zonneparken – Weblog Bernard Gerard

TNO: behalve goedkope hernieuwbare zonnestroom ook duurzaam materiaalgebruik

Gebruik van zonnepanelen groeit explosief
Het gebruik van zonnepanelen (Photo Voltaische systemen, PV) groeit heel snel.

Eind 2020 stond er mondiaal zo’n 700GW_p opgesteld, goed voor ruim 4% van de mondiale elektriciteitsvraag. Dat kan in 2050 uitgegroeid zijn tot 10.000 – 80.000 GW_p,beetje afhankelijk van wie je gelooft. 60.000GW_p lijkt een redelijk safe waarde.
Wat helpt is dat zonnestroom steeds goedkoper wordt. In gunstige gebieden heb je tegenwoordig een kWh zonnestroom voor minder dan 2 €cent

In Nederland stond er eind 2020 ruim 10GW_p, goed voor grofweg 10 miljard kWh, ca 35PJ. Dat is ruim 8% van de Nederlandse electriciteitsvraag (ruim 1% van het totale Nederlandse energiebudget, want dat is veel groter dan alleen elektriciteit – een veelgemaakte fout). Ook weer afhankelijk van wie je gelooft zal dat stijgen tot ca 100 a 200GW_pin 2050. De laatste waarde zou dan goed zijn voor ergens rond de 750PJ, te realiseren op (bij het huidige rendement van 20%) ca 1000km² netto. Bruto is dat meer, maar dat hangt sterk van de constellatie af.
Het is lastig in te schatten of (orde van grootte) 750PJ genoeg is voor de stroomvraag in 2050. De huidige stroomvraag is 420PJ, maar die zal sterk stijgen, oa door warmtepompen, elektrische auto’s en de verduurzaming van de industrie.

Duurzaam is meer dan alleen maar goedkope groene stroom
Bij een dergelijke explosieve groei is het onverbiddelijk nodig naar het grotere plaatje te kijken, en niet alleen maar naar zoveel mogelijk stroom voor zo weinig mogelijk geld. .
Het moet ook gaan over de productie en over de sloop, en het moet niet alleen maar over geïnvesteerde en geoogste stroom gaan, maar ook over geïnvesteerde en teruggeoogste materialen.

De Nederlandse Publiek-Private Samenwerkingsorganisatie TNO (Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek) heeft in een recente publicatie “Tijd voor duurzame zonne-energie” een onderzoeksagenda opgezet om deze ruimere context in kaart te brengen. Eindverantwoordelijk is de Nederlandse zonnestroomgoeroe, prof. Wim Sinke. Hij organiseerde er een webinar over op 09 december 2022, samen met zijn medewerkers Mara Hauck (ook werkzaam bij de TU/e) en Mirjam Theelen.
Het paper is te vinden op https://www.tno.nl/nl/aandachtsgebieden/energietransitie/roadmaps/hernieuwbare-elektriciteit/zonne-energie/pv/recyclebare-zonnemodules/ .
Het paper onderscheidt onderwerpen die je als een technische evolutie kunt zien, technologische onderwerpen die een breuk zijn met wat er was (revolutionair), en maatschappelijke inbedding, al dan niet combi.

Bij ‘stroom’ kan men op techneutenwijze blijven denken, met dien verstande dat vanaf nu ook de CO₂– footprint van het maken van het paneel meegeteld moet worden. Dat is een uitvoerbare exercitie en dat levert, na wat versimpelingen, op dat zonnepanelen in hun leven ongeveer 20* zoveel energie opleveren als het maken gekost heeft. Welk CO₂-getal bij die energie hoort, hangt er van af met welke stroommix je vergelijkt.

In deze getallen zit verwerkt de productie en 25 jaar exploitatie, niet de afdankfase (die zou overigens minder dan 10% toevoegen). Een state of the art en in China geproduceerd paneel, dat 25 jaar in Noordwest-Europa dienst doet, heeft over die periode 55 gr CO₂per kWh aan zijn jas hangen. Toekomstige systemen doen het beter en zelfs nog beter dan de aangegeven worst case-variant, omdat de toekomstige stroommix gunstiger zal zijn dan de huidige.

Bij stroom is ontwikkeling mogelijk op basis ‘business as usual’. Zonne-energie is nog niet uitontwikkeld en men vindt nog steeds nieuwe technieken (nieuwe materialen of meerlaags-panelen) die bijvoorbeeld het rendement verder opdrijven (nu ca 20%, kan 25 a 30% worden). Tot nu toe was het criterium vooral ‘meer stroom voor minder geld’, maar dat moet dus ruimer opgevat gaan worden. Geen techneut die in de stress schiet.

Bij materialen ligt het een stuk moeilijker dan bij stroom. Die zijn of worden schaars, zitten maar in een paar landen, en de winning gaat vaak met flinke milieuvervuiling mee gepaard. Of dwangarbeid, zoals gerapporteerd bij de fabricage van heel zuiver silicium.
Schaarste zit vaak waar men het niet verwacht. Dat koper en zilver (voor de contactstripjes) schaars zullen worden, ligt in de lijn der verwachtingen. Maar ook zoiets simpels als glas en silicium groeit tot een probleem uit: er is zand zat op de wereld, maar lang niet alle zand is zuiver genoeg. Bovendien vreet de productie van glas, en nog meer van zuiver silicium, energie.
On enig gevoel te krijgen: 2TW_p(het dubbele van wat de wereld binnenkort haalt), bij 25% rendement, vraagt om 8000km² glas. Dat is bijna evenveel als nu in de bouw en verwante sectoren gebruikt wordt.
De logistiek moet over de hele keten goed zijn en goed blijven

Recycling in de gebruikelijke zin des woords, zelfs als die goed werkt, zal de eerste decennia maar een klein deel (voorlopig een paar procent) van de oplossing zijn om de eenvoudige reden dat er bij de huidige groei zeer veel meer panelen uitgaan dan terugkomen. (Ik heb eerder over recycling van PV-panelen geschreven, zie https://www.bjmgerard.nl/recycling-van-zonnepanelen-op-komst/ ).

TNO hanteert de “R-ladder”.

R1 en R2 hebben daarbij betrekking op langere levensduren en minder materiaalgebruik. Dunne film-folies hebben per kWh minder materiaal nodig. Men kan daaraan in de ontwerpfase al werken.
R3 en R4 hebben betrekking op hergebruik (vandaar de lus in de schets0: repareren, onderhoud, opknappen en moderniseren. Dienstig zijn tweedehandsmarkten, revisie en ‘retrofitten’.
R5 en R6 hebben betrekking op ‘End of life’- scenario’s. ‘Recycling’ betekent hier het terugwinnen van materialen (zie het verhaal bij ROSI), R6 betekent meestal verbranden.

De EU probeert ook invloed uit te oefenen met minimumeisen voor eco-ontwerp en energielabeling en een systeem van ‘Groene publieke aanbesteding’. Er wordt nu gewerkt aan een eerste versie van een document met dergelijke grootheden.
In de recente Europese Groene Taxonomie zijn PV-systemen in praktijk altijd duurzaam. Een technisch advies uit eigen gelederen om een bovengrens te stellen aan de CO₂ – footprint en die dan stapsgewijze in de toekomst te laten dalen, haalde het niet.

TNO vindt dat Europa weer zijn eigen zonnepanelen zou moeten gaan produceren en heeft dat opgeschreven in een artikelin de Volkskrant. Zie https://www.tno.nl/nl/aandachtsgebieden/energietransitie/roadmaps/hernieuwbare-elektriciteit/zonne-energie/europa-zonnepanelen-produceren/ .

Verwerkingsschema, specifiek voor zonnepanelen

Maatschappelijke aspecten
Toepassing in gebouwen en functies is het populairst. Daar kan meer dan alleen maar starre standaardpanelen op een dak zetten. Er zijn interessante trends om PV integraal in constructies te verwerken, eventueel zelfs als bouwmateriaal (woningen, fietspaden, geluidsschermen). TNO verwijst hier naar een eerdere publicatie “Zonpositief: zonne-energie op weg naar impact” ( https://publications.tno.nl/publication/34637826/ZvsyVf/tno-2021-zonpositief.pdf ).

Ook als het om zonneparken op de grond gaat, nodig om voldoende omvang en snelheid te bereiken om de klimaatdoelen te halen, moet nagedacht worden om het goed te doen. Bijvoorbeeld landschapsinrichting en multifunctionaliteit.

Zonnepanelen, geïntegreerd in een gevel of in dakpannen.
De flats links zijn De Willem en De Zwijger in Best, de eerste Nul op de Meterflats in de sociale huursector. Het is vervangende nieuwbouw. Op de site van de NBA is informatie te vinden op https://www.nbarchitecten.nl/portfolio-items/de-willem-en-de-zwijger/ .

Een ander soort maatschappelijk probleem is dat de productgebonden verwijderingsbijdrage in 2014 is afgeschaft. In plaats daarvan werkt men nu met een omslagstelsel: de verwijderingskosten van bijvoorbeeld televisies die nu richting afval gaan, wordt omgeslagen over de televisies die nu nieuw worden verkocht.
In een min of meer statische markt werkt dat, maar in een exploderende markt als die van zonnepanelen niet: de verkoop is nu, maar de verwijderingskosten duren nog decennia. Dat systeem moet anders.

Update

Er wordt nagedacht om voor zonnepanelen en omvormers opnieuw een vorm van verwijderingsbijdrage te definieren.

De producentenorganisaties van zonnepanelen en omvormers, witgoed, consumentenelektronica, verlichting, gereedschappen en ICT richtten in januari 2020 de Stichting Organisatie Producentenverantwoordelijkheid E-waste Nederland (OPEN) op.
In een uitvoerig artikel in Solar van 07 jan 2022 ging de Stichting OPEN op de problematiek in. Ze legde uit dat de verwerking van zonnepanelen zichzelf niet uit de opbrengsten van de teruggewonnen materialen bedruipen kan en dat er dus op enigerlei wijze geld bij moet, en dat er nu zo weinig panelen terugkomen dat het niet loont om daar nu een serieuze fabriek voor te bouwen. Er is nog even tijd om geld, gebouwen en processen te realiseren.
Intussen volgt de Stichting Open wat er in het buitenland gebeurt en ook wat het lokale initiatiefCaparis Leeuwarden doet.
Verder benadrukt de Stichting OPEN dat als ereen verwijderingsbijdrage komt, iedereen verplicht mee moet doen.
De tekst van het artikel is hierna te lezen.

Financiering-recycling-zonnepanelen_verwijderingsbijdrage-alsnog-een-optie-voor-stichting-OPEN_Solar_07-jan-2022 Download

Grootschalige zonneparken als flankerend beleid in de veeteelt-transitie

Flankerend beleid veeteelt
Provinciale Staten van Noord-Brabant hebben op 7 juli 2017 met de staldering, de mestbewerking en met het naar voren halen van de stokstofafspraken een historisch besluit genomen. Daarover is in deze kolommen al meer geschreven (zie Veeteelt in Brabant: een slag gewonnen, maar hoe nu verder? en Eerste reactie op veeteelt-besluit Provinciale Staten 07 juli 2017 ).

Bij het besluit hoort een flankerend beleid om de getroffen boeren (de sociale gevolgen mogen niet onderschat worden) te helpen bij het vinden van een nieuwe toekomst. Daarvoor is 30 miljoen beschikbaar. Op 7 juli was er alleen nog een rudimentaire aanzet tot een dergelijk beleid. GS hebben doorgewerkt en op 12 sept lag er de 80%-versie van “Uitvoeringsprogramma Ondersteunende Maatregelen Transitie Veehouderij”, met bijbehorende Statenmededeling. Zie www.brabant.nl/politiek-en-bestuur/provinciale-staten/vergaderingen-ps/ps/20170922.aspx?agendapunt=2.1 .

De landbouw is een bedrijfstak met zijn eigen kenmerken en eigen-
aardigheden. Als ondersteuner van de PS-fractie van de SP in de afgelopen jaren, en als vrijwilliger bij de BMF, heb ik daarover in de afgelopen jaren het een en ander opgestoken. Niet genoeg echter om een grondig oordeel te geven over alle aspecten van dit ondersteunende beleid. Laat ik het houden bij de mening dat wat er staat er als regel goed uitziet, dat ik niet kan beoordelen of het volledig is, en dat er vele devils in the details kunnen schuilen waar ik geen weet van heb.

Zonnepark Bockelwitz-Polditz aan de Mulde (Dld) (foto bgerard)
(Dit park telt 14000 panelen, samen goed voor 3,15MW piek, en was daarmee in 2010 het 130ste park van Duitsland).

Ik wil mij nu bezighouden met één onderdeel van het beleid, dat er naar mijn idee wel bekaaid van af komt en waarvan ik wel meer dan gemiddeld verstand heb, en dat is het energetische verhaal. Het klimaat- en energiedossier enerzijds en het veeteeltdossier anderzijds raken steeds meer verknoopt, o.a. via mestvergisting, zonneparken en bodembeheer.

Zonneparken als alternatief gewas
In de Statenmededeling (die hier het uitgebreidere totaalpakket niet volgt) wordt slechts gesproken over “lokale opwekking en lokaal verbruik” en “stal eraf, zon erop” dat “een kleine, maar nieuwe en langjarige inkomstenbron kan bieden”. In het volledige Uitvoeringsprogramma wordt hier wat aan gerekend en komt men op voorbeeld-winstpercentages van 3,5% (als de sloop van de stal wel in rekening wordt gebracht) en 4 tot 8% als die niet in rekening wordt gebracht (is dat soms niet genoeg?).
Er spreekt nogal wat reserve uit de provinciale stukken.
Ik vind het teveel kleinschalig gepeuter en ik vind het teveel van toeval afhankelijk. We moeten richting 2050 toe naar pakweg 100km² zonnepark in Brabant en je moet de dingen nu al grootser aanpakken.
Nu blijft het agrarisch gebruik hoofdzaak en energie-opwekking bijzaak. In een stuk over flankerend beleid voor de veeteelt begrijp ik dat, maar ik vind het toch een gemiste kans.

Ik vroeg me af wat er zou gebeuren als je het andersom deed. In plaats van koeienboer met wat kWh’s word je kWh-boer met wat koeien of schapen.
Daarvoor moet je weten hoe zo’n park financieel uitpakt. Het blijkt nog niet zo simpel om dat zelf na te rekenen, zeker als je (zoals ik) geen formele bedrijfseconomische scholing hebt. Er staan geen hapklare bedrijfsmodellen op Internet.

Sunport Delfzijl.
Eerst dacht ik: ik neem het momenteel grootste park van Nederland, Sunport Delfzijl, als vertrekpunt en dan reken ik terug. 30MWp, 116400 panelen, 30GWh per jaar, 30 miljoen investeringskosten. Het park is dit voorjaar geopend en je zou dus verwachten dat het (met de SDE+subsidie) uit kan.

Het probleem is dat de business case nergens te vinden is. Je moet dus aannames doen, waarvan sommige situatiegebonden.
Als ik die 30 miljoen helemaal zou lenen (wat vast niet het geval is) en in 20 jaar afschrijf bij 4,5% rente en 2% O&M (Operational costs and Maintenance), heb ik er in 20 jaar €55,5 miljoen ingestopt.
Reken ik met de middelste SDE+subsidie van 11 cent/kWh, dan vang ik in 15 jaar €49,5 miljoen en in de vijf jaar daarna, bij 6 cent/kWh stroomopbrengst, nog eens 9,0 miljoen. In 20 jaar is er dus €58,5 miljoen teruggekomen.
Ergo 3,0 miljoen winst in 20 jaar, dus ruim anderhalve ton per jaar, dus 0,5% over het totale vermogen. De bank heeft zijn rente en afschrijving dan al binnen.
In praktijk zit de huidig eigenaar Wirsol ( https://wirsol.com/en/ )er vast wel met eigen geld in, zijn de kapitaalslasten kleiner en de winst groter. Maar omdat onbekend is wat de verhouding eigen versus vreemd vermogen is, valt hier niet aan te rekenen.

Met een SDE+subsidie van 12,8 cent per kWh zou na 20 jaar het batig saldo €11miljoen geweest zijn (in plaats van bovenstaande 3 miljoen).

Staat het zonnepark er na de 20 jaar afschrijvingstermijn nog vijf jaar, dan komt er (bij 6 cent/kWh en nog steeds 2%O&M) in die vijf jaar netto nog eens €6,0 miljoen binnen.

Dit alles voor wat het waard is, want er zit nogal wat speculatie in vanwege de onbekende gegevens. Eventuele kosten mbt het elektriciteitsnet zitten er bijvoorbeeld niet in.

Het CE Delft-model en de toepassing op Sunport Delfzijl
Partijgenoot Eric Smaling heeft in 2016 in de Tweede Kamer gevraagd om een MKBA op te stellen van zon en wind op het land en dit in vergelijking. Reden waren de protesten tegen windenergie in de Veenkoloniën. Zie www.ce.nl/publicatie/mkea_zon-pv_en_wind_op_land/1905 .
Wind op het land kostte in die studie overigens minder dan de helft van de kWh-kosten van zon.

Met dit CE-model kun je de vraag andersom aanpakken en dan met minder speculatie.
De belangrijkste samenvattende tabel uit de studie:

CE Delft volgt in de berekening van deze cijfers de SDE+ systematiek en doet mogelijk ook aanvullende eigen aannames. De SDE+systematiek had in 2016 voor PV-panelen (= zonnestroom) enkele grondslagen:

Project moet met minstens 10% eigen vermogen gerealiseerd zijn
12% rendement op het eigen vermogen
De SDE+ als regeling moet hoog genoeg vastgesteld worden om de meeste projecten in een categorie te kunnen uitvoeren
subsidieduur = afschrijftermijn = 15 jaar, rente 4,5%
in de O&M kosten is verondersteld, dat de grond vóór die tijd €1000 per hectare opbracht, en dat dat gemis via een pachtconstructie in de O&M-prijs verwerkt zit. De aanname gaat ervan uit dat na het plaatsen van het zonnepark de grond geen vroegere opbrengst meer heeft. Dat hoeft niet zo te zijn en daarom is de aanname conservatief.
fase2 van de SDE+verlening is 11,0 cent/kWh en fase3 is 12,8cent/kWh. (2016)
lange termijn-stroomprijs volgens CE Delft voor PV = 5,5 cent/kWh

Zou je deze set gegevens over 2015 na enig ge-interpoleer in de tabel naar 2016 losgelaten hebben op Sunport Delfzijl, dan zou die onderneming over 20 jaar bij 11 cent/kWe SDE een batig saldo gehad hebben van €3,6 miljoen, en bij 12,8 cent/kWh SDE een batig saldo van €11,7 miljoen.

Het klopt eigenlijk heel aardig met mijn houtje-touwtje analyse. Waarschijnlijk vallen er in mijn houtje-touwtje berekening ergens fouten tegen elkaar weg.

Het CE Delft-model, toegepast op een Brabantse boer (of groep boeren)
Ik doe in onderstaande cijfervoorbeeld even gemakshalve alsof een Brabantse boer (groep boeren) een zonnepark aanlegt ter grootte van 3,0MWp (dus eentiende van Sunport). In Duitsland heb je honderden van dit soort parken.
Voor een park van 3MWp (ca 12000 panelen) heb je ongeveer 3 tot 5 hectare nodig, afhankelijk van hoe je het park inricht.
Een park van 3MWp brengt per jaar ongeveer 2700000kWh op (2700MWh).

UIT: Hij legt het park aan in 2017. Enig interpoleren in de tabel naar 2017 levert kapitaalslasten van grofweg 7,8cent/kWh (15 jaar lang) en exploitatielasten van samen 2,8 cent/kWh (20 jaar lang)
Die boer zit er met 10% eigen vermogen in. Daardoor kost het park de boer aan kapitaalslasten op vreemd vermogen (rente + afschrijving) over 15 jaar 2,84 miljoen (0,90 * 0,078€*270000*15). Zijn eigen vermogen is 0,32 miljoen.
Aan exploitatielasten kost het park over 20 jaar .028*270000*20 = €1,51 miljoen.
Samen dus 4,35miljoen in 20 jaar.
IN: De SDE+ geeft in 2017 een gesubsidieerde opbrengstgarantie van 11,0 of 12,6 cent/kWh, 15 jaar lang. Daarna is er nog 5 jaar de stroomopbrengst à 5,5cent/kWh.
Met 11 cent/kWh SDE+ krijg je over 20 jaar per saldo 5,20-4,35 = €0,85 miljoen. Hij moet aan zichzelf zijn eigen vermogen terugbetalen, en houdt dan na 20 jaar nog €0,53miljoen aan winst over (zo’n 8% per jaar).
Met 12,6 cent/kWh SDE+ is het batig saldo over 20 jaar 5,84-4,35 = €1,5 miljoen, dus gemiddeld per jaar €75000 . Na terugbetaling van het eigen vermogen aan zichzelf resteert na 20 jaar €1,2 miljoen winst, ca 19% per jaar.

Op diezelfde 3 a 4 hectare werd je volgens CE Delft geacht vroeger €3000 a €5000 per jaar te verdienen. Het terrein brengt dus beduidend meer op dan vroeger.

Het bezit van het park brengt geen dagelijkse arbeid met zich mee. Aanleg en onderhoud zijn immers financieel al verdisconteerd alsof ze geheel door iemand anders gedaan zijn. Het is dus mogelijk om een andere baan te nemen.
Ook hoeft de agrarische opbrengst van het zonnepanelen-terrein niet nul te zijn, zoals door CE Delft aangenomen.

Er is in de noordelijke provincies op dit gebied al een projectontwikkelaar bezig (zie www.interfarms.com ).

Zonnepark bij Borna ten Zuiden van Leipzig (foto bgerard)

Conclusies:

Het kan interessant zijn om bij het flankerend beleid veeteelt grootschalige zonneparken op agrarische grond mee te nemen. Het zou verstandig zijn als de provincie een echte professional naar deze moge-
lijkheden laat kijken.
Zonder een heleboel grootschalige zonneparken zal Brabant ver van zijn energiedoelen af blijven
De provincie is goed gepositioneerd om hier verschil te kunnen maken. Omdat kosten en opbrengsten soms dicht bij elkaar liggen, kan een klein beetje geld of wat invloed op de banken in een exploitatie al veel betekenen. Ook de ruimtelijke bevoegdheden komen goed uit.
In het Uitvoeringsprogramma Ondersteunende Maatregelen Transitie Veehouderij wordt de verlaging van de SDE+ – subsidies als bedreigend aangemerkt.
Dit geeft op twee manieren een verkeerde indruk.
Op de eerste plaats wordt een eenmaal toegekende gesubsidieerde opbrengstgarantie gedurende de 15-jarige looptijd niet meer veranderd.
Op de tweede plaats horen energiesubsidies omlaag te gaan, uiteindelijk tot nul, omdat ze niet langer nodig zijn. Tot 2023 daalt de kostprijs sterk. De SDE+ – subsidie kan in ongeveer hetzelfde tempo mee omlaag gaan zonder dat dat problemen geeft.-