Ingezonden

Kouffeld vs. Weber en het "rendement" van zonnestroom

Reactie op stellingnames van Professor Ir. R.W.J. Kouffeld in het stuk "Reactie op interview professor Weber" in Energie+ nr. 28(5)/september 2008, p. 37, van uitgeverij Æneas (Boxtel).

Gepubliceerd op de website van Energie+, oktober 2008 als "ingezonden brief"

Aangezien het niet waarschijnlijk is dat via de onderaan opgegeven link mijn reactie permanant op de site van Energie+ zal blijven staan, geef ik op deze pagina de reactie integraal weer.

Voor een goed begrip van de strekking van mijn commentaar is het essentieel om de originele gedachtengang van Professor Kouffeld te kennen en de context waarin deze wordt gemaakt. Enkele andere opmerkingen en links vindt u onder de geplaatste brief tekst, ter verdere oriëntatie. Lees eerst de tekst op de oorspronkelijke pagina waarop de uitspraken werden gepubliceerd in Energie+ (september 2008). Klik op onderstaand plaatje voor leesbare uitvergroting.

© Energie+ september 2008
Æneas Uitgeverij

(Ingezonden bijdrage Polder PV, verstuurd dd. 21-10-2008:)

<<< Screendump van ingezonden stuk zoals gepubliceerd op de website van Energie+, oktober 2008. De volledige tekst vindt u tevens op de Polder PV webpagina die u nu leest.

Prof. Kouffeld hanteert in zijn reactie (Energie+ nr. 5 september 2008 pagina 37) het in de PV-business compleet onbekende begrip "vollastuur" om een of andere mystieke "capaciteitsfactor" te kunnen bepalen. Dat mag dan in de klassieke kolen- en kernenergiewereld "gebruik" zijn, bij zonnestroom is het compleet onzinnig om die begrippen te gebruiken. Het enige wat telt zijn de kilowatturen die per km² of ha perceel jaarlijks geoogst kunnen worden (al dan niet in vergelijking met de onvergelijkbare teelt van biomassa). En niet het momentane vermogen of de "beschikbaarheid" (vertaald in een bizarre "capaciteitsfactor"). Ook de SDE regeling voor zonnestroom en de beleidsmensen bij ECN zijn vergiftigd met die onzinnige term "vollastuur" (waardoor er door EZ "gemaximeerd" wordt op 850 kWh/kWp.jaar voor de subsidie uitkering...).

Het "vermogen" van een zonnestroom systeem (uitgedrukt in Watt AC wat door de inverter op het net wordt gezet) is afhankelijk van al dan niet direct instralend of verstrooid zonlicht en is dus per definitie variabel. Uitsluitend op compleet wolkeloze dagen (zeldzaam!) zul je een mooie, gelijkmatig verlopende vermogenscurve krijgen (idealiter een parabool, onvergelijkbaar met output kolencentrale). Normaal is echter een (soms heftig) schommelende output, afhankelijk van het weertype (u vindt prachtige dagelijkse, bijna momentane curves op de website van de Blauwe Hoek in Spijkenisse). Bovendien bereiken zonnestroom modules vrijwel nooit het in het laboratorium vastgestelde nominale DC vermogen (zogenaamde "flashdata" onder STC condities bij 25 graad C, 1.000 W/m² instraling, AM 1,5 spectrum). Vooral in de zonlichtrijke zomer niet, waarbij de module (cel) temperatuur vaak een fors beperkende factor is die de output onder druk zet (met name bij kristallijne Si-technologie). Nominaal vermogen (Duits: Nennleistung) wordt internationaal uitgedrukt in "Wattpeak", afgekort Wp. Dit is echter beslist niet, zoals zeer vaak onterecht wordt gedacht, het "maximale" vermogen van een module (of gecumuleerd: installatie). Omdat onder exceptionele condities (koude luchttemperatuur, tussen regenbuien met witte wolkenranden in het voorjaar, loodrechte instralingshoek rond het middaguur), dat momentane DC vermogen seconden lang fors boven het nominale vermogen kan komen te liggen van de panelen zelf. Momentaan (variabel) en nominaal vermogen (vaste laboratoriumwaarde) zijn fundamenteel verschillende begrippen in de PV-business!

M.a.w.: zonnestroomsystemen werken zelden op "vollast" (bedoeld wordt STC condities!), soms heel kort fors boven hun STC capaciteit, en een aanzienlijk deel van de tijd zelfs op een veel lager niveau dan onder STC condities is bepaald voordat het module de fabriek verliet. 's Nachts is het vermogen en de opbrengst nihil, aard van het beestje. Rekenen met "vollasturen" bij PV is klinkklare kolder.

Ik ben het met Prof. Kouffeld eens dat "rendement" nauwkeurig omschreven moet worden. Echter, het spreken over "vollasturen" zou in dezelfde gedachtegang verboden dienen te worden als het over zonnestroom gaat. Zeker waar het om "productie per jaar" gaat. Gebruikelijk is om te normeren naar het STC vermogen, zodat enige objectivering van de "productie prestatie" van een willekeurig systeem (bij voorkeur dicht bij elkaar staand gezien de verschillen in lokale weerscondities) toegepast kan worden. We spreken dan over een "genormeerde opbrengst" in kilowattuur per opgestelde kWp (STC). In Leiden produceren mijn 108 Wp Shell modules sinds 2001 gemiddeld 947 kWh/kWp.jaar (uitschieter 2003: 1.074 kWh/kWp). Dat is het enige wat telt voor PV-producenten. Een gekunstelde vergelijking met "opbrengst uit biomassa" is niet opportuun, zeker niet als het om de gebouwde omgeving gaat.

Ondertussen blijft de industrie groeien als kool en innoveren dat het een lust is, de vraag naar modules blijft onverminderd gigantisch. Voorspelde jaarproductie voor 2012 (Rogol/Photon Consulting): 52,3 GWp. Ik hoop dat Prof. Kouffeld "Here Comes The Sun" van VPRO’s Tegenlicht heeft gezien…

Tot slot: Prof. Kouffeld schampert over het "apparaatrendement" en stelt dat voor zonnestroom op 15%. Het Amerikaanse SunPower verkoopt al een paar jaar zonnestroom panelen met een module omzettingsrendement van 17-18%, en hun high-power 315 Wp (STC) modules hebben al een rendement van 19,3%.

Met vriendelijke groet,

Peter Segaar/Polder PV
Leiden

http://www.aeneas.nl/energieplus/Homepage.html#(Ingezondenbrief)

Zie ook "vollastuur" toelichting op de uitmuntende Basics pagina van Wind Service Holland, onder "termen"!!

Achtergrond informatie en bronnen

Ik stuurde met mijn brief ook wat achtergrond info mee naar Energie+

(a) berekening kWh opbrengst per vierkante meter (totaal, incl. niet door installatie bezette ruimte) per jaar van een ouder zonnestroompark in Beieren (NB: in Spanje staan alweer veel efficiëntere parken, technologische innovatie gaat dagelijks verder):

Rekenvoorbeeld (data uit prospectus Deutsche Structured Finance)

Solar Park Bavaria, 10,08 MWp nominale (opgestelde) capaciteit, ingebruikname 2004 (3 deelparken)
Opbrengstverwachtingen aan zonnestroom (AC ingevoed op het openbare net) liggend tussen de 26,7 en 32,5 kWh/m².jaar
(voorbeeld: 6.660.396 kWh daadwerkelijke, fysieke productie van 211.200 m² Mühlhausen (31,5 kWh/m².jaar), grootste deelpark van 6,27 MWp)
Een-assig zonvolgende monokristallijne zonnepanelen van 175 Wp (conventioneel, er zijn inmiddels veel betere, krachtiger modules), in rijen zonder grondverharding met grazende schapen (grazig terrein, trackers op afstand van elkaar gemonteerd, dus veel tussenruimte en ruimte om het park heen). Park wordt na 20 jaar afgebroken (EEG feed-in periode).

Hoeveel kan de beste biomassa optie per vierkante meter 20 jaar lang aaneengesloten aan kWh per jaar genereren op een vergelijkbare lokatie in Beieren (Mühlhausen globale instraling in het modulevlak is 1.334 kWh/m²)? Dat is volgens mij de relevante vraag die beantwoord dient te worden. Niet de enige trouwens, want eigenlijk zou je naar complete Life Cycle Analysis moeten, EROEI berekeningen etc. Bijvoorbeeld niet in bovenstaand verhaal zit het verbruik voor de aandrijving, ventilatie van de omvormer ruimte e.d. (is als ik goed gezien heb 0,2% van de opbrengsten in Euro, dus vrij marginaal, moet echter in complete LCA meegenomen worden). Kan een heel nummer mee gevuld worden is mijn inschatting. Ik zou gaarne zien dat Energie+ Prof. Weber en Prof. Rabbinge van Univ. Wageningen (zie ook eerste twee links) hierover nader aan de tand gaat voelen... Ik ben beslist geen "tegenstander" van (schone) biomassa in energieteelt, mits er geen verdringing van voedselgewassen e.d. optreedt. Maar op een KNAW symposium in 2007 was de meerderheid van de wetenschappers overtuigd van het feit dat er een forse hoeveelheid grote problemen zijn rond de grootschalige inzet ervan in energieteelt, waarvoor een oplossing nog veraf lijkt.

(b) referenties n.a.v. mijn bijdrage:

Bronnen:
1 http://www.polderpv.nl/nieuws_DE16.htm#12dec2007_KNAW_symposium
2 http://www.polderpv.nl/nieuws_DE16.htm#18dec2007_biofuels_voordrachten
3 http://www.polderpv.nl/nieuws_PV31.htm#15juli2008_Concentrix_23pct_rendement (systeemrendement in Sevilla met concentrator modules geeft de nog grotere potentie van geconcentreerd zonlicht in combinatie met fotovoltaïsche omzetting weer)
4 Photon 10/2008: 64-93. "Der Preiskampf ist eröffnet" (ontwikkelingen tracker technologie, nog meer opbrengst uit dezelfde oppervlakte aan opgesteld fotovoltaïsche capaciteit)
5 http://www.polderpv.nl/seizoenseffecten1.htm#LOVS93Wp (bijna optimale vermogenscurves bij het "oude" Shell-systeem van Polder PV op vrijwel wolkeloze dagen, die zelden voorkomen; let op dat het nominale (STC) vermogen van deze modules, 93 Wp, nooit op dat soort dagen gehaald wordt door opwarming van de modules, en ook vrijwel nooit op niet wolkeloze dagen)
6 http://www.photonconsulting.com/solar_annual_2008.php#ExecutiveSummary (meest recente PV markt voorspellingen van Michael Rogol cs. van Photon Consulting, een van de best ingelichte analisten ter wereld)