Elke week beantwoordt NU.nl een klimaatvraag van een bezoeker. Deze week: Waarom zijn zonnepanelen eigenlijk zwart, en leidt dat (plaatselijk) tot extra opwarming?

Zonne-energie leverde vorig jaar 3,5 procent van de wereldwijde elektriciteitsbehoefte. Maar de jaarlijkse groei is bijna 50 procent, terwijl de prijs steeds verder zakt. Dus verwacht het Internationaal Energie Agentschap dat zonne-energie in de toekomst in elk geval de belangrijkste stroombron van de wereld zal zijn.

Dat levert een belangrijke bijdrage aan het tegengaan van verdere opwarming - toch? NU.nl-lezer J. Ibes had er een vraag over: "Waarom zijn zonnepanelen eigenlijk zwart? Ik heb geleerd dat zwart warmte vasthoudt. Zorgen grote oppervlakten zonnepanelen voor meer plaatselijke opwarming?"

De meeste zonnepanelen zijn blauw of bijna zwart. Dat is de kleur van siliciumkristallen die een belangrijk onderdeel van de panelen vormen. Of ze blauw of zwart zijn, hangt af van de grootte van die kristallen.

Omdat zulke panelen dus donker van kleur zijn, zetten ze inderdaad ook een deel van het zonlicht om in warmte. Zoals een donkere auto in de zon sterker opwarmt dan een witte auto, die een groter deel van het zonlicht terugkaatst. Overigens zet ook de elektriciteit die zonnepanelen produceren uiteindelijk om in warmte.

Het simpele antwoord is dus: ja, zonnepanelen produceren (als ze in zonlicht staan) warmte. En dicht in de buurt van die panelen is dat effect ook voelbaar.

Volledig bedekte aarde is tientallen graden warmer

Maar hoe zit dat op grotere schaal? De gemiddelde kleur van het gehele aardoppervlak is heel belangrijk voor de stabiliteit van het klimaat. Als de aarde iets lichter wordt, koelt deze af. Wordt de aarde iets donkerder, dan leidt dat tot opwarming.

Zo heeft het smelten van ijs en de afname van sneeuwoppervlakten een versterkend effect op de opwarming onder invloed van broeikasgassen.

Vanuit de ruimte bekeken komt de kleur van zonnepanelen sterk overeen met die van open oceaanwater. Als de aarde volledig die kleur had, zou de temperatuur zo'n 27 graden hoger liggen, blijkt uit studies met klimaatmodellen. Als de aarde volledig uit ijs bestond, zou de temperatuur door extra reflectie van zonlicht juist 40 graden dalen.

Volledige energievoorziening met zonnepanelen stopt opwarming

In de huidige situatie is het opwarmende effect van zonnepanelen verwaarloosbaar, omdat alle panelen bij elkaar een te klein oppervlak hebben.

Als we dat zouden uitbreiden tot een half miljoen vierkante kilometer, zouden we daarmee (ruim) de volledige verwachte energiebehoefte van de mensheid in het jaar 2030 kunnen dekken.

Dat is nog steeds minder dan 0,01 procent van het totale aardoppervlak. Dit zou de temperatuur op aarde grofweg 0,02 graden verhogen, maar ondertussen ook tientallen miljarden tonnen CO2-uitstoot per jaar voorkomen - en daarmee de mondiale opwarming stoppen.

Witte panelen zijn koeler, maar produceren minder stroom

Er bestaan wel ontwerpen voor lichter gekleurde of zelfs witte zonnepanelen. Dan is er een halfdoorlatend filter boven op het paneel gelegd. Bij een wit filter wordt al het zichtbare zonlicht door het paneel teruggekaatst.

Door dit filter schijnt wel infrarood en ultraviolet zonlicht op het onderliggende paneel. Ook met een deel van dit niet-zichtbare zonlicht kunnen de zonnecellen elektriciteit produceren. Zo'n wit zonnepaneel wordt in de zon veel minder warm, maar produceert ook veel minder elektriciteit.

De productiviteit van zonnepanelen neemt overigens ook bij hoge temperaturen af. De beste omstandigheden zijn felle zon, liefst zo hoog mogelijk aan de hemel, bij vrij koel weer.

Zo produceren zonnepanelen in Nederland gemiddeld iets meer stroom in april dan in augustus en september. Het jaarlijkse rendement is desondanks het hoogst in woestijngebieden als de Sahara, ondanks de hoge temperaturen.