Door de snelle toename van fotovoltaïsche (PV) installaties in de afgelopen jaren, wordt verwacht dat de wereldwijde PV-installaties dit jaar de 450 GW zullen overstijgen. Naarmate geschikte grond steeds schaarser wordt, moet de markt op zoek naar meer diverse PV-toepassingen. Op de SNEC van dit jaar, 's werelds grootste zonne-energiebeurs, presenteerden veel modulefabrikanten producten die zijn afgestemd op verschillende omgevingen, waarbij drijvende en woestijn-PV-toepassingen eruit sprongen. Deze innovatieve toepassingen pakken niet alleen het landtekort aan, maar integreren ook met lokale ecosystemen en bieden zowel economische als ecologische voordelen.
Dit artikel onderzoekt de toepassingsscenario's, technische kenmerken en het toekomstige potentieel van drijvende en woestijn-PV-technologieën. Aan de hand van casestudies analyseren we de voordelen en uitdagingen in de praktijk.
Drijvende zonnepanelen: toepassingen en kenmerken
Drijvende zonnepanelen zijn een opkomende en veelbelovende technologie waarbij zonnepanelen op het wateroppervlak worden geïnstalleerd voor de opwekking van elektriciteit. Deze technologie biedt diverse voordelen, waaronder milieubescherming, economische voordelen en maatschappelijke waarde. Het gebruik van milieuvriendelijke materialen draagt bij aan het behoud van aquatische ecosystemen, terwijl de vereenvoudigde en snelle implementatie de bouwkosten verlaagt en conflicten over landeigendom, die vaak voorkomen bij op het land gemonteerde zonnepanelen, vermijdt.
Drijvende zonnepanelen kunnen in twee categorieën worden ingedeeld: offshore en op binnenwateren. Projecten op het binnenland omvatten installaties op meren, reservoirs, verlaten mijngroeven, kunstmatige meren en vijvers.
Technische kenmerken
Voor de modulekeuze zijn bifaciale glazen modules zeer effectief in drijvende PV-toepassingen, omdat ze problemen met waterdampdoorlaatbaarheid oplossen en de energieopwekking met 5-10% kunnen verbeteren ten opzichte van systemen op land. Wat betreft het systeemontwerp: wateren met een diepte van minder dan 3 meter gebruiken doorgaans funderingen op vaste palen, terwijl dieper water (meer dan 3 meter) afhankelijk is van drijvende constructies, zoals pontons of boxplatformen. Omdat drijvende PV-installaties vaak sneller en eenvoudiger zijn dan installaties op land, verkennen ontwikkelaars deze sector steeds vaker, waardoor een gedifferentieerde markt ontstaat voor modulefabrikanten. Deze trend was duidelijk zichtbaar op SNEC, waar veel bedrijven PV-modules presenteerden die specifiek zijn ontworpen voor toepassingen op water, wat het aanzienlijke groeipotentieel van drijvende zonne-energie weerspiegelt.
Nu drijvende zonnepanelen steeds populairder worden, zal China naar verwachting dit jaar offshore PV-projecten met een totale capaciteit van 2-3 GW starten, voornamelijk in kustprovincies zoals Shandong, Jiangsu, Zhejiang en Fujian. Veel van deze projecten zullen naar verwachting tussen eind 2024 en begin 2025 worden gebouwd, waarna de eerste leveringen in het vierde kwartaal van 2024 van start gaan. Opvallend is dat Sungrow Floating PV, met het grootste marktaandeel, nog steeds het enige bedrijf is dat drijvende PV-projecten kan bouwen in wateren dieper dan 100 meter.
Naast grootschalige offshore-installaties bieden ook PV-projecten op binnenwateren in China aanzienlijke mogelijkheden. Deze projecten kunnen worden onderverdeeld in gecentraliseerde en gedistribueerde systemen. Gecentraliseerde PV-projecten op binnenwateren, vaak gebouwd in gebieden met bodemverzakking als gevolg van kolenwinning, hebben doorgaans een vermogen van 50 tot 200 MW. Gedistribueerde PV-projecten op vijvers hebben daarentegen over het algemeen een vermogen van 5 tot 30 MW. Al met al tonen de PV-projecten op Chinese binnenwateren een aanzienlijk potentieel en Infolink verwacht dat de drijvende PV-installaties in China dit jaar de 5 GW zullen overschrijden, met een wereldwijd cumulatief vermogen van 7-8 GW.
Uitdagingen en oplossingen
Ondanks de veelbelovende groei kent drijvende zonne-energie (PV) verschillende uitdagingen, waaronder complexe constructie- en onderhoudsvereisten. Daarnaast vereisen zorgen over de waterkwaliteit en aquatische ecosystemen verdere validatie door middel van casestudies. Bedrijven introduceren oplossingen om deze problemen aan te pakken. Zo heeft Sungrow Floating PV bijvoorbeeld materialen van voedselkwaliteit gebruikt in zijn 60 MW-reservoirproject in Singapore om de veiligheid van de waterkwaliteit te garanderen. Doordat steeds meer bedrijven innovatieve technologieën en strenge milieunormen toepassen, neemt de publieke acceptatie van drijvende PV geleidelijk toe, wat de weg vrijmaakt voor duurzame ontwikkeling.
Zonnepanelen in de woestijn: toepassingen en kenmerken
Zonne-energie in woestijngebieden maakt optimaal gebruik van de overvloedige zonneschijn en de uitgestrekte, open landschappen om een zeer efficiënte en kosteneffectieve energieopwekking te realiseren. China is een wereldleider op het gebied van zonne-energieprojecten in woestijnen, met grootschalige projecten in droge regio's zoals Xinjiang en Binnen-Mongolië. Het "Shagehuang"-project, China's eerste hybride zonne- en windenergiecentrale van 10 GW, is een goed voorbeeld van deze trend. De eerste fase (1 GW) is al aangesloten op het elektriciteitsnet, terwijl de tweede en derde fase in aanbouw zijn.
Door strengere regelgeving voor landgebruik bij grootschalige zonneparken richten ontwikkelaars zich steeds vaker op woestijngebieden, waar de verwerving van grond eenvoudiger is. Bovendien dragen zonne-energieprojecten in de woestijn bij aan milieuherstel door herbebossing te bevorderen, waardoor "vergroening van de woestijn met behulp van zonne-energie" een opkomende strategie wordt.
Technische uitdagingen en aanpassingen
Woestijnomgevingen stellen extreme eisen aan zonnepanelen, waaronder hoge temperaturen, grote temperatuurschommelingen gedurende de dag, intense ultraviolette straling en zandstormen. Om deze problemen aan te pakken, ontwikkelen fabrikanten geavanceerde technologieën zoals dikker glas voor zandbestendigheid, stofwerende coatings en verbeterde thermische bestendigheid.
In bepaalde regio's gelden specifieke voorschriften. In Binnen-Mongolië moeten zonne-energieprojecten bijvoorbeeld energieopslag integreren voor de stabiliteit van het elektriciteitsnet en is lokale productie van zonnepanelen en batterijen vereist. Bovendien beperken transmissiebeperkingen in het noordwesten van China de export van elektriciteit naar andere provincies, waardoor de interesse in zonne-energieprojecten in de woestijn afneemt. Als gevolg hiervan blijft de vraag naar de ontwikkeling van zonne-energie in de woestijn in 2024 relatief beperkt.
Toekomstperspectieven
Zowel drijvende als woestijn-PV-technologieën vertegenwoordigen veelbelovende richtingen voor de toekomst van hernieuwbare energie. Om de economische voordelen te maximaliseren, integreren sommige drijvende PV-projecten aquacultuur en ecotoerisme, waardoor een geïntegreerd "zonne-energie-visserij"-model ontstaat. Woestijn-PV-projecten onderzoeken ondertussen multifunctionele benaderingen, waarbij zonne-energie wordt geïntegreerd met landbouw en ecologisch herstel om duurzame woestijnparken te ontwikkelen.
Hoewel deze toepassingen wereldwijd momenteel nog nichemarkten zijn, kunnen voortdurende technologische vooruitgang en ondersteunend beleid hun expansie stimuleren. Met de toenemende milieuproblemen en de groeiende energievraag hebben zowel drijvende als woestijn-PV-systemen de potentie om een evenwicht te vinden tussen economische haalbaarheid en ecologische duurzaamheid, wat een win-winsituatie creëert voor de energietransitie.
