Bouwstenen van een zonneveld




De techniek van zonne-energie is vaak sterk bepalend voor het ontwerp. De hoogte en oriëntatie van de panelen, het type stellages, de vormgeving van de transformatorgebouwen: ze bepalen al snel het beeld. Om tot een goed ontwerp te komen is het belangrijk om te weten wat de componenten zijn van een zonneveld en met welke ruimtelijke aspecten rekening moet worden gehouden.

De mate van ontwerpvrijheid met betrekking tot type panelen, stellages e.d. hangt vaak af van de initiatiefnemer en of deze bijvoorbeeld gebonden is aan een bepaalde leverancier. Het is aan te bevelen hier vooraan het proces inzicht in te krijgen, zodat duidelijk wordt waar wel en geen speelruimte zit voor het ontwerp.

Zonne-energie is sterk in ontwikkeling. Op deze pagina wordt een beeld gegeven van de ruimtelijke, technische en organisatorische aspecten van een zonneveld, zoals die nu gangbaar zijn.

Afmetingen en type panelen

Zonnepanelen zijn er in verschillende afmetingen; 1 x 1,6m (60 cellen) en 1 x 2,0m (72 cellen). Ook de kleur van de panelen kan verschillen; blauw = polykristallijn, zwart = monokristallijn. Het vermogen van 1 cel is sinds de eerste productie in 1955 sterk toegenomen door verbetering van techniek. Relatief nieuw zijn Bi-Facial zonnepanelen, waarbij de zonnecel ook aan de achterzijde wordt gebruikt. Dit levert een hoger vermogen / rendement op. Bij de keuze van panelen is de mate van circulariteit bij de productie en afvalverwerking een aandachtspunt.

Plaatsing van de panelen: stellages en tafels

In een veldopstelling worden zonnepanelen aan elkaar geschakeld in serie en geplaatst op een stellage: de tafels. Deze tafels worden meestal op een minimale hoogte van 60cm boven maaiveld geplaatst. Dit om te voorkomen dat kruiden en grassen een schaduw werpen op de panelen of dat spatwater de panelen vervuilt. Ze kunnen ook hoger geplaatst worden zodat er bijvoorbeeld klein vee onderdoor kan lopen. Panelen kunnen ook direct op de ondergrond/bodem geplaatst worden door de aanleg van ‘ribbels’. Zo zijn de -vaak minder fraaie- achterkanten van panelen niet zichtbaar.

De zonnepanelen worden meestal in “landscape” (lange zijde horizontaal) geplaatst. Afhankelijk van de maximaal toegestane bouwhoogte worden een aantal zonnepanelen boven elkaar op een tafel gemonteerd. Doorgaans worden 16 tot 20 panelen (afhankelijk van het vermogen) in serie geschakeld en gezamenlijk aangesloten op een omvormer. Deze omvormer wordt soms aan de tafel/stellage gemonteerd, soms op een collectieve locatie in het zonneveld.

Hoogte en onderlinge afstand

De hoek waarin de panelen staan en het aantal rijen panelen bovenop elkaar bepalen de maximale hoogte van de tafel. Basisprincipe is dat hoe meer rijen boven elkaar op 1 stellage zijn geplaatst, des te lager de investeringskosten zijn. Dit is gunstig voor de businesscase. Het type landschap is medebepalend voor de wijze van inpassing en daarmee de maximale bouwhoogte. Bepaal in hoeverre het gewenst / noodzakelijk is dat je over de panelen heen kan kijken.

Tussen de tafels wordt ruimte vrijgehouden om schaduwwerking van de ene tafel op de andere tafel te voorkomen. Dit is met name het geval voor panelen die op zuid zijn georiënteerd. De tussenruimte wordt ook gebruikt om onderhoud aan de panelen uit te kunnen voeren. De panelen moeten jaarlijks worden gewassen en eventuele uitvallende onderdelen moeten kunnen worden vervangen. De breedte van de tussenruimte staat in verhouding tot de hoogte van de panelen. Een standaard vuistregel is dat de tussenafstand 1,5 x de hoogte van de panelen is. Hiermee vangen de onderste zonnepanelen van de eerstvolgende rij alleen in de wintermaanden iets schaduw. Door de rijen op grotere onderlinge afstand te plaatsen ontstaat ruimte voor meervoudig ruimtegebruik en biodiversiteit.. Dit heeft invloed op het projectrendement.

Effecten van zonneparken op natuur en biodiversiteit

Grondgebonden zonneparken kunnen effecten hebben op natuur, biodiversiteit en diensten die de natuur levert. Of die effecten positief of negatief zijn, hangt af van de uitgangssituatie en de inrichting van het zonnepark. Op percelen met oorspronkelijk weinig natuurwaarde, zoals bouwpercelen, sommige percelen langs infrastructuur of intensief beheerde landbouwgrond is het mogelijk om in combinatie met een zonnepark een plus voor de natuur te realiseren. Op percelen met een hoge natuurwaarde zal het zonnepark vooral negatieve effecten hebben. De belangrijkste effecten hangen samen met ruimtebeslag, verminderde lichtinval en veranderingen in de waterhuishouding en beheer. Het is mogelijk om bij het ontwerp en de inrichting van het zonneveld natuurontwikkeling een plek te geven of compenserende/mitigerende maatregelen te treffen.

Zuid- en oost/west opstellingen

Panelen kunnen in zuid-opstelling of in oost/west opstelling geplaatst worden. Een zuid-opstelling levert een hoger rendement per paneel, maar wel een piekproductie op het moment dat het energieverbruik juist relatief laag is. Daarmee geeft deze opstelling een hogere belasting voor het elektriciteitsnet. Panelen kunnen ook in oost-west opstelling geplaatst worden. Dit levert minder rendement per paneel, maar wel een gelijkmatiger productie van energie gedurende de dag. Dit sluit beter aan bij de energiebehoefte.

Per hectare kan een oost-west opstelling een hoger rendement opleveren, omdat het perceel intensiever kan worden belegd met zonnepanelen. Er is dan wel minder ruimte voor medegebruik van het perceel, zoals bijvoorbeeld natuur. Ook het beeld is anders en het maaiveld wordt grotendeels afgedekt, met mogelijk grote gevolgen voor het bodemleven (geen regenwater, zonlicht e.d.). Oost-west opstellingen halen een hogere efficiëntie bij een wat flauwere hellingshoek waardoor het mogelijk is om een lagere opstelling te realiseren. Bij een zuidopstelling is het zicht op de achterkanten/onderkanten van de tafels een belangrijk aandachtspunt.

Oriëntatie van de panelen ten opzichte van de zon

Een maximaal rendement wordt behaald als panelen pal op het zuiden worden georiënteerd. Bij een oriëntatie tot 45º ten opzichte van het zuiden is het rendement nog circa 95%. Dit maakt het mogelijk om de rijen panelen uit te lijnen met de kavelrichting, ook als die niet zuiver zuid-georiënteerd zijn.

Ook de hoek waaronder het paneel is geplaatst bepaalt de opbrengst. De efficiëntie van een paneel is in Nederland het hoogste als deze onder een hoek van circa 35° richting het zuiden staat. Maar een paneel die 10° richting het noorden is georiënteerd heeft ook nog een efficiëntie van 80%.

Er zijn ook systemen met meedraaiende zonnepanelen. Hierbij is de opbrengst per paneel hoger, maar door het extra ruimtebeslag en de kosten voor het draaiend systeem levert dit per hectare geen winst op. In Nederland worden deze systemen nauwelijks worden toegepast.

Bijkomende voorzieningen

Naast de panelen zelf kent een zonneveld een aantal bijkomende elementen zoals de ontsluiting, omvormers, trafo’s, invoed/verzamelstation, hekwerken en camera-systemen. Met name de gebouwen en de hekwerken kunnen sterk bepalend zijn voor het beeld. Hekwerken zijn vaak een eis vanuit de verzekeraar, maar ook landschappelijke oplossingen zoals een brede watergang zijn mogelijk.

Omvang

De omvang van een zonneveld hangt samen met het type net-aansluiting. Om hier een idee bij te krijgen een aantal voorbeelden:

  • Op een aansluiting van 1750 kVa kan een park van maximaal 2 MWp (minimaal 2,5ha) worden aangesloten. Dergelijke parken kennen vaak een marginale businesscase voor grote investeerders vanwege de geringe omvang.. Deze parken zijn wel interessant om op eigen grond te ontwikkelen, met bijvoorbeeld lokale investeerders of door gebruik te maken van de postcoderoosregeling. De afstand tot het aansluitpunt/net is daarbij zeer bepalend.
  • Op een netaansluiting van 10.000 kVa kan een zonnepark van c.a. 15MWp (c.a. 20ha) aangesloten worden. Ook is hierbij de afstand tot het aansluitpunt van belang zodat de kosten voor de kabel niet te veel op de businesscase drukken. Vanwege het schaalvoordeel en daarmee lagere inkoopkosten en gemiddeld lage vaste kosten zijn deze parken bij uitstek interessant voor grotere (internationale) ontwikkelaars en investeerders.
  • Parken groter dan 15 MWp zijn uiteraard ook mogelijk. De aansluiting wordt dan nog meer maatwerk waarbij hogere aansluitkosten gerekend worden.

Opbrengst

De energieopbrengst per hectare van een zonnepark is afhankelijk van de oriëntatie en het aantal panelen per hectare. Als indicatie kan een gemiddelde netto jaarlijkse opbrengst van circa 0,8 MWh per hectare worden aangehouden voor een ‘standaard’ zonneveld met zuid-georiënteerde panelen.

Als er voor een lagere dichtheid wordt gekozen, bijvoorbeeld om meervoudig ruimtegebruik mogelijk te maken is de opbrengst per hectare uiteraard lager. Ter vergelijking: in het recreatieve zonnepark ‘de Kwekerij’ in Hengelo (GLD) zijn 6978 panelen geplaatst op 7,1 hectare wat neerkomt op 0,25 MWh per hectare.