‘Verticale zonnepanelen kunnen stroomprijzen en systeemkosten fors verlagen’

In het wetenschappelijk tijdschrift Nature hebben de wetenschappers van de universiteiten van Budapest en Berkeley in Californië en van het Joint Research Centre van de Europese Commissie hun onderzoeksresultaten gepubliceerd van de studie ‘Impacts of large-scale deployment of vertical bifacial photovoltaics on European electricity market dynamics’.

Netinterconnecties
Bij een massale uitrol van verticale, dubbelzijdige zonnepanelen zullen volgens het onderzoek 4 belangrijke ontwikkelingen plaatsvinden: de economische waarde van de stroomproductie van zonnepanelen neemt toe, de elektriciteitsprijs daalt, zonrijke landen breiden hun bijdrage aan de productie van zonnestroom uit en tot slot vergroten landen met ruime netinterconnecties hun energie-invoer uit buurlanden.

De onderzoekers constateren dat de uitrol van zonnepanelen wereldwijd tot nu toe vooral heeft bijgedragen om de piekvraag naar stroom in de middag te verlichten.

5 uitdagingen
De verdere uitrol van zonnepanelen krijgt volgens de onderzoeksgroep met 5 toenemende uitdagingen te maken. Een van de uitdagingen komt voort uit de zakelijke benadering van de installatie van zonnepanelen die zich richt op het maximaliseren van de opwekking van zonne-energie met een optimale oriëntatie en kanteling van de zonnepanelen. Deze concentratie van de productie rond het middaguur creëert systeemintegratie-, technische en marktproblemen.

De eerste uitdaging is de integratie van de productie van zonne-energie in het stroomnet. De onderzoekers constateren dat de integratie van de zonnestroomproductie in Europa, Amerika en China tot nu toe haalbaar is geweest omdat zonnepanelen geïntegreerd konden worden in de bestaande transmissie- en distributienetwerken. Verschillende regio’s worden nu echter geconfronteerd met een zonnestroomproductie die ’s middags de stroomvraag overstijgt.

Onevenwichtigheden
Ten tweede waarschuwen de onderzoekers dat ondanks de vooruitgang die geboekt is bij de ondersteuning van de integratie van hernieuwbare-energiebronnen, zoals een nauwkeurigere voorspelling van de opwekking en het op afstand bedienen van zonnepaneelsystemen, onevenwichtigheden in de productie blijven bestaan en ze erger worden naarmate de opwekcapaciteit toeneemt.

Energieopslag
De derde uitdaging ligt in het feit dat de technologische en marktrijpheid van energieopslag en het regelgevingskader nog vorm moeten krijgen. Hierdoor moeten de netbeheerders boven een bepaald niveau van geïnstalleerde opwekcapaciteit ingrijpen en strenge maatregelen nemen tijdens perioden met een piekproductie. Het gaat onder meer om het beperken van het overschot aan zonne-energie en het beperken van de productie van zonne-energie. Zo ging in Nederland in de maand juli 11 procent van de opwek van wind- en zonne-energie verloren door het afschakelen van de opwekinstallaties.

De vierde uitdaging – die hiermee samenhangt – is dat netaansluitingen voor kleinere en middelgrote zonnepaneelinstallaties vaak uitgesteld of geweigerd worden vanwege congestie waar de netbeheerders mee worden geconfronteerd.

Kannibalisatie
De laatste uitdaging waarvoor de onderzoekers waarschuwen, is de kannibalisatie van de groothandelsprijzen voor stroom. De toenemende uitrol van hernieuwbare-energiebronnen leidt tot een devaluatie van hun marktwaarde, waardoor de investeringsstimulansen in zonnepanelen afnemen. In steeds meer landen dalen de groothandelsperiodes tijdens zonnige periodes naar 0 of zelfs onder 0.

‘Als we ons blijven richten op uniforme installaties van “optimaal georiënteerde” zonnepaneelinstallaties zullen deze 5 uitdagingen alleen maar erger worden en zal het genereren van inkomsten in de toekomst worden ondermijnd doordat de groothandelsprijzen ’s middags 0 of negatief zullen zijn’, besluiten de onderzoekers. ‘Daardoor zal de vereiste toekomstige ontwikkeling van commerciële pv-systemen minder haalbaar worden.’

Oplossing
De onderzoekers zien de uitrol van verticale pv als een belangrijke oplossing voor de geschetste uitdagingen. Verticale pv verlengt namelijk de productietijd van zonnestroom tot perioden waarin deze waardevoller is voor de consumenten en gemakkelijker kan worden getransporteerd.

‘Vanuit het oogpunt van systeemintegratie bieden verticale, oost-west gerichte pv-systemen een groter potentieel dan schuin naar het zuiden gerichte pv-systemen’, duiden de onderzoekers. ‘Een dergelijke opstelling produceert meestal 30 procent van de stroom in de middaguren, in tegenstelling tot pv-systemen op het zuiden die bijna 70 procent van hun output in de middag produceren. Verticale, bifaciale pv-installaties bieden een snelle, no regret-optie die de concurrentie op het gebied van landgebruik vermindert en problemen met de integratie van pv-systemen vermindert. Bifaciale modules vereisen bovendien verwaarloosbare extra kosten in vergelijking met gewone pv-modules.’

3 miljard euro
De onderzoekers concluderen dat een stijgend aandeel van verticaal georiënteerde pv-installaties zal resulteren in een daling van de totale kosten van het elektriciteitssysteem. In het referentiescenario voor 2040 is er een daling van 3 miljard euro wanneer het aandeel verticale zonnepanelen wordt verhoogd tot 50 procent. In het hogere scenario voor 2040 is de daling zelfs 3,8 miljard euro.

Bij elektriciteitsprijzen is er in de scenario’s in bijna alle EU-lidstaten een toename van het aantal perioden met lage prijzen en een afname van de duur van perioden met hoge prijzen. Tegelijkertijd breidt de langere duur van de laaggeprijsde uren zich uit. Deze verlenging is een direct gevolg van de toegenomen toepassing van verticale bifaciale zonnepanelen, waardoor de perioden van goedkopere stroomproductie effectief worden verlengd.