De eerste zonnecentrale in de geschiedenis werd in 1913 gebouwd door Frank Shuman, die ons wilde redden van fossiele brandstoffen. Shuman was zijn tijd ver vooruit, helaas dat werd zijn ondergang.
Op een snikhete dag in juni 1913 gebeurde er iets in Egypte wat de wereld zou kunnen veranderen.
Die dag opende uitvinder Frank Shuman namelijk de kranen van een totaal nieuw systeem. De installatie bestond uit lange rijen parabolische collectoren van glas en staal, waarmee hij zonne-energie wilde opwekken.
Het weerspiegelde licht van de zonnecollectoren was zo fel dat de toeschouwers hun ogen moesten dichtknijpen. Toen Frank Shuman het systeem inschakelde, begon een enorme stoommachine hard te sissen.
Verbijsterd zag het publiek dat de machine ineens water over het kurkdroge landschap begon te sproeien met een snelheid van meer dan 22.000 liter per minuut – volledig op zonne-energie.
Voor Frank Shuman was dit het resultaat van zeven jaar hard werken. Hij wilde de wereld er namelijk van overtuigen dat zonne-energie goedkoper en beter was dan steenkool en olie.
‘De mens moet zonne-energie gaan gebruiken, of we vallen terug in barbarij,’ waarschuwde hij.
Als slechts 1 procent van de energie die de Sahara van de zon ontvangt, zou worden omgezet in elektriciteit, was dat volgens Shuman voldoende om de hele wereld van energie te voorzien.
Zijn missie was bijna geslaagd – en als dat gelukt was, zou de wereld er nu heel anders uit hebben gezien.
Lees hier waarom zonne-energie, ondanks de enorme mogelijkheden, niet de belangrijkste energiebron is geworden.
Broeikaseffect benutten
Frank Shuman vond niet alleen de zonnecentrale uit. In 1892 had de Amerikaan, wiens grootvader vanuit Europa naar de VS was geëmigreerd, patent aangevraagd op glas met metaaldraad erin, dat voorkwam dat bijvoorbeeld lichtkoepels konden barsten.
Die uitvinding was zo succesvol dat Shuman met hulp van investeerders een fabriek liet bouwen die draadglas leverde voor heel Amerika.
In 1906 had de 44-jarige Shuman genoeg verdiend om fulltime uitvinder te worden, en al snel begon hij te experimenteren met zonne-energie.
‘De mens moet zonne-energie gaan gebruiken, of we vallen terug in barbarij.’Frank Shuman in een artikel over zonne-energie in de *Scientific American*
De belangrijkste energiebron was destijds steenkool, waarmee stoommachines werden aangedreven. Het verbruik was enorm: zo’n 200 miljoen ton steenkool per jaar. Maar de verbranding zorgde voor veel vervuiling en de voorraden waren niet eindeloos.
Daarom zette Frank Shuman in op zonne-energie. Zijn interesse daarin was onder meer gewekt door het vermogen van glas om warmte vast te houden: het broeikaseffect.
In een broeikas gaat zonlicht met een korte golflengte ongehinderd door het glas. De stralen worden door de aarde en planten geabsorbeerd en teruggegeven als warmtestraling met een lange golflengte, die niet door het glas heen kan. Daarom is het in een kas warmer dan erbuiten.
Shuman wilde dit principe gebruiken om zonne-energie te ‘vangen’. In zijn tuin in Tacony, een buitenwijk van Philadelphia, probeerde hij de energie van de zon over te brengen op een machine.
De eerste Amerikaanse ‘zonnemachine’ bestond uit houten kisten gevoerd met waterdicht materiaal en krantenpapier en bedekt met glasplaten.
In direct zonlicht wist Shuman water tegen het kookpunt aan te brengen. In de kist plaatste hij een kleine ketel met ether – een vloeistof die een veel lager kookpunt heeft dan water en daarom sneller verdampt.
Shuman sloot de ketel aan op de speelgoedstoommachine van zijn zoon, die meteen begon te draaien. Zo bewees hij dat het heel eenvoudig was om zonlicht om te zetten in mechanische energie.
Nu was het tijd om de installatie op te schalen.
Zonnecentrale moet goedkoop zijn
De volgende installatie die Shuman bouwde had dezelfde opbouw, maar dan over een oppervlak van 100 m2.
Door de ‘warmtekisten’ liepen leidingen die als ketel fungeerden. Bij een test lukte het Shuman om een stoommachine met een vermogen van 4 pk aan te drijven – genoeg om een waterpomp te laten draaien.
Om zijn project onder de aandacht te brengen, nodigde Shuman iedereen uit om de installatie komen bekijken, terwijl hijzelf – in pak met hoed en vlinderdas – trots de ritmische bewegingen van de pomp liet zien.
Race om de energie van de zon
Ook vóór Shuman hadden er al mensen geëxperimenteerd met zonne-energie. Het praktische nut van hun uitvindingen was echter klein.
Shuman bleef verbeteringen aanbrengen. Zijn doel was om waterdamp te produceren. De damp van de ether was namelijk te ‘licht’ om een grote stoommachine aan te drijven.
Daar was water voor nodig, dat in de verdampingsfase 1600 keer uitzet en dus krachtigere machines kon aandrijven. Maar dan moest de temperatuur wel omhoog.
Shuman bouwde een grotere installatie met betere ketels, een extra laag glas en spiegels die het water verwarmden tot wel 120 °C. Deze installatie kon genoeg waterdamp creëren om een aangepaste stoommachine van 25 pk aan te drijven.
Maar met idealisme alleen trek je geen investeerders aan, wist Shuman.
‘Om in de praktijk een verschil te kunnen maken, moet een zonnecentrale extreem efficiënt zijn, goedkoop zijn in installatie en onderhoud, lang meegaan en geen speciaal opgeleide monteurs nodig hebben,’ schreef hij in Scientific American.
Bovendien moest de installatie op termijn goedkoper zijn dan een kolengestookt systeem en daarom op een plek staan met veel zonlicht.
Daarom vertrok Shuman in 1911 naar Groot-Brittannië, dat een van de zonnigste gebieden op aarde in handen had.
