Vaktechnisch

...met trots over de installatiebranche

Verduurzaming

Drijvende zonnepanelen in de Noordzee renderen

25 november, 13:35
Drijvende zonnepanelen in de Noordzee renderen
Zonopwater Copyright Port of Rotterdam

Zonne-energie winnen op water heeft de toekomst. Singapore opende onlangs het grootste drijvende zonne-energiepark ter wereld. Nederlandse onderzoeksinstituten experimenteren volop met drijvende zonnepanelen in de Noordzee. Wat blijkt? Drijvende zonnepanelen presteren tot 18% beter dan zonnepanelen op land.

Het aandeel zonne-energie in de totale mondiale energieproductie stijgt stel. In 2018 was het aandeel nog 2,4%, de verwachting voor 2025 is 22%. Maar de groei van zonne-energie heeft een limiet. Enerzijds is de hoeveelheid grond die we beschikbaar hebben voor zonnepanelen beperkt, zeker in een land als Nederland, nog los van eventuele schade aan natuur door de plaatsing van panelen. Daarnaast, in theorie kunnen we op ieder dak zonnepanelen plaatsen, maar in de praktijk is niet elk dak even geschikt. Zo kunnen hoge gebouwen in de directe omgeving schaduw geven, en een ongunstige windrichting of hellingshoek van het dak kan het rendement van de panelen flink reduceren.

Eerste drijvend zonnepark op zee

Neem dan de zee. Ruimte in overvloed, en geen schaduwval van objecten in de omgeving. Ideale condities voor de plaatsing van zonnepanelen. In het project ‘Zon op Water’ slaan ECN, TNO, MARIN, TAQA en het bedrijf Oceans of Energy de handen ineen om te werken aan de ontwikkeling, bouw en operatie van een zonnecentrale op de Noordzee. Doelstelling is om het eerste drijvende park op zonne-energie in zee ter wereld te realiseren. De eerste prototypen drijven inmiddels in het water.

Maar wat is het rendement? Universiteit Utrecht onderzoekt het. Onderzoeker Sara Golroodbari promoveerde in juni 2021 op het gebruik van zonnepanelen in de Noordzee. Haar conclusie: drijvende zonnepanelen produceren gemiddeld 13% meer energie dan zonnepanelen op het land, en in sommige maanden zelfs 18%. Het hoge rendement is het gevolg van de natuurlijke koeling van zeewater, minder schaduw door wolken, en het ontbreken van schaduw makende omgevingsobjecten.

Zeewater koelt zonnepanelen

De Noordzee is relatief woest, met hoge golven en harde winden. De hellingshoek van drijvende zonnepanelen is door de hoge golven letterlijk aan grote schommelingen onderhevig. Desondanks is het energierendement hoog. Dat komt volgens Golroodbari voornamelijk door het koeleffect van water en wind op de zonnepanelen. Onder koude omstandigheden hebben zonnepanelen minder energieverlies. Bovendien is de temperatuur op zee gelijkmatiger dan aan land.

Oceans of Energy heeft drijvende pontons met zonnepanelen gebouwd die golven tot 13 meter hoogte zonder problemen kunnen trotseren. Het maritieme onderzoeksinstituut MARIN doet daarbij onderzoek naar de robuustheid van de pontons. TNO onderzoekt samen met andere partijen of er naast rigide constructies ook pontons met flexibele constructie mogelijk zijn, waarbij de constructie beter meebeweegt met de golven. Dat zou de energieopbrengst van de zonnepanelen nog verder kunnen vergroten.

Hybride energiewinning wind en zon

De harde Noordzeewind blijkt bovendien een verrassend positief effect te hebben op de energieopbrengst. De invloed van de wind op het rendement van drijvende zonnepanelen blijkt afhankelijk te zijn van de windsnelheid. Daarbij zijn de onderzoeksresultaten van Golroodabri opmerkelijk. Bij matige wind geldt: hoe sterker de wind, hoe minder de energieopbrengst. Maar er is een omslagpunt. Als de windsnelheid hoger is dan 27 km/uur dan neemt de energieopbrengst van de zonnepanelen juist toe. Dat komt door een grotere weerkaatsing van het licht op het water. En de wind op de Noordzee heeft vaak een hogere snelheid dan 27 km/uur. Niets lijkt commerciële exploitatie van drijvende zonnepanelen op zee in de weg te staan.

De Noordzee als leverancier van zonne-energie heeft nog een pré. Bestaande windmolenparken hebben een uitstekende infrastructuur voor energietransport in de vorm van kabels, waar drijvende energieparken prima op kunnen meeliften, cable pooling genaamd. De drijvende panelen kunnen worden geplaatst in de grote ruimten tussen windturbines. Bijkomend voordeel is dat bij weinig wind de zonnepanelen toch voor energieproductie kunnen zorgen in het netwerk, wat resulteert in een hogere productiviteit van het netwerk. Golroodbari heeft de uitkomsten gepresenteerd aan de Tweede Kamer, getiteld ‘Routekaart zon op water’. Zowel TNO als Universiteit Utrecht doen verder onderzoek naar hybride energiesystemen op zee. De voorlopige onderzoeksresultaten zijn hoopgevend voor commerciële exploitatie in de toekomst.

Singapore loopt voorop

Internationaal staat de ontwikkeling en toepassing van drijvende zonnepanelen nog in de kinderschoenen. Singapore hoort bij de koplopers. Het Zuidoost-Aziatische land opende in juli van dit jaar een van ’s werelds grootste drijvende zonneparken, dat de volledige stroomvoorziening dekt voor alle waterzuiveringsinstallaties in het land. Het project ondersteunt het nationale doel voor verviervoudiging van het gebruik van zonne-energie in 2025.

Het drijvende park heeft een piekvermogen van 60 megawatt en omvat 122.000 zonnepanelen op een oppervlakte van 45 hectare. De zonnepanelen zijn ontworpen om 25 jaar mee te gaan, waarbij drones participeren in het onderhoud. Uit milieuoogpunt heeft Singapore voorafgaand aan de ontwikkeling uit onderzoek vastgesteld dat de drijvende zonnepanelen het waterleven niet beschadigen. De beoogde besparing van CO2-uitstoot is 32 kiloton per jaar. Singapore houdt de vaart erin, met vier nieuwe zonneparken op water in aantocht.

Maar de situering van de drijvende zonnepanelen in Singapore is onvergelijkbaar met die in Nederland. Het zonnepark in Singapore drijft in het geïsoleerde Tengeh Reservoir, gemaakt als drinkwatervoorziening. De milde Singaporese omstandigheden landinwaarts contrasteren met de wilde, stormachtige en zilte condities op de Noordzee. Het onderzoek naar drijvende zonnepanelen dat nu plaatsvindt in Nederland kan baanbrekend zijn voor mondiale toepassingen op zee in de toekomst.

 

 

 

 

Deel dit artikel

Als eerste op de hoogte van het laatste installatiebranche nieuws?

Volg Vaktechnisch op LinkedIn

Vaktechnisch

Informatie voor professional en bedrijf op het snijvlak van vakinhoudelijkheid en actualiteit.