieuwbare energie af te schaffen en de financiering van onderzoek in deze sector te beperken met 90%. Het standpunt en beleid van zijn regering brachten de Amerikaanse zonneboilerindustrie de genadeslag toe. In de periode 1984-1986 daalde de verkoop van zonneboilers met meer dan 91%. Tot de jaren negentig bleef de sector in leven dankzij degenen die uit geweten en niet vanuit kostenoogpunt in zonne-energie investeerden. Dat wil zeggen, door mensen die de betekenis van energiebesparing begrepen en niet van geldbesparing. Van de oudheid tot vandaag de dag kiest de meerderheid van de mensen, hoewel ze het verschil kennen, uiteindelijk op basis van geld.