Draaiende turbinebladen veroorzaken snelle lichtfluctuaties  In gecombineerde wind- en zonneparken brengt dit de regelapparatuur van de zonnepanelen van slag, met energieverlies tot gevolg.

 

Het lijkt zo’n goed idee: zonne- en windparken combineren. De turbines kunnen niet te dicht op elkaar staan, dus is er veel plaats over voor zonnepanelen. Dat is efficiënt wat betreft ruimtegebruik, en zo kunnen beide energiebronnen ook nog eens dezelfde stroomkabels gebruiken (‘cable pooling’, wordt dat genoemd). Omdat perioden met veel zon en perioden met veel wind vaak op verschillende momenten voorkomen, werkt dit stabiliserend op het net.

 

Snelle schaduw

Er kleeft echter ook een nadeel aan hybride energieparken, blijkt uit nieuw onderzoek. De windturbine veroorzaakt namelijk schaduw, waardoor de opbrengst van de zonnepanelen lager uitvalt.

Hierbij blijkt met name de schaduw van de turbinebladen een probleem te zijn. Niet vanwege hun formaat, maar vanwege de hoge snelheid waarmee ze ronddraaien: de bladen blokkeren het zonlicht elke keer slechts enkele milliseconden, en daar kan de regelapparatuur van de zonnepanelen slecht tegen.

 

Energieverlies

Het gecombineerde effect van de langzame schaduw van de turbinepalen en de snelle schaduw van de turbinebladen, levert gemiddeld 6 procent energieverlies op, schreef een team Nederlandse onderzoekers deze maand in het wetenschappelijke tijdschrift Journal of Renewable and Sustainable Energy.

Maar er zijn uitschieters tot 50 procent aan energieverlies, en de zonnepanelen slijten mogelijk ook sneller dan gebruikelijk.

 

Omvormers

De onderzoekers deden gedurende enkele maanden metingen in zonnepark Haringvliet-Zuid van Vattenfall. Het grootste probleem zit in de omvormers in de zonnepanelen, die de geoogste zonne-energie omzetten in elektriciteit.

Deze omvormers maken gebruik van MPPT (maximum power point tracking) om te bepalen welke verhouding van spanning en stroom het meeste vermogen oplevert, zodat de omvormer zijn weerstand daarop kan instellen.

De ideale weerstand is afhankelijk van de hoeveelheid zonne-energie die op dat moment wordt gewonnen – maar als die steeds enkele milliseconden verandert, raakt de apparatuur van slag. De meetsystemen zijn ontworpen voor veranderingen op tijdschalen van enkele seconden.

Dit leidt tot een verminderde energieopbrengst, en tot oververhitting van de panelen op de momenten dat die door de haperende omvormer hun stroom niet goed kwijt kunnen.

 

Nieuw ontwerp

De fabrikanten gaan op grond van dit onderzoek met de omvormers aan de slag, zegt Lenneke Stooff, onderzoeker zonne-energie bij TNO en een van de auteurs van het artikel, in een nieuwsbericht van TNO.

Stooff: ‘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.’

 

 Openingsbeeld: Depositphotos