De belichaamde energie verwijst naar alle energie die wordt verbruikt bij de productie en levering van een product. De terugverdientijd van belichaamde energie is de hoeveelheid tijd die nodig is om de opwekkingscapaciteit dezelfde hoeveelheid bruikbare energie te laten genereren die werd gebruikt om het te creëren.
De terugverdientijd van een zonnepaneel in Australië kan veel korter zijn dan een jaar. De looptijd van een compleet zonnesysteem op een dak kan zelfs korter zijn dan twee jaar.
Om een netto energiewinst te garanderen, moet rekening worden gehouden met de ingebouwde energie van hernieuwbare energietechnologieën. Om succesvol te zijn, moet de ingebouwde energie van een zonnecel lager zijn dan de totale energieopbrengst.
Er zijn veel verwerkingsstappen nodig om een zonnecel te assembleren, en de belichaamde energie moet tot een minimum beperkt worden. De volgende secties leggen enkele van de belangrijkste stappen van belichaamde energie in siliciumzonnecellen uit.
Siliciumverwerking
Om metallurgisch silicium te maken, wordt carbothermische reductie van kwartszand (siliciumdioxide) gebruikt. Deze methode gebruikt 20 kWh per kilogram geproduceerd metallurgisch silicium.
Metallurgisch silicium moet vervolgens worden geraffineerd tot elektronisch silicium via een reactie met zoutzuur bij 300 °C, gevolgd door een proces met waterstofgas bij 1100 °C. Deze methode verbruikt 100 kWh elektronisch silicium per kilogram.
Dit silicium wordt vervolgens gesmolten en gekristalliseerd bij 1400 °C, waarvoor 290 kWh/kg silicium-eenkristal nodig is. Dit type silicium is geschikt voor gebruik in zonnecellen. Na aftrek van materiaalverliezen in elke fase, wordt er bij deze processen 460 kWh aan energie opgeslagen in elke kg silicium-eenkristal.
Productie van zonnecellen
Met een meeraderige zaag wordt een enkel siliciumkristal in wafers gesplitst, waarbij 40% tot 50% als stof verloren gaat. Daarna volgen een reeks processen van diffusie, oxidatie, depositie en gloeien bij hoge temperaturen.
Dit verhoogt de opgeslagen energie van de zonnecel met 120 kWh/m2.
Lees ook: Wat zijn gedistribueerde energiebronnen?
Module montage
De module wordt vervolgens opgebouwd uit een glazen voorpaneel, een inkapseling, een zonnecel, een koperen lint, een folie-achterplaat en een aluminium profiel. Tijdens de assemblage wordt 190 kWh/m² aan ingebouwde energie toegevoegd.
Steunstructuur
Daarna wordt de module meestal in het veld of op een dak geïnstalleerd. In het veld moet de module worden ondersteund door beton, cement en staal. De constructie en componenten verhogen de ingebouwde energie met 500 kWh/m² . Daken beschikken al over een ondersteuningssysteem, waardoor de energie daalt tot 200 kWh/m².
