Blog 54: Kansen en uitdagingen drijvende zonnepanelen

Drijvende proefopstelling van Oceans of Energy op 12 km van de Nederlandse kust. Bron: Oceans of Energy

Door Herman van den Bosch

In mijn vorige post ben ik ingegaan op de mooie toekomst die in het verschiet ligt voor drijvende zonnepanelen op stilstaand water maar wellicht ook op zee. Er zijn uiteraard veel studies geweest over de voordelen (‘kansen’) en de nadelen (‘uitdagingen’). In deze post geef ik daar een overzicht van.

Kansen

1. Drijvende zonnepanelen maken op het land plaats vrij voor andere bestemmingen

Terecht wordt daarbij aangenomen dat voor wateroppervlakten minder concurrerende bestemmingen zijn dan op het land. Een gedetailleerde studie wees uit dat voor 2700 m2 zonneweide slechts 1000 m2 wateroppervlak nodig is vanwege de meercompacte bedekking en het achterwege blijven van een afrastering.

2. Hoger rendement door koeling

Er nog weinig betrouwbare vergelijkingen gemaakt tussen het rendement van met panelen op land en op het water. Wel zijn er computersimulaties van de effecten van wind, golven en temperatuur op drijvende zonnepanelen. Hun meeropbrengst zou 13 – 18% bedragen, vooral door de constante koeling. Hopelijk komen binnenkort meetgegevens van de panelen van Oceans of Energy op zee beschikbaar om te vergelijken met de uitkomsten van het computermodel.

3. Hoger rendement door meedraaien met de zon

Er zijn ook panelen te land zijn die in beperkte mate meedraaien met de zon. Dit principe is op water makkelijker uitvoerbaar. In Weurt (bij Nijmegen) heeft het Waterschap Rivierenland in samenwerking met de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland een proefopstelling gemaakt van drijvende zonnepanelen die meedraaien met de zon, verplaatsbaar zijn en in elkaar kunnen schuiven. Hun rendement ligt 35% hoger dan dat van ‘gewone’ panelen. Hun verplaatsbaarheid en inschuifbaarheid vergemakkelijkt de uitvoering van werkzaamheden aan de panelen en aan de oever.

Inschuifbaar drijvende panelen. Bron: Rijksdienst voor Ondernemend Nederland & Waterschap Rivierenland

4. Beperking verdamping

Een van de grote problemen van grote wateroppervlakten in warme landen, stuwmeren in het bijzonder, is de sterke verdamping van het water. Bedekken van zo’n meer met zonnepanelen vermindert de verdamping aanzienlijk .

5. Minder weerstand

In het algemeen leiden zonnepanelen op water tot minder weerstand bij de bevolking dan op het land. Dat komt ook omdat grote wateroppervlakten veelal in minder dicht bevolkte gebieden liggen. Sommige meren hebben grootschalige recreatievoorzieningen en hier is terughoudendheid geboden.

6. Grootschaligheid leidt tot kostenvoordeel

Doorgaans zijn zonneparken op water groter dan op land. Dit verschil in schaalgrootte vermindert de kosten of draagt ertoe bij dat eventueel hogere aanlegkosten worden gecompenseerd.

7. Synergievoordelen

In Noorwegen wordt de aanleg van zonnepanelen op meren of voor de kust gecombineerd met grootschalige viscultures.

Noorse visfarm voor de kust, deels bedekt met zonnepanelen. Bron: Wereldbank

8. Stabilisering energievoorziening

De combinatie hydro-elektriciteit en van drijvende zonnepanelen op stuwmeren maakt het mogelijk een staliele elektriciteitsproductie te waarborgen, zonder opslagfaciliteiten. Overdag kunnen de turbines worden teruggeschakeld vanwege de aanwezigheid van zonne-energie, in de avonduren is er des te meer water voorradig. Zou er overdag nog te veel zonne-energie zijn, dan kan deze worden gebruikt om water naar het stuwmeer omhoog te pompen.l

Uitdagingen

1. Wisselend waterpeil en oppervlak van stuwmeren

Het wateroppervlak en de diepte van de meren kan aanzienlijk wisselen, soms wel tot 11%. Dit stelt hoge eisen aan de ankersystemen die de panelen op hun plaats moeten houden.

2. Extra slijtage

Drijvende panelen in een zoutwateromgeving zijn vatbaar voor corrosie, uitwerpselen van vogels en kalkvorming. Trillingen in onstuimig water kunnen tot haarscheurtjes leiden. De mate waarin dat gebeurt is nog niet bekend.

3. Invloed op waterkwaliteit

Uiteraard is over de invloed van drijvende panelen op de waterkwaliteit nog weinig bekend. Om de invloed van drijvende panelen te onderzoeken worden onderwaterdrones met camera’s, scanners en sensoren ingezet. Zij monitoren de onderwaterflora en -fauna, de troebelheid en temperatuur van het water en de hoeveelheid opgelost zuurstof en chloor. De resultaten laten tot dusver tonen dat geen grote verschillen zijn in de waterkwaliteitsparameters naast en onder de zonnepanelen.
Om verduistering tegen te gaan in ondiep water worden de meest doorzichtige zonnepanelen gebruikt.

4. Hoge kosten bij aanleg van panelen in woelig water.

De Europese Unie wil alle mogelijkheden gebruiken om zonne-energie op te wekken. Een zeer geschikte plek daarvoor is de Middellandse Zee, waar de zonnestraling uiterst krachtig is, zeker bij gebruik van een concentrated solar systeem (met spiegels en lenzen). De geringste afwijking van de spiegels levert al verlies aan rendement op. Stabiliteit is hierbij een absolute voorwaarde, vandaar dat een kostbaar systeem is ontworpen dat drijft op flexibele vlotten, die de golfslag absorberen.

Conclusie
De nadelen lijken aanzienlijk minder dan de voordelen en deze zijn bovendien oplosbaar. Lastiger wordt het als zich dilemma’s voordoen, waarbij het ene milieubelang concurreert met het andere. Daarover gaat de volgende post.