by Joost |
Geupdate op: augustus 13, 2021
by Joost |
Geupdate op: augustus 13, 2021 Voordelen van het gebruik van hernieuwbare energie en de ontwikkeling wereldwijd.
Windturbines en zonnepanelen komen steeds vaker voor. Maar waarom?
Wat zijn de voordelen van hernieuwbare energiebronnen en hoe verbeteren ze onze gezondheid, ons milieu en onze economie?
Dit artikel onderzoekt de vele positieve effecten van schone energie, waaronder de voordelen van wind, zon, geothermie, hydro-elektriciteit en biomassa.
Zie ook ons artikel over verschillende voorbeelden van duurzame energiebronnen en wat je thuis kunt doen. Ben je op zoek naar een goede duurzame energieleverancier? In onze handige vergelijkingstool kun je direct de prijzen vergelijken van alle aanbieders van groene stroom:
Menselijke activiteit belast onze atmosfeer met koolstofdioxide en andere broeikasgasemissies. Deze gassen werken als een deken die warmte vasthoudt.
Het resultaat is een web van significante en schadelijke effecten, van sterkere, frequentere stormen tot droogte, zeespiegelstijging en uitsterven van diersoorten.
In de Verenigde Staten komt ongeveer 29 procent van de opwarming van de aarde uit de elektriciteitssector en andere landen, zoals in Europa, zitten hier niet ver vanaf.
De meeste van die emissies komen van fossiele brandstoffen zoals steenkool en aardgas. Wil je hier nog meer over weten, dan kun je mijn artikel lezen over fossiele brandstoffen met daarin alles uitgelegd over het gebruik en de winning ervan, plus heel veel informatie over de problematiek rondom het gebruik ervan.
Koolstofdioxide (CO2) is het meest voorkomende broeikasgas, maar andere luchtverontreinigende stoffen – zoals methaan – veroorzaken ook opwarming van de aarde.
Verschillende energiebronnen produceren verschillende hoeveelheden van deze verontreinigende stoffen. Om vergelijkingen gemakkelijker te maken, gebruiken we een koolstofdioxide-equivalent of CO2e: de hoeveelheid koolstofdioxide die nodig is om een vergelijkbare hoeveelheid opwarming te produceren.
De meeste duurzame energiebronnen produceren daarentegen weinig tot geen opwarming van de aarde.
Zelfs wanneer de “levenscyclus” -emissies van groene energie worden meegerekend (dwz de emissies uit elke fase van de levensduur van een technologie – productie, installatie, bedrijf, buitenbedrijfstelling), zijn de emissies van de opwarming van de aarde die verband houden met duurzame energie minimaal.
De vergelijking wordt duidelijk als je naar de cijfers kijkt.
Duurzame elektriciteitsopwekking uit biomassa kan een breed scala aan opwarming van de aarde hebben, afhankelijk van de bron en of deze al dan niet duurzaam wordt gewonnen en geoogst.
Door het aanbod van hernieuwbare energie te vergroten, zouden we koolstofintensieve energiebronnen kunnen vervangen en de uitstoot van broeikasgassen in Nederland aanzienlijk verminderen.
De lucht- en watervervuiling die wordt uitgestoten door kolen- en aardgascentrales houdt verband met ademhalingsproblemen, neurologische schade, hartaanvallen, kanker, voortijdige sterfte en tal van andere ernstige problemen.
De vervuiling treft iedereen: een studie van Harvard University schatte de levenscycluskosten en de gevolgen voor de volksgezondheid van steenkool op naar schatting $ 74,6 miljard per jaar in Amerika.
Dat komt overeen met 4,36 cent per geproduceerd kilowattuur elektriciteit, ongeveer een derde van het gemiddelde elektriciteitstarief voor een typisch huishouden.
De meeste van deze negatieve gezondheidseffecten komen van lucht- en watervervuiling die technologieën voor schone energie gewoon niet produceren.
Wind-, zonne- en hydro-elektrische systemen genereren elektriciteit zonder bijbehorende luchtvervuilingsemissies.
Geothermische en biomassasystemen stoten enkele luchtverontreinigende stoffen uit, hoewel de totale luchtemissies over het algemeen veel lager zijn dan die van kolen- en aardgasgestookte elektriciteitscentrales.
Bovendien hebben wind- en zonne-energie in wezen geen water nodig om te werken en vervuilen ze dus niet de watervoorraden of belasten ze de voorraad door te concurreren met landbouw, drinkwater of andere belangrijke waterbehoeften.
Fossiele brandstoffen kunnen daarentegen een aanzienlijke invloed hebben op de watervoorraden: zowel kolenmijnbouw als aardgasboringen kunnen bronnen van drinkwater vervuilen, en alle thermische energiecentrales, inclusief die aangedreven door kolen, gas en olie, onttrekken en verbruiken water voor koeling.
Biomassa en geothermische centrales, zoals kolen- en aardgasgestookte elektriciteitscentrales, kunnen water nodig hebben voor koeling.
Waterkrachtcentrales kunnen rivierecosystemen zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts van de dam verstoren.
Sterke wind, zonnige luchten, overvloedige plantenmaterie, warmte van de aarde en snel stromend water kunnen elk een enorme en constant bijgevulde hoeveelheid energie leveren.
Een relatief klein deel van de Nederlandse elektriciteit komt momenteel uit deze bronnen, maar dat kan veranderen: studies hebben herhaaldelijk aangetoond dat duurzame energie een aanzienlijk deel van de toekomstige elektriciteitsbehoeften kan opleveren, zelfs na rekening te houden met mogelijke beperkingen.
In feite heeft een groot, door de overheid gesponsord onderzoek aangetoond dat schone energie ergens tussen de drie en 80 keer het niveau van 2013 kan bijdragen, afhankelijk van aannames.
Vergeleken met fossiele brandstoftechnologieën, die doorgaans gemechaniseerd en kapitaalintensief zijn, is de industrie voor hernieuwbare energie arbeidsintensiever.
Zonnepanelen hebben mensen nodig om ze te installeren en windparken hebben technici nodig voor onderhoud.
Dit betekent dat gemiddeld meer banen worden gecreëerd voor elke eenheid elektriciteit die wordt opgewekt uit hernieuwbare bronnen dan uit fossiele brandstoffen.
Duurzame energie ondersteunt al duizenden banen in Nederland. Daarnaast zijn er talloze fabrieken die onderdelen voor windturbines, en windenergieprojectinstallaties produceren.
Andere technologieën voor hernieuwbare energie hebben nog meer werknemers in dienst. De zonne-industrie heeft de meeste werknemers in dienst, waaronder banen in zonne-installatie, productie en verkoop, een toename van 25% jaar op jaar.
Meer steun voor duurzame energie zou nog meer banen kunnen creëren.
Uit de Union of Concerned Scientists-studie uit 2009 bleek dat een dergelijk beleid meer dan drie keer zoveel banen zou opleveren als het produceren van een equivalente hoeveelheid elektriciteit uit fossiele brandstoffen (Amerikaanse studie).
Naast de banen die rechtstreeks in de sector van duurzame energie worden gecreëerd, kan groei in schone energie positieve economische “rimpeleffecten” veroorzaken.
Industrieën in de toeleveringsketen van hernieuwbare energie zullen bijvoorbeeld profiteren, en niet-verbonden lokale bedrijven zullen profiteren van een hoger inkomen van huishoudens en bedrijven.
Lokale overheden profiteren ook van schone energie, meestal in de vorm van onroerendgoed- en inkomstenbelastingen en andere betalingen van eigenaren van duurzame energieprojecten.
Eigenaren van het land waarop windprojecten worden gebouwd, ontvangen vaak leasebetalingen variërend van €3.000 tot €6.000 per megawatt geïnstalleerd vermogen, evenals betalingen voor stroomlijnen en doorgangsrechten.
Ze kunnen ook royalty’s verdienen op basis van de jaarlijkse inkomsten van het project.
Boeren en grondeigenaren kunnen nieuwe bronnen van aanvullend inkomen genereren door de productie van grondstoffen voor biomassa-energiecentrales.
Duurzame energie levert momenteel betaalbare elektriciteit in het hele land en kan de energieprijzen in de toekomst helpen stabiliseren.
Hoewel duurzame installaties vooraf investeringen vereisen, kunnen ze vervolgens tegen zeer lage kosten werken (voor de meeste technologieën voor schone energie is de “brandstof” gratis).
Als gevolg hiervan kunnen prijzen voor hernieuwbare energie in de loop van de tijd zeer stabiel zijn.
Bovendien zijn de kosten van technologieën voor hernieuwbare energie gestaag gedaald en zullen ze naar verwachting nog meer dalen.
De gemiddelde prijs om zonne-energie te installeren is bijvoorbeeld tussen 2010 en 2017 met meer dan 70 procent gedaald.
De kosten voor het opwekken van elektriciteit uit wind daalden met 66 procent tussen 2009 en 2016. De kosten zullen waarschijnlijk nog verder dalen naarmate markten ouder worden en bedrijven steeds meer profiteren van schaalvoordelen.
De prijzen van fossiele brandstoffen kunnen daarentegen sterk variëren en zijn onderhevig aan aanzienlijke prijsschommelingen.
Er was bijvoorbeeld een sterke stijging van de kolenprijzen als gevolg van de stijgende wereldwijde vraag vóór 2008, daarna een snelle daling na 2008 toen de wereldwijde vraag daalde.
Evenzo schommelden de aardgasprijzen sinds 2000 sterk.
Het gebruik van meer hernieuwbare energie kan de prijzen van en de vraag naar aardgas en kolen verlagen door de concurrentie te vergroten en onze energievoorziening te diversifiëren.
En een verhoogde afhankelijkheid van hernieuwbare energie kan consumenten helpen beschermen wanneer de prijzen voor fossiele brandstoffen stijgen.
Hernieuwbare energiebronnen staan voor grote obstakels. Sommige zijn inherent aan alle nieuwe technologieën, anderen zijn het resultaat van een scheef reguleringskader en markt.
Wind en zon zijn minder vatbaar voor grootschalige storingen omdat ze gedistribueerd en modulair zijn. Gedistribueerde systemen zijn verspreid over een groot geografisch gebied, dus een zwaar weergebeurtenis op één locatie zal de stroomtoevoer naar een hele regio, zoals de hele Europese Unie, niet onderbreken.
Modulaire systemen zijn samengesteld uit talloze individuele windturbines of zonnepanelen. Zelfs als sommige apparatuur in het systeem is beschadigd, kan de rest normaal blijven werken.
Waterschaarste is een ander risico voor niet-hernieuwbare energiecentrales.
Steenkool-, nucleaire en veel aardgascentrales zijn afhankelijk van voldoende water om te koelen, wat betekent dat ernstige droogte en hittegolven de opwekking van elektriciteit in gevaar kunnen brengen.
Wind- en zonne-fotovoltaïsche systemen hebben geen water nodig om elektriciteit op te wekken en kunnen betrouwbaar werken in omstandigheden waarbij anders een installatie op fossiele brandstoffen moet worden gesloten.
Het risico op verstorende gebeurtenissen zal in de toekomst ook toenemen naarmate droogtes, hittegolven, intensere stormen en steeds ernstiger bosbranden frequenter worden door de opwarming van de aarde – waardoor de behoefte aan veerkrachtige, schone technologieën toeneemt.
Zonne-energie en wind verplaatsen zich van mainstream naar voorkeur.
Technologische innovatie, kostenefficiëntie en de toenemende vraag van consumenten zorgen ervoor dat hernieuwbare energiebronnen, met name wind en zon, de voorkeur genieten als energiebronnen.
We onderzoeken zeven trends die deze transformatie aansturen en het is belangrijk dat de sector realistische verwachtingen neerzet over deze ontwikkelingen.
Duurzame energie werd pas onlangs erkend als een “mainstream” energiebron, maar wordt nu snel de voorkeur.
Een krachtige combinatie van het mogelijk maken van de technologie en vraagtrends, duidelijk zichtbaar in meerdere ontwikkelde en ontwikkelingslanden wereldwijd, helpt zonne- en windenergie op gelijke voet te komen met conventionele bronnen, en te winnen.
De vraag van energieconsumenten is meestal samengevoegd rond drie doelen die de eerste drie trends mogelijk hebben gemaakt om hernieuwbare energie het beste bereikbaar te maken.
Met verschillende gradaties van nadruk op elk doel, zoeken consumenten naar de meest betrouwbare, betaalbare en milieuvriendelijke energiebronnen.
De belangrijkste consumenten zijn:
Deze trends zullen zich waarschijnlijk blijven versterken door twee elkaar versterkende deugdzame cirkels.
De inzet van nieuwe technologieën zal de kosten verder verlagen en de integratie verbeteren. Dit zal een groeiend aantal energieconsumenten in staat stellen hun gewenste energiebron aan te schaffen en nationale energietransities over de hele wereld te versnellen.
Duurzame energie kan het beste voldoen aan de vraag naar betrouwbare, betaalbare en milieuvriendelijke energie enablers.
Langdurige obstakels voor een grotere inzet van hernieuwbare energiebronnen zijn weggenomen, dankzij de drie factoren:
Eens afgedaan als te duur om verder te gaan dan nichemarkten, kunnen zon en wind nu conventionele bronnen op prijs verslaan terwijl ze in toenemende mate vergelijkbaar zijn met hun prestaties.
Het idee dat duurzame energiebronnen veel integratieproblemen hebben die oplossingen nodig hebben, is omgekeerd: de integratie van zon en wind begint netproblemen op te lossen.
Ten slotte wachten duurzame energiebronnen niet langer op het volwassen worden van ondersteunende technologieën, maar grijpen ze in plaats daarvan op geavanceerde technologieën om conventionele bronnen voor te blijven.
De snelheid van zonne- en windinzet en hun sterk dalende kostencurves hebben zelfs de meest optimistische spelers in de industrie en waarnemers verrast.
Vooruitlopend op projecties en ondanks aanhoudende tegenstellingen, zijn wind- en zonne-energie concurrerend geworden met conventionele opwekkingstechnologieën op de wereldwijde topmarkten, zelfs zonder subsidies.
Wind en zon hebben de netprijspariteit bereikt en komen dichter bij de prestatiepariteit met conventionele bronnen.
Steeds betaalbaardere batterijopslag en andere innovaties helpen de effecten van wind en zon op elk moment van de dag mogelijk te maken, waardoor ze meer van de betrouwbaarheid krijgen die nodig is om te concurreren met conventionele bronnen.
Vanuit een prijsperspectief is wind op land de goedkoopste energiebron ter wereld voor energieopwekking geworden.
Grootschalige zonne-parken staan dicht op de hielen van de prijs van wind: het is de op een na goedkoopste energiebron.
Zonne-energie heeft het prijsniveau van niet-duuzaam bereikt in alle grote markten behalve Japan, een van de duurste zonnemarkten ter wereld, voornamelijk vanwege de hoge kapitaalkosten.
In de Verenigde Staten zijn de laagste kosten in de zuidwestelijke staten en Californië en wereldwijd heeft Australië de laagste kosten voor zonne-opwekking.
Upgraden of ‘repowering’ van windturbines in de ontwikkelde wereld trekt ook de gemiddelde kosten naar beneden door capaciteitsfactoren te verhogen.
Bovendien kunnen de kosten van de ontwikkelingswereld dalen als wereldwijde ontwikkelaars en internationale organisaties samenwerken om projectontwikkeling te vergemakkelijken.
Dergelijke partnerschappen helpen de dissonantie van hulpbronnen op te lossen die wordt veroorzaakt door het feit dat Japan, Duitsland en het Verenigd Koninkrijk enkele van de armste zonnebronnen hebben, maar wereldleiders op het gebied van zonne-energie zijn, terwijl respectievelijk Afrika en Zuid-Amerika de grootste zonne- en windbronnen hebben, maar deze blijven grotendeels ongebruikt.
De kosten van nieuwe zonne- en windinstallaties kunnen uiteindelijk niet alleen lager zijn dan de kosten van nieuwe conventionele installaties, maar ook lager dan de kosten om bestaande installaties wereldwijd te blijven exploiteren.
Dit werd al aangetoond door het winnende bod van Enel vorig jaar om een combinatie van wind-, zonne- en geothermische centrales in Chili te bouwen die stroom zullen verkopen voor minder dan de kosten van brandstoffen voor bestaande kolen- en gasfabrieken.
Offshore wind en concentrerende zonne-energie (CSP) bereiken ook pariteit (gelijke prijs en betrouwbaarheid), met LCOE-bereiken die kruisen met het hogere uiteinde van het bereik van kolen, maar boven het bereik blijven voor een gecombineerde gaswinning.
Offshore wind heeft pariteit bereikt in Duitsland en Denemarken en zal dit in het Verenigd Koninkrijk doen tussen 2025 en 2030 en in China tegen 2024.
De Verenigde Staten hebben slechts één offshore windpark, maar de projectpijplijn groeit, meestal langs de zeer competitieve Noord-Atlantische kust. Naarmate er meer projecten worden ingezet, zal de LCOE van Amerikaanse offshore wind naar verwachting dalen tot niveaus in Europa en China en binnen het volgende decennium pariteit bereiken.
De andere CSP-markten, van hoogste naar laagste capaciteit, zijn Zuid-Afrika, India, Marokko, Verenigde Arabische Emiraten, Algerije, Egypte, China, Australië, Israël, Italië, Thailand, Duitsland en Turkije.
Met de toevoeging van opslag worden wind en zon meer vervoerbaar, waardoor het lang bestaande voordeel van conventionele energiebronnen wordt uitgehold.
Hoewel de kosten van duurzame energie plus opslag hoger zijn, kunnen ze capaciteit en aanvullende netwerkservices bieden die ze waardevoller maken.
Hernieuwbare energiebronnen gecombineerd met opslag bereiken ook een vergelijkbare prijs als fossiel, aangezien de kosten voor lithium-ionbatterijen sinds 2010 bijna 80 procent zijn gedaald en de penetratie van zonne-energie is toegenomen.
Alle grote zonnemarkten hebben grootschalige projecten met opslag.
In het geval van zelf-opwekking wordt prijspariteit bereikt wanneer zelf-opwekking goedkoper wordt dan elektriciteitsrekeningen voor de consument.
Commerciële zonne-PV heeft niet-gesubsidieerde pariteit bereikt in delen van alle topzonemarkten die netpariteit hebben, behalve India.
Waar voorheen nog incentives zoals belastingkredieten en netto-meting nodig waren om het de investering waard te maken, hebben residentiële zonne-PV ook al zelfstandig hun terugverdientijd verlaagd en zijn ze verplicht voor nieuwbouw.
Zonne-installateurs combineren in toenemende mate batterijopslag met residentiële zonne-energie. Nederlandse huiseigenaren hebben in het eerste kwartaal van 2018 evenveel residentiële opslagsystemen geïmplementeerd als in de afgelopen drie jaar gecombineerd. Kijk eens voor een gratis offerte hier bij onze partner wat het jou kan opleveren.
In theorie, omdat zonne-energie en wind nul marginale opwekkingskosten hebben, vervangen ze duurdere generatoren en verlagen ze de elektriciteitsprijzen.
In de wereldwijde praktijk heeft de inzet van zonne-energie de middagpieken afgevlakt, terwijl de wind de nachtelijke prijzen heeft verlaagd.
De onderling verbonden Deense en Duitse netten zijn momenteel twee van de meest betrouwbare ter wereld. Europese gegevens tonen aan dat ongeplande stroomuitval een minderheid vormt van winduitval op land en op zee, terwijl de meeste uitval van kolen- en gasfabrieken ongepland zijn.
Wind op land heeft minder en kortere uitval en herstelt sneller dan enige andere energiebron. In gevallen waarin extreme weersomstandigheden de veerkracht van het net hebben getest, compenseerden hernieuwbare energiebronnen voor op brandstof gebaseerde hulpbronnen.
Wind en zon kunnen belangrijke netwerkactiva worden. Intermitterende hernieuwbare energiebronnen helpen al om het net in evenwicht te brengen.
In combinatie met slimme omvormers kunnen wind en zonne-energie veel sneller opschalen dan conventionele installaties en stabiliseren het net, zelfs nadat de zon ondergaat en de wind stopt.
Nieuwe technologieën met automatisering, kunstmatige intelligentie (AI) en blockchain, evenals geavanceerde materialen en productieprocessen, kunnen de inzet van duurzame energie versnellen.
De technologieën variëren van stroomlijning van de productie en werking van hernieuwbare energiebronnen (automatisering en geavanceerde productie) tot optimalisatie van het gebruik ervan (AI bij weersvoorspelling), verbetering van de markt voor hernieuwbare energiebronnen (blockchain) en transformatie van de materialen van zonnepanelen en windturbines ( geavanceerde materialen).
Deze technologieën ondersteunen de vorige twee trends door de kosten verder te verlagen en de integratie te vergemakkelijken.
Automatisering zorgt voor een drastische besparing van tijd en kosten voor de productie en exploitatie van zonne- en windmolens.
FirstSolar automatiseerde vorig jaar zijn Amerikaanse productiefabriek en verdrievoudigde de grootte van zijn panelen tegen een prijs waar zijn Chinese concurrenten 30 procent boven zaten door de productie te transformeren van een honderdstaps, meerdaags proces naar een proces dat slechts een paar stappen en uren duurt.
Automatisering heeft ook belangrijke operationele implicaties voor offshore wind, wat zorgt voor meer geplande onderhoudsuitval per geïnstalleerde GW dan elke andere generatietechnologie.
In juli heeft ’s werelds grootste offshore windpark volledig geautomatiseerde drones ingezet en de inspectietijd verkort van twee uur tot 20 minuten.
Vooruitkijkend zullen kruipende robots die momenteel worden ontwikkeld geautomatiseerde microgolf- en ultrasone inspecties van de interne structuur en materialen in zonnepanelen en windturbines mogelijk maken.
Geautomatiseerde processen verzamelen gegevens die AI kan helpen analyseren voor voorspellende en prescriptieve doeleinden.
AI stemt de weersvoorspelling af om het gebruik van hernieuwbare bronnen te optimaliseren. Weersvoorspelling is een belangrijk onderdeel bij de integratie van hernieuwbare energiebronnen, omdat het weer de beschikbaarheid van wind- en zonne-energiebronnen en hun verbruik bepaalt.
Op een koude winderige dag kan zowel het aanbod als de vraag naar windenergie toenemen, terwijl bij een winderige nacht het aanbod en de onveranderde vraag kunnen toenemen.
Een AI-systeem kan satellietbeelden, metingen van weerstations, historische patronen en gegevens van windturbine- en zonnepaneelsensoren verwerken om het weer te voorspellen, de voorspellingen vergelijken met de realiteit en zijn model aanpassen via machine learning om steeds nauwkeurigere voorspellingen te produceren.
Hier is een video van The Energy Thought Summit over machine learning in de energie-markt:
AI-systemen kunnen honderden terabytes aan gegevens verwerken en zorgen voor frequente voorspellingen op een zeer gedetailleerd niveau.
Nationale voorspellingssystemen in de leidende zonne- en windmarkten hebben AI geïntegreerd en zorgen voor aanzienlijk verbeterde nauwkeurigheid en kostenbesparingen voor operators.
Bijvoorbeeld, het op AI gebaseerde Sipreolico, het nationale windvoorspellingssysteem van Spanje, halveerde het aantal fouten in 24-uursvoorspellingen in zeven jaar werking.
Hyperlocal AI-voorspellingsmodellen kunnen nu bijna overal in een week worden geïmplementeerd.
Bovendien werkt IBM momenteel samen met het Amerikaanse National Center for Atmospheric Research om het eerste wereldwijde weersvoorspellingsmodel te ontwikkelen, dat AI-capaciteit naar achtergestelde markten zal brengen.
Een andere technologie die kan profiteren van achtergestelde markten is blockchain. De reden voor blockchain is aantrekkelijk voor certificaten van energieattributen.
De elektriciteitssector staat bol van mogelijke toepassingen voor blockchain.
Een van de duidelijkste use cases zijn de markten voor energieattributencertificaten (EAC) – voornamelijk certificaten voor hernieuwbare energie (REC’s) in de Verenigde Staten en garanties van oorsprong (GO’s) in Europa.
EAC’s zijn conceptueel eenvoudig: elk energiekredietcertificaat certificeert 1 MWh verhandelbare duurzame elektriciteitsproductie. Het trackingproces omvat echter een complex, duur en tijdrovend samenspel van meerdere partijen dat wordt blootgesteld aan fraude.
Door een gedeelde en vertrouwde hoofdlijst van alle transacties te bieden, maakt blockchain de behoefte aan registeraanbieders, makelaars en externe verificatie overbodig.
Het geautomatiseerde proces kan transparant, goedkoop, snel en toegankelijk voor kleine spelers worden.
Blockchain-EAC’s zouden ook helpen bij het oplossen van de vele vertrouwen- en bureaucratische hindernissen die vooral acuut zijn in ontwikkelingslanden, die moeite hebben gehad om EAC-markten van de grond te krijgen.
Perovskite en 3D-printing zijn klaar om een revolutie teweeg te brengen in de zonne- en windindustrie. Perovskite is sinds de introductie de snelst ontwikkelende zonnetechnologie, waardoor efficiëntiewinsten werden behaald die silicium meer dan een halve eeuw in minder dan tien jaar kostten.
In juni 2018 toonde een Britse en Duitse startup een recordomzettingsgraad van 27,3 procent op perovskite -op silicium tandemcellen in laboratoriumomgevingen, die het laboratoriumrecord van standalone siliciumcellen verslaan.
Belgische onderzoekers bereikten de volgende maand een vergelijkbare efficiëntie en beide beweren dat een efficiëntie van meer dan 30 procent binnen bereik is.
Perovskite heeft een eenvoudiger chemie, het vermogen om een groter lichtspectrum en een hoger efficiëntiepotentieel vast te leggen dan silicium.
Perovskite kan ook op oppervlakken worden gespoten en op rollen worden bedrukt, wat lagere productiekosten en meer toepassingen mogelijk maakt.
Perovskite-modules kunnen al in 2019 worden gecommercialiseerd.
Wat de wind betreft, maakt additieve productie de weg vrij voor het gebruik van nieuwe materialen.
Twee Amerikaanse nationale laboratoria werkten samen met de industrie om de eerste 3D-geprinte windbladmal te vervaardigen, waardoor de prototypekosten en -tijd aanzienlijk werden verlaagd, van meer dan een jaar tot drie maanden.
De volgende grens is het 3D-printen van de bladen zelf.
Dit zou het gebruik van nieuwe combinaties van materialen en ingebedde sensoren mogelijk maken om de kosten en prestaties van de messen te optimaliseren, evenals productie ter plaatse om logistieke kosten en risico’s te elimineren.
Fabrikanten zijn van plan te beginnen met on-demand 3D-printen van reserveonderdelen op windparken om de kosten en stilstandtijd voor reparaties te verminderen.
GE maakt al gebruik van additieve productie om windturbinebladen te repareren en te verbeteren. Fabrikanten investeren veel in deze nieuwe technologieën omdat ze anticiperen op de groeiende vraag naar zonne- en windenergie.
Steden, gemeenschappen, opkomende markten en bedrijven stimuleren in toenemende mate de vraag naar hernieuwbare energiebronnen, omdat ze op zoek zijn naar betrouwbare, betaalbare en steeds schone energiebronnen.
Dankzij de activerende trends zijn zonne- en windenergie nu het best geplaatst om alle drie deze doelen te bereiken.
Slimme duurzame steden (SRC’s) zien hernieuwbare energiebronnen als een integraal onderdeel van hun strategieën voor slimme steden:
SRC’s erkennen dat zonne-energie en wind hun slimme stadsdoelen kunnen voeden.
Het grootste deel van de wereldbevolking woont nu in groeiende steden, waarvan sommige een proactieve ‘slimme’ benadering hebben gevolgd voor het beheer van hun infrastructuur met aangesloten sensortechnologie en data-analyse.
De focus van meer geavanceerde slimme steden ligt op het verbeteren van de levenskwaliteit, het concurrentievermogen en de duurzaamheid.
Zonne-energie en wind staan op het kruispunt van deze doelen omdat ze bijdragen aan vermindering van vervuiling, koolstofarm maken en veerkracht, terwijl schone elektrische mobiliteit, economische empowerment en bedrijfsgroei mogelijk maken.
SRC’s profiteren van deze samenvloeiing.
De grootste SRC’s doen dit door hun bestaande infrastructuur te transformeren, terwijl de nieuwste SRC’s deze helemaal nieuw opbouwen.
SRC’s kunnen worden gedefinieerd als steden met zonne- en / of windenergie en een slim stadsplan met een component voor hernieuwbare energie.
San Diego is de wereldleider. Zonne-energie en wind zijn al goed voor meer dan een derde van de elektriciteitsmix, en de stad heeft een doelstelling van 100 procent hernieuwbare energie in 2035.
San Diego is ook een lokaal aangedreven SRC – terwijl de Amerikaanse overheid terugtrekt van klimaatverbintenissen, heeft San Diego gezworen de inzet van hernieuwbare energiebronnen voortzetten.
De stad heeft ook een ambitieuzere doelstelling voor hernieuwbare energie dan de doelstelling voor de gehele staat Californië.
Ondertussen is de leidende stad in Azië, Jaipur, een nationaal gedreven SRC.
De nationale overheid van India heeft een 100 Smart Cities-missie opgezet die een vereiste voor zonne-energie omvatte.
Jaipur heeft geen hernieuwbare doelstelling, maar zal profiteren van ambitieuze nationale doelstellingen die dit jaar zijn vastgesteld.
Het belangrijkste SRC-initiatief van Jaipur is het op zonne-energie voeden van de infrastructuur op het dak, te beginnen met acht metrostations die overdag volledig op zonne-energie werken.
Ten slotte is de Europese leider Hamburg een lokaal en supranationaal aangedreven SRC.
Hoewel Duitsland geen nationale strategie voor slimme steden biedt of de toegang tot financiering vergemakkelijkt, biedt de Europese Unie veel platforms en financieringsbronnen ter ondersteuning van SRC-initiatieven.
Hamburg heeft deze gebruikt om zichzelf te positioneren als een Europees centrum voor hernieuwbaar onderzoek en bedrijven, naast het inzetten van hernieuwbare energiebronnen.
Deze SRC’s delen de uitdaging van het transformeren van bestaande infrastructuur en systemen naar slimmere, meer duurzame oplossingen.
Greenfield SRC’s worden niet gehinderd door legacy-ontwikkeling, diepgewortelde belangen en administratieve rompslomp en kunnen een modelstad bouwen die de nieuwste technologie laat zien en testen.
Peña Station Next is een aerotropool die wil profiteren van een strategische locatie op een treinstation tussen de bloeiende stad Denver en de groeiende luchthaven, de twee belanghebbenden in dit project.
De 382 hectare grote gemeenschap wordt aangedreven door een eilandbaar zonne-energie op het dak -opslag microgrid eigendom van Xcel Energy en geëxploiteerd door Panasonic, nog twee belangrijke partners in de ontwikkeling van de slimme stad.
Het Nationaal Renewable Energy Laboratory (NREL) werkt ook samen met de stad om een net-nul energie- en CO2-neutraal gemeenschapsplan te helpen creëren.
In Canada is Quayside een Greenfield SRC gelegen in de top-10 SRC van Toronto.
Op het dak en aan de muur gemonteerde zonne-energie zal de 800 hectare grote waterkantbuurt voeden die is ontwikkeld in samenwerking met Alphabet’s Sidewalk Labs.
Eindelijk kondigde de Saoedische kroonprins vorig jaar een plan van US $ 500 miljard aan voor een Greenfield SRC van 10.000 hectare door de Rode Zee genaamd NEOM , met de ambitie om een internationale hub te worden verwant aan Dubai.
Het plan voorziet een stad die volledig draait op zonne- en windenergie in combinatie met opslag, en beschikt over een brug over de zee naar Egypte.
Terwijl greenfield slimme steden van de eerste generatie werden bekritiseerd vanwege hun spookstadaspect, als gevolg van een focus op technologie boven mensen, proberen deze nieuwe SRC’s in het bestaande stedelijke weefsel te weven, met Peña Station als een “levend laboratorium” voor Denver, Quayside als een ‘model duurzame wijk’ voor Toronto en NEOM als een ‘connectiviteitshub’ voor Azië en Afrika.
Zonne- en windenergie zijn een integraal onderdeel van hun plannen. Hoewel Peña Station en Quayside kleine SRC’s zijn, kunnen ze het bewijs leveren van concepten voor technologieën en bedrijfsmodellen die vervolgens kunnen worden geschaald in grote steden.
NEOM kan hetzelfde doen op een veel grotere schaal. Met zoveel vrijheid is de uitdaging voor greenfield SRC’s om de opties te beperken tot een combinatie die het ontdekken waard is.
Greenfield-hernieuwbare projecten zijn ook essentieel voor gebieden die niet zijn aangesloten op een elektriciteitsnet en kunnen straks wellicht geheel zelfvoorzienend waar dan ook ter wereld worden opgezet.
In off-grid-gebieden kan hernieuwbare energie uit de gemeenschap voor optimale elektrificatie zorgen.
Community-energie in off-grid-gebieden kan worden gedefinieerd als partnerschappen die eigendom zijn van de gemeenschap en die elektrificatie mogelijk maken en winst in de gemeenschap opnieuw investeren.
Projecten bestaan meestal uit zonne-plus-opslag microgrids in plattelandsgebieden met voldoende bevolkingsdichtheid.
De belangrijkste drijfveer voor microgrids op zonne-energie is hun kosteneffectiviteit ten opzichte van microgrids op brandstof, een netuitbreiding om de kleine gemeenschap wel aan te sluiten op het nationale net, kerosinelampen of dieselgeneratoren.
Duurzame microgrids zijn over het algemeen ook betrouwbaarder dan de grids in ontwikkelingslanden.
Niet-gouvernementele organisaties (NGO’s) hebben deze communautaire energieprojecten voornamelijk geïnitieerd en gefinancierd.
Het voordeel van community energy ten opzichte van andere elektrificatiemodellen is een sterke community buy-in en empowerment.
Hetzelfde geldt voor veel eilandmarkten en afgelegen gebieden in ontwikkelde landen.
Aan de andere kant streven sommige gemeenschappen in ontwikkelde landen naar duurzame energie uit de gemeenschap als middel om juist van het net af te gaan.
Dit is met name het geval in Australië, waar community-energie sterk groeide in 2017.
In een poging om elektriciteit te genereren die betrouwbaarder, betaalbaarder en schoner is dan wat hun nationale netwerk biedt, ontwikkelen gemeenschappen zoals het Tyalgum Energy Project zelfvoorzienende hernieuwbare microgrids die overtollige stroom terug naar het net zou kunnen verkopen of er volledig van loskoppelen.
In gebieden met ontwikkelde elektrische netwerken biedt gemeenschapsenergie gedeeld eigendom of toegang tot wind- en zonne-energiebronnen.
Onder impuls van een nationale competitie is het Deense eiland Samsø in minder dan tien jaar met succes overgestapt van een volledig fossiele brandstofafhankelijke markt naar een 100 procent duurzame markt met een communautair energiemodel.
Lage kosten, klantvraag naar duurzame energie, en bezorgdheid over veerkracht zorgt voor de sterke vraag naar gemeenschapsenergie.
Veel gemeenschappen die black-outs hebben ondervonden na natuurrampen of zware weersomstandigheden wenden zich tot renewable microgrids in de gemeenschap als een veerkrachttool om kritieke infrastructuur te beschermen.
Dit is het geval in Japan, dat een nationaal veerkrachtplan heeft dat energie uit de gemeenschap ondersteunt.
De zonne- en windindustrie en -markten zijn begonnen en volwassen geworden in de ontwikkelde wereld (gedefinieerd als de 33 OESO-leden met een hoog inkomen), maar hun zwaartepunt is verschoven naar opkomende markten (alle niet-ontwikkelde landen).
In 2013 overtroffen opkomende markten de ontwikkelde wereld in onshore windgroei, en in 2016, zonne-PV groei; in 2017 waren ze goed voor 63 procent van de wereldwijde nieuwe investeringen in duurzame energie, waardoor de investeringskloof groter werd.
Vandaag de dag staat hun cumulatieve capaciteit op het punt om die van de ontwikkelde wereld te overtreffen.
Opkomende markten hebben ertoe bijgedragen dat de kosten van hernieuwbare energiebronnen zijn gedaald, waardoor ze ontwikkelde landen hebben laten groeien in de inzet van hernieuwbare energiebronnen, minder koolstofintensieve ontwikkeling nastreven en innoveren op manieren die ook de ontwikkelde wereld ten goede komen.
Opkomende markten passeren ontwikkelde landen bij de inzet van zonne- en windcapaciteit
Als wereldleider drijft China de opkomst van opkomende markten in de groei van duurzame energie aan. China registreerde de grootste zonne- en windgroei en totale geïnstalleerde capaciteiten in 2017 en is de enige markt boven 100 GW voor beide bronnen.
Alleen al in China was meer dan de helft van de nieuwe zonne-energie-installaties en tweederde van de wereldwijde productie van zonnepanelen in 2017 geproduceerd.
Acht van de tien grootste leveranciers van PV-zonnepanelen zijn Chinees en de top drie Chinese windbedrijven zijn samen goed voor het grootste wind marktaandeel.
Zelfs zonder China stimuleren opkomende markten de groei van duurzame energie en hebben ze het grootste potentieel om toekomstige groei te stimuleren.
Opkomende markten zonder China lopen niet voor op de ontwikkelde wereld in termen van wind- en zonne-capaciteit die jaarlijks wordt toegevoegd, maar het aandeel van China in de toegevoegde capaciteit van opkomende markten daalde van 2016 tot 2017 voor zowel wind als zonne-energie.
India en Turkije verdubbelden hun zonne-capaciteit in 2017, en de eerste verhoogde onlangs zijn reeds verheven doelstelling voor hernieuwbare energie tot 227 GW tegen 2022.
Zonne- en windenergie hebben onlangs een nieuwe drempel overschreden en zijn van een groot deel van de wereld overgestapt van mainstream naar favoriete energiebronnen.
Naarmate zij prijs en prestatiepariteit bereiken met conventionele bronnen, hun vermogen aantonen om netten te verbeteren en in toenemende mate concurrerend te worden via nieuwe technologieën, lossen obstakels en plafonds op.
Reeds als een van de goedkoopste energiebronnen ter wereld, hebben zon en wind nog veel meer te ontwikkelen: de ontplooiingstrends hebben nog niet hun volledige loop gehad.
De kosten blijven dalen en de succesvolle integratie verloopt snel, ondersteund door nieuwe technologieën die nog meer efficiëntie en mogelijkheden bieden.
Ondertussen groeit de vraag naar duurzame energie onvermijdelijk. Zonne- en windenergie komen nu het dichtst in de buurt van drie prioriteiten voor energieconsumenten: betrouwbaarheid, betaalbaarheid en verantwoordelijkheid voor het milieu.
In toonaangevende duurzame markten zoals Denemarken, zijn supranationale, nationale en lokale gemeenschapsbelangen op deze doelen afgestemd.
In anderen, zoals de Verenigde Staten en Australië, waar de national leiderschap trekt zich terug in inspanningen voor koolstofarm maken, steden, gemeenschappen en bedrijven zijn de meest relevante actoren geworden.
Ze zijn opgegaan om het vacuüm te vullen en de vraag is blijven groeien.
Ten slotte zijn de opkomende markten die de grootste groei van de vraag naar elektriciteit zullen zien naarmate ze zich ontwikkelen en / of elektrificeren, in een positie van leiderschap op het gebied van zonne- en windenergie gesprongen.
Het pleidooi voor hernieuwbare energie is nog nooit zo sterk geweest.