Zonne-energie heeft duidelijk - excuseer de woordspeling - zijn moment in de zon.

Na een paar jaar de belangrijkste bron van nieuwe hernieuwbare energiecapaciteit te zijn geweest, kwam zonne-energie in 2020 naar voren als de nummer één bron van nieuwe energie op nutsschaal uit alle energiebronnen. En zonne-energie zet zijn opmars voort - op koers om een nieuw record voor capaciteit toegevoegd over dit jaar, 2021.

De opkomst van Solar als de belangrijkste bron van nieuwe elektriciteitscapaciteit wordt gedreven door twee belangrijke factoren. De eerste is de voortdurende transitie naar schone energiebronnen die emissievrij zijn. De tweede is de grote daling van de kosten van zonne-installaties in de afgelopen tien jaar, waardoor zonne-energie concurrerend is geworden met, of zelfs goedkoper is dan, op fossiele brandstoffen gebaseerde energiebronnen.

Lees verder om meer te weten te komen over hoe zonne-energie wordt gebruikt op de schaal van nutsbedrijven.

Wat is zonne-energie op nutsschaal?

Zonne-energie op nutsschaal beschrijft grote zonne-energiecentrales die elektriciteit produceren voor het elektriciteitsnet. Het elektriciteitsnet distribueert op zijn beurt de elektriciteit naar de eindgebruikers. De zonne-energie die wordt opgewekt door zonne-energiecentrales wordt verkocht aan nutsbedrijven en andere grote stroomverbruikers via stroomafnameovereenkomsten, die we later in het artikel bespreken.

De Amerikaanse Energy Information Administration (EIA) beschouwt een elektriciteitscentrale als 'nutsschaal' als de totale opwekkingscapaciteit 1 megawatt (MW) of meer is. Er zijn momenteel meer dan 10.000 fotovoltaïsche (PV)-installaties die aan deze definitie voldoen.

Dalende kosten en een toegenomen vraag naar hernieuwbare energie zorgen ervoor dat de zonne-energiesector op utiliteitsschaal de afgelopen jaren een hoge vlucht heeft genomen. De EIA schat dat zonne-energie nu de belangrijkste bron is van nieuwe elektriciteitsopwekkingscapaciteit, goed voor 39% van de nieuwe capaciteit die naar verwachting in 2021 zal worden toegevoegd, vóór wind en aardgas.

Hoewel veel zonne-energiecentrales dezelfde technologie gebruiken als zonne-energiesystemen voor thuisgebruik - fotovoltaïsche zonne-energie - werken ze op een veel grotere schaal, waardoor ze stroom kunnen opwekken tegen nog lagere kosten.

De meeste grootschalige zonnecentrales maken gebruik van technologie die sterk lijkt op die van residentiële systemen; u zult waarschijnlijk weinig technisch verschil vinden tussen een zonnepaneel dat op een zonneboerderij wordt gebruikt en een zonnepaneel bovenop een typische thuisopstelling. Natuurlijk werken zonneparken op een schaal die meerdere orden van grootte groter is, waardoor ze de kosten per eenheid kunnen verlagen door schaalvoordelen.

Soorten zonne-energie op nutsschaal
Er zijn twee hoofdtypen zonne-energie op nutsschaal:

• Fotovoltaïsche zonne-energie (PV) - beter bekend als zonnepanelen
• Geconcentreerde zonne-energie, of thermische zonne-energie

1. Fotovoltaïsche (PV) zonne-energiecentrales

Alternatief aangeduid als "zonneparken", beschrijft fotovoltaïsche zonne-energie op nutsschaal het gebruik van een groot aantal zonnepanelen (zonnepanelen) die samen zijn geïnstalleerd om een ​​energiecentrale te creëren.

De technologie en configuratie van zonne-PV-centrales is vrij gelijkaardig aan die van residentiële zonnepanelen op het dak. In beide gevallen vangen de zonnepanelen zonlicht op en gebruiken ze het fotovoltaïsche proces om zonlicht om te zetten in gelijkstroom (DC)-elektriciteit, die vervolgens wordt omgezet in wisselstroom (wisselstroom) - wat de elektriciteit is die huizen gebruiken.

Er zijn echter enkele belangrijke gebieden waar PV op nutsschaal verschilt van zonne-energie voor thuis, in termen van schaal, de manier waarop ze zijn gemonteerd en hun trackingtechnologie.

• Schaal: PV-zonne-energiecentrales gebruiken duizenden of honderdduizenden zonnepanelen om stroom op te wekken op de schaal van nutsbedrijven. Solar Star, het grootste zonnepark in de VS, gebruikt 1,7 miljoen zonnepanelen verspreid over 3.200 hectare in Los Angeles en Kern County, Californië.
• Op de grond: Gezien het enorme aantal zonnepanelen dat nodig is, worden PV-centrales op de grond gemonteerd, meestal in gebieden waar grond goedkoop beschikbaar is.
• Tracking-technologie: de technologie voor het volgen van de zonne-as zorgt ervoor dat zonnepanelen kunnen draaien om het veranderende pad van de zon te volgen op basis van de seizoenen of zelfs het tijdstip van de dag. Dankzij deze trackingtechnologie kunnen de zonnepanelen meer stroom produceren dan wanneer ze stil zouden staan. Achtentachtig procent van de nieuwe zonnecapaciteit die in 2019 werd geïnstalleerd, maakte gebruik van deze technologie.

2. Geconcentreerde zonne-energiecentrales (CSP)

Geconcentreerde zonne-energiecentrales (CSO) gebruiken duizenden speciale spiegels (helioscopen) om zonlicht op een centrale collector te reflecteren. Daar wordt de warmte-energie van de zon opgevangen en ofwel opgeslagen in een medium zoals gesmolten zout, ofwel gebruikt om elektriciteit op te wekken via een stoomturbine.

Omdat CSP-centrales de warmte-energie van de zon gebruiken (in tegenstelling tot PV-installaties die licht gebruiken), worden ze vaak "zonnewarmte-installaties" genoemd. Ze staan ​​ook bekend als "power towers" of "salt tower plants" vanwege de kenmerkende hoge torens die sommige CSP-fabrieken gebruiken.

Een groot voordeel van CSP-centrales is dat ze energieopslag kunnen bevatten, waardoor stroomopwekking in het donker mogelijk is zonder dat er dure batterijen nodig zijn. Hoewel de kosten dalen, zijn CSP-centrales nog steeds aanzienlijk duurder dan PV-zonne-installaties, en nemen ze dus een zeer klein deel van de zonne-installaties voor hun rekening.

Meer informatie: Geconcentreerde zonne-energie (CSP) uitgelegd

Leveranciers van zonne-energie op nutsschaal

Volgens SEIA zijn er bijna 10.000 PV-installaties op nutsschaal, d.w.z. zonne-energieprojecten van meer dan 1 MW. De meest voorkomende grootte van een elektriciteitscentrale ligt tussen 1 megawatt en 5 megawatt (1-5 MW) aan zonnecapaciteit. Maar het zijn de grote zonnecentrales, die groter zijn dan 50 MW, die het grootste deel van de productie van zonne-energie voor hun rekening nemen.

Dit zijn de grootste spelers in de zonneruimte op utiliteitsschaal; elk exploiteert meer dan 5.000 MW aan totale zonnecapaciteit, volgens energie-intelligentiebedrijf Energy Acuity:

• Cypress Creek Renewables
• First Solar, Inc.
• NextEra Energy, Inc.
• EcoPlexus, Inc
• 8minuteenergy

De rol van stroomafnameovereenkomsten in zonne-energie op nutsschaal
Stroomafnameovereenkomsten (PPA's) zijn contracten die garanderen dat de energie die door een zonne-energiecentrale wordt opgewekt, wordt ingekocht, meestal door een nutsbedrijf. PPA's specificeren een tijdsperiode voor de regelingen - meestal tussen 5 en 20 jaar - evenals de prijs die voor de elektriciteit zal worden betaald.

PPA's zijn een cruciaal element voor elk zonne-energieproject op nutsschaal. Door een PPA te ondertekenen, krijgt de energie-exploitant het vertrouwen dat hij een adequaat investeringsrendement zal ontvangen, waardoor hij de miljoenen - in sommige gevallen miljarden - dollars kan ophalen die nodig zijn om een ​​zonne-energieproject te bouwen en te exploiteren.

Op gereguleerde elektriciteitsmarkten ondertekenen projecten voor hernieuwbare energie hun PPA doorgaans rechtstreeks met het nutsbedrijf. In gedereguleerde markten kunnen PPA's daarentegen worden verhandeld en ondertekend met meerdere afnemers (kopers) en belanghebbenden.

In de afgelopen jaren hebben grote bedrijven zoals Google en Amazon zakelijke PPA's ondertekend met ontwikkelaars van zonne-energie, zodat ze hun bedrijfsactiviteiten kunnen voeden met schone, hernieuwbare energiebronnen.

Omdat de kosten van het bouwen van projecten op utiliteitsschaal de afgelopen jaren zijn gedaald, worden PPA's op zonne-energie tegen steeds lagere tarieven overeengekomen, waardoor zonne-energie steeds aantrekkelijker wordt voor nutsbedrijven en overheden.