Samen met projectpartners Heliox en Zwanendal en zonne-energieproducenten Vattenfall en Solarfields is TNO een consortium aangegaan waarmee een onderzoek is gestart naar de effecten van schaduw op de energieopbrengst van zonneparken. Zonne-energie en windenergie zijn tot op zekere hoogte complementair en daarom een uitstekende combinatie voor energieopwekking. Op steeds meer plaatsen worden daarom zonneparken en windparken gecombineerd. Een nadeel van deze combinatie is dat er schaduw van de windturbines op de zonnepanelen kan komen. Over hoe dit de prestaties van zonneparken beïnvloedt, is nog weinig bekend. Aan de hand van de bevindingen zal het consortium aanbevelingen opstellen over de toepassing van vermogenselektronica en over ontwerp en bedrijfsvoering van gecombineerde zonne- en windparken. Het doel is om hiermee de opbrengst te maximaliseren en de belasting en storingen van elektrische componenten te beperken. Het onderzoek loopt tot en met oktober 2022.

Schaduweffecten onderzoeken

Windturbines en zonnepanelen zijn een uitstekende combinatie omdat ze gezamenlijk gebruik kunnen maken van dezelfde elektriciteitsaansluiting zonder grote opbrengstverliezen, zegt TNO-onderzoeker Nico Dekker: “Idealiter staan daarbij de windturbines aan de noordkant van het perceel en de zonnepanelen aan de zuidkant. Dit is echter niet altijd mogelijk, met als gevolg schaduw van de windturbines op de zonnepanelen. Hierbij onderscheiden we enerzijds de langzaam verplaatsende schaduw veroorzaakt door de mast van de turbines, en anderzijds de dynamische, snel veranderende schaduw veroorzaakt door de turbinebladen. De langzaam veranderende schaduw kan goed worden meegenomen in het ontwerp. Over de dynamische, snel veranderende schaduw is echter nog relatief weinig bekend en daarom gaan we dat onderzoeken.” Uit een eerder TNO-onderzoek, waarin dynamische schaduw is onderzocht op kleine schaal, bleek dat deze schaduw tot een gróter energieverlies kan leiden dan een even grote langzaam verplaatsende schaduw. Toepassing van de juiste vermogenselektronica kan dit effect verminderen en daarmee ook de extra belasting van de installatie beperken. 

Meten is weten

Om het effect van schaduw te bepalen gaat TNO gedetailleerde, hoogfrequente metingen uitvoeren in operationele zonneparken van onder meer Solarfields en Vattenfall. Met behulp van TNO’s simulatiemodellen wordt hieruit afgeleid wat het effect is van de langzaam veranderende en snel veranderende schaduw op de prestaties en belasting van zonnepanelen en vermogenselektronica zoals inverters. Heliox analyseert hierbij de belasting van de vermogenselektronica en hoe dit samenhangt met het systeemontwerp en de regelalgoritmes. Aan de hand hiervan stellen de projectpartners aanbevelingen op voor ontwerp en selectie van vermogenselektronica en voor ontwerp en bedrijfsvoering van gecombineerde zonne- en windparken. Het doel is om hiermee de opbrengst te maximaliseren en de belasting en storingen van elektrische componenten te beperken.