Snelle schaduw windmolens vermindert productie zonnepanelen

Het productieverlies van zonnepanelen kan door de ‘snelle’ schaduw van de windmolens tijdelijk oplopen tot 50 procent. De gevolgen van de dynamische schaduw, veroorzaakt door de snelle lichtfluctuaties in milliseconden, zijn door TNO voor het eerst – in samenwerking met partners uit het bedrijfsleven – onderzocht.

Hoogfrequente schaduw
De effecten van de schaduwwerking door de mast van windmolens is wel al uitvoerig onderzocht en bekend. In dat geval gaat het echter om een langzaam bewegende schaduw die de zonnestralen over de dag heen tijdelijk blokkeren. Maar naar de hoogfrequente schaduw van snel roterende turbinebladen was nooit diepgaand onderzoek verricht.

Uit metingen in zonnepark Haringvliet-Zuid van Vattenfall blijkt dat omvormers van zonnepanelen een cruciale rol spelen. Op het moment dat er schaduwwerking optreedt, proberen omvormers met een maximum power point tracker (mppt) razendsnel de spanning te optimaliseren. De onderzoekers hebben nu vastgesteld wat er dan op millisecondeschaal precies gebeurt.

Mppt
‘Het verlies aan energieopbrengst kan door die snelle schaduw oplopen tot tientallen procenten’, vertelt TNO-onderzoeker zonne-energie Lenneke Slooff, die in het onderzoek ook samenwerkte met elektronicabedrijf Heliox dat omvormers maakt, adviseur Uw-Stroom en ontwikkelaar Prosoldiga. ‘De mppt probeert zoveel mogelijk vermogen uit de zonnepanelen te trekken en rekent voortdurend hoe het maximum eruit te halen is. Alle meetsystemen voor zonne-energie zitten op een tijdschaal van enkele seconden, maar hier gaat het om milliseconden waarbinnen alle signalen als stroom, spanning, temperatuur en instraling op exact hetzelfde moment moeten worden gemeten want anders krijg je verschuivingen in tijd. Gelukkig hebben onze collega’s van windenergie al ervaring met dit soort snelle metingen. Door deze 2 expertisegebieden te combineren, hebben we nu een schat aan nieuwe inzichten.’

Van slag raken
Een van de conclusies is dat de omvormer volledig van slag kan raken door de snelle schaduwen. Soms duurde het lange tijd voordat deze weer het maximale punt wist te vinden. De fabrikant gebruikt de metingen en analyses van TNO nu om de omvormers zelf te optimaliseren.

Slooff: ‘Het verlies aan opbrengst proberen we zo te minimaliseren. De gemeten percentages aan energieverlies fluctueren maar zijn wel significant, dus zeker de moeite waard om fors terug te brengen. We zijn al in gesprek met eigenaren en ontwerpers van zonne- en windparken die onze onderzoeksgegevens willen gebruiken. Daarnaast is er veel interesse in een model dat voor elk zonnepark het effect kwantitatief kan voorspellen. Op die manier kun je een gecombineerd wind- en zonnepark nog beter ontwerpen. We zijn aan het kijken of we zo’n model kunnen ontwikkelen op basis van de data die we nu hebben gemeten.’