Zijn drijvende zonnepanelen een haalbare weg naar decarbonisatie?

Decarbonisatie – zoals de naam al aangeeft – wijst op het verwijderen of verminderen van de uitstoot van kooldioxide in de atmosfeer. Het doel, in brede zin, is over te schakelen op het gebruik van koolstofarme energiebronnen. 

Tegenwoordig weten we allemaal waarom we kooldioxide uit de atmosfeer moeten verminderen of verwijderen. Bijna een decennium geleden bereikte de wereld de Parijse Akkoord, dat pleitte voor het beperken van de opwarming van de aarde tot ruim onder de 2 graden Celsius boven pre-industriële niveaus en het ondernemen van serieuze initiatieven om deze te beperken tot 1,5 graad Celsius door te streven naar netto koolstofneutraliteit, onder andere, tegen 2050. 

Decarbonisatie is zo’n noodzakelijke en urgente taak voor de toekomst van de wereld dat overheden, bedrijven en maatschappelijke gemeenschappen erop gebrand zijn manieren te vinden om dit te versnellen. Het vereist echter radicaal andere energiesystemen die gesteund worden door alternatieve energiebronnen gebaseerd op groene elektriciteit en groene moleculen. Een nieuwe onderzoekstudie heeft de mogelijkheid geïntroduceerd om drijvende zonnepanelen te benutten als een pad naar decarbonisatie. Maar zijn deze panelen levensvatbaar? Laten we eens kijken. 

Wereldwijd potentieel voor het inzetten van koolstofarme drijvende zonne-energiesystemen

Een team van onderzoekers van de universiteiten Bangor en Lancaster en het UK Centre for Ecology and Hydrology heeft een poging ondernomen om de hoeveelheid energie te berekenen die gegenereerd zou kunnen worden en geleverd door het inzetten van drijvende zonne-energiesystemen. Specifiek berekenden de onderzoekers de dagelijkse elektrische output voor drijvende fotovoltaïsche installaties op ongeveer 68.000 meren en reservoirs wereldwijd. 

Om als meest geschikt voor de installatie van zonne‑technologie te worden beschouwd, moet een locatie niet meer dan 10 km van een bevolkingscentrum liggen en mag deze niet in een beschermd gebied liggen. Bovendien mogen meren en reservoirs niet langer dan zes maanden per jaar droog of bevroren zijn. Slechts 10 % van het oppervlak van deze meren en reservoirs werd meegenomen in de berekening.

Afhankelijk van al deze overwegingen en van factoren zoals hoogte, breedtegraad en seizoen, bedroeg de potentiële jaarlijkse elektriciteitsopwekking van FPV op deze meren 1302 terawattuur (TWh), ongeveer vier keer de totale jaarlijkse elektriciteitsvraag van het VK.

De resultaten leidden de onderzoekers ertoe dieper te graven en de wereldwijde mogelijkheden van deze methode te onderzoeken. Land per land zouden vijf naties hun volledige elektriciteitsbehoefte uit FPV kunnen dekken. Deze vijf omvatten Papoea‑New‑Guinea, Ethiopië en Rwanda. Landen zoals Bolivia en Tonga zouden respectievelijk tot 87 % en 92 % van hun vraag kunnen voldoen met dergelijke middelen. 

Verschillende andere landen, uit Afrika, het Caribisch gebied, Zuid‑Amerika en Centraal‑Azië, zouden tussen de 40 % en 70 % van hun jaarlijkse elektriciteitsvraag kunnen vervullen door FPV’s in te zetten. Zelfs ontwikkelde landen zoals Finland en Denemarken zouden respectievelijk 17 % en 7 % van hun jaarlijkse vraag uit dergelijke bronnen kunnen halen. 

FPV’s zouden ook watertekorten kunnen verminderen door gedecarboniseerde elektriciteit te genereren. Hoe? In het volgende segment bekijken we kort de oplossing.

Klik hier om te leren dat er meer is aan zonne‑energie dan alleen schone energie.

Hoe FPV’s watertekorten kunnen verminderen

Kort gezegd kunnen FPV’s watertekorten verminderen door waterverlies door verdamping te beperken. Talrijke wetenschappelijke studies bevestigen dat FPV‑systemen een van de meest efficiënte strategieën kunnen zijn om watertekorten te mitigeren door de verdampingsverliezen van wereldwijde reservoirs en meren te reduceren. De manier waarop FPV’s verdampingsverlies beperken is tweeledig. 

Ten eerste bieden FPV’s schaduw en verlagen ze de watertemperatuur. Deze schaduw helpt de dampdrukgradiënt aan de lucht‑waterinterface te onderdrukken, wat een van de belangrijkste drijfveren is van latente warmtefluxen en verdamping. 

Naast hun schaduweffecten fungeren FPV’s ook als windschermen. Windsnelheden correleren direct met verdampingspercentages, en gedempte wind werkt als een dempende factor. Over de voordelen van FPV sprak Dr. Lastyn Woolway, hoofd‑auteur van het artikel van de Universiteit van Bangor, het volgende:

“Zelfs met de criteria die we hebben opgesteld om een realistisch scenario voor de inzet van FPV te creëren, zijn er voordelen over de hele linie, voornamelijk in lage‑inkomenslanden met hoge zonnestraling, maar ook in Noord‑Europese landen. De criteria die we kozen waren gebaseerd op duidelijke uitsluitingen, zoals meren in beschermde gebieden, maar ook op wat de kosten en risico’s van inzet zou kunnen verlagen.”

Het is een levensvatbaar pad naar decarbonisatie dat bijkomende voordelen biedt. Er zijn echter vele andere strategieën die belangrijke industriële sectoren – vaak geassocieerd met het gebruik van fossiele brandstoffen en koolstofproductie – effectief kunnen decarboniseren. In de komende segmenten bespreken we enkele van die sectoren en onderzoeken we hun mogelijke decarbonisatie‑routes.

Chemische industrie

Het gebruik van voorspellende analyses, geavanceerde visualisatie en AI‑aangedreven energiemanagementtools kan de chemische industrie helpen haar hulpbronnen- en energie‑efficiëntie te verbeteren. Ze kan steeds vaker duurzame afval‑ of bio‑gebaseerde grondstoffen gebruiken, zoals plantaardige of dierlijke vetten, suiker, lignine, hemicellulose, zetmeel, maïs of suiker. Een andere potentiële route voor deze industrie om positief bij te dragen aan decarbonisatiedoelstellingen zou kunnen zijn het vermijden van de productie van virgin materialen zoals polymeren, rubbers, batterijen, verpakkingsmaterialen, oplosmiddelen, warmte‑overdrachtsvloeistoffen en smeermiddelen.

Olie en Gas

Bedrijven in de olie‑ en gassector moeten ingrijpende maatregelen nemen om succesvol te decarboniseren. Sommige bedrijven hebben al hun hernieuwbare‑energiecapaciteiten opgebouwd, terwijl anderen bedrijven in aanverwante sectoren overnemen, zoals zonne‑installateurs of elektrische‑voertuig‑laadstations, om hun portfolio van lage‑ tot nul‑emissie‑aanbiedingen uit te breiden.

Daarnaast bestaat de mogelijkheid om kooldioxide om te zetten in een grondstof. Het gebruik van kooldioxide als feedstock kan potentieel markten creëren ter waarde van miljarden dollars. Bijvoorbeeld, bedrijven zoals C2CNT gebruiken gesmolten elektrolyse om kooldioxide direct om te zetten in koolstofnanobuizen, die sterker zijn dan staal en zeer geleidend.

Energiebedrijven en Hernieuwbare energie

Deze sector behandelt decarbonisatie al geruime tijd proactief. Er is echter nog ruimte voor verbetering. De spelers in de industrie moeten pleiten voor een meer gunstig, gestroomlijnd en effectief regelgevingsklimaat. 

Om hun operaties naadloos, goed gecoördineerd en geoptimaliseerd te laten verlopen, moeten bedrijven tijdig overstappen op digitale tools die een slanke organisatiestructuur mogelijk maken. Er is ook een grotere behoefte aan het ontdekken van nieuwe groeistrategieën. 

Mijnbouw en Metaal

In de mijnbouwsector investeren bedrijven in hernieuwbare‑energie‑initiatieven om hun emissies te compenseren. Bijvoorbeeld, BHP heeft een overeenkomst getekend om nieuwe zonne‑ en windparken te ontwikkelen in de Australische staat Queensland, zodat ze hun kolenoperatie in de regio op zonne‑energie kunnen laten draaien en hun indirecte emissies in het land met 20 % kunnen verlagen over een periode van vijf jaar. Mijnbouwbedrijven staan tot nu toe goed gepositioneerd om hun operationele emissies onder controle te houden. Het zijn echter de emissies in de waardeketen waar ze meer bezorgd en proactief over moeten zijn. 

Terwijl sectoren en overheden consequent hun impact op het milieu evalueren, vooral als het gaat om het achterlaten van koolstofvoetafdrukken, komen individuele bedrijven met innovatieve oplossingen. In de komende segmenten zullen we een paar van die bedrijven bekijken. 

#1. Ciel & Terre International

Opgericht in 2006 als specialist in het integreren van fotovoltaïsche systemen, Ciel & Terre International ontwikkelt sinds 2011 grootschalige drijvende PV‑installaties. Het bedrijf heeft drijvende PV’s geïnstalleerd over de hele wereld, waaronder Ondani Ike, Japan, Changbin 3 en 4, Taiwan, Tata Steel Jamshedpur, India, Montpezat, Frankrijk, Canoe Brook, VS, en nog veel meer. 

Het bedrijf beschikt over meer dan tien jaar test‑ en veldervaring en meer dan 30 jaar productie van drijvende zonne‑energie met zijn energiecentrales. Het werk omvat 280 drijvende zonne‑projecten wereldwijd. 

Hoewel we niet het volledige bereik van het bedrijf in detail zullen bespreken, gaan we dieper in op een van zijn vlaggenschip‑producten, Hydrelio Air Optim. Een flexibel drijvend zonnestelsel, dit product is de evolutie van het oorspronkelijke systeem van het bedrijf, Hydrelio Classic, de allereerste gepatenteerde en geïndustrialiseerde drijvende zonne‑oplossing die wereldwijd in 2010 verscheen. De oplossing kan sterke windcondities weerstaan tot 210 km/uur of 130 mijl per uur, gelijk aan een dynamische druk van 1625 pascal. De UV‑gestabiliseerde technologie heeft een levensduur van maximaal 30 jaar. Het kan efficiënt aanpassen aan kust‑ en nabij‑kustcondities tot 1 meter, afhankelijk van de golflengte. Het product is gebouwd met de beste materialen om corrosiebestendigheid en drinkwatercompatibiliteit te waarborgen. 

Ciel & Terre heeft ook een dochteronderneming genaamd Floating Solar UK. Deze is bedoeld om het Hydrelio‑systeem in het VK te leveren. Tot op heden heeft Ciel & Terre, volgens cijfers die door het bedrijf zelf zijn gepubliceerd, bijna 740.000 ton kooldioxide helpen voorkomen.

#2. Kyocera Global

Een ander bedrijf dat uitstekend werk levert aan de bouw van een gedecarboniseerde samenleving is Kyocera Global. Een van zijn innovatieve en baanbrekende oplossingen omvat de FIT‑zonnepanelen die Kyocera‑medewerkers op hun residentiële daken hebben geïnstalleerd. De overtollige stroom die door deze panelen wordt opgewekt, samen met die van de Kyocera non‑FIT en JEPX+ zonne‑installaties die eigendom zijn van Kyocera, gaat naar het Digital Grid P2P‑platform, dat vervolgens de Kyocera Yokohama Nakayama‑faciliteit van niet‑fossiele elektriciteit voorziet. 

Kyocera heeft zich bewezen als speler in de bouw van drijvende zonnepaneel‑oplossingen. In 2018 startte het Japan’s grootste 13,7 MW drijvende zonne‑energiecentrale. Gebouwd op het oppervlak van een reservoir beheerd door het Waterwerkenbureau van de prefectuur Chiba voor industrieel gebruik, heeft deze centrale een oppervlakte van 180.000 m² (meer dan 44 acre). 

50.904 Kyocera‑zonne‑modules werden geïnstalleerd om naar schatting 16.170 megawattuur (MWh) per jaar te genereren, wat bijna 5.000 typische huishoudens kan voorzien. De stroom werd verkocht aan TEPCO Energy Partner, Incorporated. Het project werd oorspronkelijk geïnitieerd door het Public Enterprises Agency van de prefectuur Chiba, dat bedrijven zocht om zijn milieubelasting te verminderen.

Toen deze energiecentrale in werking trad, had de Kyocera Solar TCL‑faciliteit al meer dan 60 zonne‑energiecentrales in Japan gebouwd en zeven drijvende zonne‑energiecentrales ontwikkeld met behulp van Japanse zoetwaterdammen en reservoirs in plaats van landbouwgrond. 

Volgens de meest recente beschikbare gegevens bedroeg de omzet van Kyocera Global 1.492.672 miljoen yen voor de negen maanden die eindigden op 31 december 2023. 

Drijvende zonnepanelen en de toekomst van decarbonisatie

Volgens een rapport van de Wereldbank dat de haalbaarheid van het bouwen van drijvende zonne‑energiecentrales in India onderzocht, bestaan er bepaalde barrières voor grootschalige implementatie. Deze barrières gelden ook voor een wereldwijd scenario. Het opwekken van zonne‑energie met drijvende panelen kan kostbaarder zijn dan installaties op de grond. Er is onduidelijkheid over de geschiktheidscriteria voor een drijvende zonne‑locatie. De productiecapaciteit van de apparatuur die nodig is om deze faciliteiten te bouwen, is in veel gevallen beperkt. 

De Wereldbank noteerde ook manieren waarop aanbieders de adoptie kunnen versnellen en maximaliseren. Er werd gepleit voor het vaststellen van duidelijke doelstellingen voor drijvende zonne‑capaciteit om de algemene zonne‑energie‑doelstellingen van het land te bepalen. 

Net als het experiment waarmee we onze discussie begonnen, werd geadviseerd een register van potentiële locaties voor drijvende zonne‑projecten te creëren om een positief signaal aan de markt te geven en het projectontwikkelingsproces te stroomlijnen. 

In de nabije toekomst zal de groei van door FPV geleide zonne‑energieproductie de promotie en aanmoediging van de productie van drijvende zonne‑apparatuur volgens gestandaardiseerde procedures en certificeringen vereisen om kwaliteit te waarborgen. Aangezien het nog een opkomend veld is, zullen investeringen in instellingen die betrouwbare haalbaarheidsstudies voor dergelijke projecten kunnen uitvoeren, nodig zijn.

Klik hier voor de lijst van de top tien zonne‑aandelen om in te investeren.