Solar Energized Ports Stap 1: Inventarisatie mogelijkheden d.d. 22-01-2014
Auteur: Rob Kursten Cofely Oisterwijk, 2014 Opdrachtgever: Jacco Vader Zeeland Seaports
Inleiding In het kader van het Interreg-programma “duurzame zeehavens” wordt door Zeeland Seaports het Solar Energized Ports-onderzoek uitgevoerd. In dit onderzoek wordt nagegaan wat de mogelijkheden zijn voor de grootschalige opwekking van zonne-energie in de Zeeuwse havens. Het onderzoek bestaat uit de volgende 4 stappen: Stap 1: Inventarisatie van zonne-energie mogelijkheden in de haven. Stap 2: Onderzoek van de technische haalbaarheid. Stap 3: Onderzoek van de economische haalbaarheid. Stap 4: Projectie van resultaten op het gehele haven gebied. In deze rapportage vindt u na een inleiding in de techniek een kort verslag van het doorlopen proces en de resultaten van de inventarisatie uit stap 1. Vervolgens wordt aangegeven hoe en voor wie deze resultaten worden gepubliceerd. Afsluitend wordt kort aangegeven wat er in de volgende stappen verder wordt onderzocht. Als basis voor het onderzoek is uitgegaan van het plan van aanpak uit de inschrijving van Juni 2013. Relevante afwijkingen ten opzichte van dit oorspronkelijke plan zijn benoemd bij de betreffende onderdelen. Het doel van deze rapportage is het informeren van Zeeland Seaports, de stuurgroep en Interreg over de voortgang van het project. In hoofdstuk 5 wordt ingegaan op de externe publicatie van de resultaten.
Inhoud 1.
Proces ........................................................................................... 2
2.
Zonne-energie in Zeeland .............................................................. 2
3.
Methode ....................................................................................... 2
4.
Resultaten ..................................................................................... 3
5.
Publicatie resultaten ...................................................................... 4
6.
Vervolg.......................................................................................... 4
7.
Bijlagen ......................................................................................... 4
8.
Bronnen ........................................................................................ 4
1. Proces Voor het inhoudelijke onderzoek wordt in de volgende hoofdstukken omschreven welke stappen zijn doorlopen. Daarnaast hebben er een aantal acties en activiteiten plaats gevonden om de externe stakeholders te betrekken bij het onderzoek. Kick-off 1 oktober 2013. Bijeenkomst in De Boerderij waar aan de bedrijven uit het haven gebied is toegelicht hoe het onderzoek wordt uitgevoerd en wat ze ervan kunnen verwachten. De bijeenkomst is bezocht door ca. 40 bedrijven uit het haven gebied. Projectweek Hogeschool Zeeland 11 t/m 15 november 2013. Ca 16 studenten van de hogeschool en 2 middelbare scholen hebben in 1 week een kort onderzoek gedaan naar de mogelijkheden voor zonne-energie in de kastuinbouw en op tanks en parkeerplaatsen. De week werd gestart met een rondvaart in het Sloegebied. Publicaties in diverse media Verstrekken informatiesheet zonne-energie en een nieuwsbrief aan bedrijven uit het haven gebied. Voor de resterende stappen van het onderzoek is een gedetailleerd communicatie plan uitgewerkt.
Voor dit onderzoek is ervoor gekozen om de potentie van zonne-energie uit te drukken in de jaarlijkse energieopbrengst ( [kWh] of [GWh]) en alleen voor de totalen ook het vermogen ([Wp]) aan te geven. Het is hiermee mogelijk om de potentie te vergelijken met o.a. verbruiksgegevens maar ook met andere opwekkers zoals een windmolen of energiecentrale. Voorbeelden
Combined Cycle Gas centrale 435 MW Opwekking ~1400 GWh per jaar
Windmolen 2 MW Opwekking ~5 GWh per jaar
2. Zonne-energie in Zeeland In de info sheet zon-pv die naar de verschillende bedrijven is verstuurd word een algemene indruk gegeven van het toepassings gebied, een aantal kenmerken van zonne-energie en verschillende PV technologieën. Deze sheet is ook als bijlage toegevoegd aan deze rapportage.
Verbruik: 1 GWh ~ 250 huishoudens
Om de toepassing van zonne-energie te kunnen kwantificeren zijn er twee mogelijkheden: 1) Uitdrukken in vermogen. Voor zonne-energie wordt hiervoor de eenheid Watt piek [Wp] gebruikt. Deze waarde is het maximale vermogen dat door een zonne-energie installatie geleverd kan worden. De waarde is bepaald onder genormeerde test condities en wordt vanuit de fabriek door leveranciers gespecificeerd. Het aantal en type zonnepanelen bepaald het Watt piek vermogen. 2) Uitdrukken in energieopbrengst per jaar in de eenheid kiloWattuur [kWh]. Zoals aangegeven in de info sheet is deze opbrengst van diverse factoren afhankelijk. Denk hierbij aan het aantal zonuren en de oriëntatie t.o.v. de zon. Hoewel dit dus een prognose is zijn er wel nauwkeurige modellen en analyses die deze opbrengst voor concrete situaties kunnen berekenen.
2
3. Methode Potentie Omdat voor de grootschalige toepassing van zonne-energie vooral oppervlakte nodig is, is op zoek gegaan naar locaties met grote aaneengesloten oppervlaktes of iets minder grote oppervlaktes die repeterend terug komen. Voor beide geld dat er ook een technische mogelijkheid moet zijn om een PV technologie toe te kunnen passen. Er is daarbij ook nadrukkelijk gekeken naar locaties die naast de huidige bestemming met zonne-energie mogelijk een extra functie kunnen krijgen. Voor de methode waarop de inventarisatie heeft plaats gevonden is een onderscheid gemaakt in 1) de gebouwen en 2) de rest van het gebied. 1) Gebouwen Om de gebouwen te inventariseren is gebruik gemaakt van een volledig digitale 3D-analyse van het gehele gebied. Op basis van AHN2laserscandata en kadastergegevens is voor ieder gebouw een analyse gemaakt van de potentiele opbrengst van zonne-energie op het betreffende gebouw. Voor elk dakvlak per gebouw is de potentiele zoninstraling berekend met behulp van een instralings- en Raytracingalgoritme. Hierbij is o.a. rekening gehouden met de hellingshoek, de oriëntatie van het dakoppervlak en de schaduw veroorzaakt door gebouwen, bomen en andere objecten in de omgeving. De gehanteerde omzettingsrendementen zijn gebaseerd op nu gangbare technieken. Deze analyse geeft een nauwkeurige inschatting van de opbrengst in [kWh] per gebouw per jaar. De resultaten van deze inventarisatie zijn geschikt om met behulp van een web tool beschikbaar te worden gemaakt voor geïnteresseerden. Een gebruiker kan daarmee per gebouw direct zien wat de theoretische mogelijkheden voor energie opwekking m.b.v. zonnepanelen zijn. Een voorbeeld hiervan is te vinden op www.zonatlas.nl waar deze tool beschikbaar is voor een groot aantal gemeenten in Nederland. Voor gebouwen waarvan de hoogtedata niet in de AHN2-dataset is opgenomen, is op basis van de lucht- en satellietfoto’s een aanname gedaan. 2) Rest van het gebied Voor de rest van het gebied is de inventarisatie gedaan op basis van GIS data, luchtfoto’s en satellietbeelden. Dit “deskwork” is aangevuld met een aantal locatiebezoeken ter inspiratie en verificatie.
Als onderverdeling voor de verschillende locaties is in eerste instantie uitgegaan van de categorieën zoals benoemd in het oorspronkelijke plan van aanpak. Tijdens de inventarisatie is echter gebleken dat een aantal locaties niet eenduidig te plaatsen waren in die oorspronkelijke categorieën. Er heeft daarom in overleg een bijstelling plaatsgevonden van de uitgewerkte categorieën. Bij de resultaten is aangegeven welke locaties zijn bekeken en in welke categorieën dit uiteindelijk heeft geresulteerd. Om voor de verschillende categorieën naast de gebouwen een indruk te geven van de potentie zijn we voor iedere categorie uitgegaan van dezelfde kentallen. Deze uniformiteit maakt een onderling vergelijk in dit stadium mogelijk maar kan aanzienlijk afwijken bij individuele situaties. In het vervolgonderzoek zullen deze kentallen getoetst worden aan met een aantal concrete cases. Gehanteerde kentallen: Te installeren vermogen: 65 Wp/m2 horizontaal oppervlak. Opbrengst per jaar: 850 kWh/kWp Samen resulteert dit in ca 55kWh/m2 horizontaal oppervlak per jaar. Net als bij gebouwen zijn ook deze kentallen gebaseerd op nu gangbare technieken en de situatie in Zeeland. Na de stappen 2 en 3 uit het totaal onderzoek zal voor alle categorieën het potentieel mogelijk bijgesteld moeten worden. Projectweek Hogeschool Zeeland Voor verschillende locaties is een kort onderzoek uitgevoerd door studenten van de Hogeschool Zeeland tijdens een projectweek. Door de beperkte diepgang van dit onderzoek is de numerieke data uit deze onderzoeken niet overgenomen in deze rapportage. Wel hebben de resultaten een beter inzicht gegeven in de mogelijkheden bij kassen, dijklichamen en tanklocaties. Verbruik Voor het energieverbruik van het gebied is contact gezocht met Delta Netwerkbedrijf. Hoewel zij alle medewerking hebben toegezegd is het bij het afronden van deze rapportage nog niet gelukt om een compleet overzicht van het energie verbruik van het gebied aan te leveren. Op basis van een inventarisatie voor de kick-off meeting van 1 Oktober hebben we wel van een aantal individuele bedrijven de verbruiks gegevens ontvangen (zie tabel hieronder) Aangezien de verbruiksdata voor het gebied niet van invloed is op de potentie van zonne-energie is in overleg bepaald dat deze tussenrapportage van stap 1 wordt afgerond zonder het door Delta op te geven energieverbruik van het gebied. In de vervolgstappen van het onderzoek zal alsnog een plaats gezocht worden voor het presenteren van de nog te ontvangen verbruiksgegevens.
Ontvangen verbruiksgegevens.
Enkele voorbeelden/ referenties
Afwijkingen t.o.v. plan van aanpak Algemeen is voor deze inventarisatie op de volgende punten afgeweken van het originele plan van aanpak. Er is slechts een klein onderdeel uitgezocht door studenten van de Hogeschool Zeeland. Vanwege semester indeling op de Hogeschool was het niet mogelijk om studenten met de juiste opdracht beschikbaar te maken voor dit onderzoek. Voor de inventarisatie van gebouwen is geen gebruik gemaakt van een handmatige GIS analyse maar van de eerder beschreven methode. Voordeel hiervan is dat niet alleen van de grotere gebouwen maar van alle gebouwen in het gebied de potentie in kaart is gebracht. Bovendien zijn de resultaten hiervan eenvoudig beschikbaar te maken via de webtool die is beschreven bij de gebouwen.
Bedrijven zijn niet op individuele verbruiksgegevens te verstrekken.
basis
benaderd
om
3
4. Resultaten Uiteindelijk heeft de inventarisatie geleid tot een onderverdeling in 5 categorieën die in de volgende stappen van het onderzoek verder uitgewerkt zullen worden. Voor deze 5 categorieën zijn de geschikte gebieden in kaart gebracht en aangegeven in het GIS. De resultaten hiervan zijn gevisualiseerd per gebied in de bijlagen en als totaal in onderstaande tabel. 1) Gebouwen Ongeveer 25% van het totale opwekkingspotentieel bevindt zich op de daken van de gebouwen in het gebied. Met name de grote opslagloodsen zorgen voor aanzienlijke oppervlakten waar de zonneenergie opgevangen zou kunnen worden. Details per gebouw zijn te vinden op de later te publiceren website. 2) Vrij terrein, braak liggend. Met ca. 63% bieden de vrije terreinen in absolute zin de beste mogelijkheden om op grote schaal zonne-energie toe te passen. Onder deze categorie vallen de volgende soorten locaties: Alle braakliggende terreinen Zanddepots Weilanden / landbouw gebieden Voor het bepalen van de geschikt gebieden zijn de grenzen van het beheergebied van Zeeland Seaports aangehouden. 3) Parkeerterreinen Vooralsnog is in de categorie “parkeerterreinen” alleen gekeken naar de parkeerplaatsen voor personenwagens. Een aanzienlijk aandeel hierin wordt gevormd door de terreinen van Cobelfret in het Sloegebied. Totaal beslaat deze categorie nu ca. 8% van het totale potentieel. Afhankelijk van de resultaten van de technische en financiële uitwerking kunnen hier mogelijk ook de parkeerterreinen voor vrachtwagens aan toegevoegd worden. Basisgedachte is dat een parkeerterrein overkapt kan worden met zonnepanelen en de energie bijvoorbeeld gebruikt kan worden voor het laden van elektrische voertuigen. 4) Leidingstraten Hoewel leidingstraten altijd bereikbaar moeten blijven, is dit een categorie die het waard is nader te worden onderzocht. Gedacht wordt hierbij aan verplaatsbare zonnepanelen. De leidingstraten die als zodanig zijn aangemerkt, vormen ca. 2% van de totale potentie 5) Openbaar terrein In het verlengde van de leidingstraten is ook het openbare terrein benoemd als een aparte categorie. Hiertoe behoren: Dijklichamen met een geschikte zuid oriëntatie;
6. Vervolg
Wegbermen van met een minimale lengt- breedte afmeting van ca 5-10 meter; Geschikte locaties onder hoogspanningstrace’s. Soms lopen deze gebieden deels in elkaar over. De potentie van het openbare terrein is ca. 3% van het totaal. Totaaloverzicht per categorie. Potentie per categorie GWh Gebouwen 159 Leidingstraten 13 Parkeergebieden 57 Vrij terrein 435 Openbaar terrein 21 685
23% 2% 8% 63% 3%
MWp 196 16 67 512 24 815
Naast de hierboven genoemde categorieën hebben we tijdens de inventarisatie een aantal specifieke locaties gezien die mogelijk ook interessant zijn of lijken voor de toepassing van zonne energie. Hieronder volgt daarvan een opsomming met daarbij aangegeven waarom deze niet als categorie zijn benoemd en becijferd: Stortplaats Delta Milieu, wel grootschalige zonne-energie mogelijk maar geen generieke gebiedsoptie. Tanks, komen veelvuldig voor maar mede uit het onderzoek van de Hogeschool Zeeland is gebleken dat vanwege veiligheidsregels waarschijnlijk niet haalbaar is. Bulkdepots met overslag, technisch en functioneel waarschijnlijk lastig te realiseren en niet echt een generieke gebiedsoptie. Glastuinbouw, eerder onderzoek heeft aangetoond dat PV op daken van kassen geen optie is vanwege de belemmering van zonlicht [TNO onderzoek, 2002-DEG-R013, Ploeger&Kempker]. Waterbassins glastuinbouw, geen generieke gebiedsoptie. Open water, floating-pv is een optie maar is als potentie in deze fase niet onderbouwd te kwantificeren.
5. Publicatie resultaten Als resultaat van deze eerste onderzoeks stap is in overleg bepaald om voor de bedrijven en andere geïnteresseerde de webtool beschikbaar te maken. Bedrijven kunnen zo zelf op zoek gaan naar hun eigen gebouwen om een indruk te krijgen van de mogelijkheden. Van de overige resultaten uit deze tussenrapportage worden geen numerieke gegevens per categorie verspreid. De getallen zijn immers gebaseerd op aannames en prognoses die in het vervolgonderzoek getoetst worden. Wel zal worden gecommuniceerd over de categorieën die in het vervolgonderzoek nader uitgewerkt worden.
Op basis van het initiële plan van aanpak en de resultaten van deze inventarisatie stellen wij voor om de volgende vijf toepassingen in het vervolgonderzoek nader uit te werken. 1) Typische “loods” uit het havengebied. Het belangrijkste aandachtsgebied in het onderzoek naar de technische haalbaarheid zijn de constructieve mogelijkheden van zo’n gebouw. 2) Vrij-veld-opstelling op nader af te stemmen locatie. Evenals in braakliggende terreinen kan dit ook worden toegepast in bijvoorbeeld bermen. 3) Overkapping van een parkeerterrein met zonnepanelen. Er wordt gekeken naar een eventuele combinatie met laadpunten voor elektrische voertuigen. 4) Verplaatsbare zonnepanelen. Dit kan toegepast worden op leidingstraten maar ook op braak liggende terreinen die een nog onbekende bestemming hebben. 5) Zonnepanelen op dijklichamen. In overleg met het waterschap zal worden nagegaan wat hiervan de technische mogelijkheden en randvoorwaarden zijn.
7. Bijlagen
Inventarisatie Buitenhaven en Sloegebied Inventarisatie Braakmanhaven en Terneuzen Inventarisatie Sluiskil, Axelse Vlakte en Sas van Gent Info sheet Zon-PV / Zonne-energie ZSP d.d. 3-12-2013
8. Bronnen Luchtfoto’s luf2013_vlissingen.jpg luf2013_terneuzen1.jpg luf2013_terneuzen2.jpg luf2013_terneuzen3.jpg GIS data, ESRI/ArcGIS gdb data zsp_beheersgebied_v_20130220_int_rd, d.d. 5-11-2103 Havennrs20120418 d.d. 5-11-2013 Shape files EcologischeHoofdstructuur_v, d.d. 12-12-2013 Leidingstraten, d.d. 18-12-2013 Windmolens_kanaalzone, d.d. 18-12-2013 Windmolens_Sloegebied, d.d. 18-12-2013 AHN2 Laserscan data: 65d en 65h files d.d. 24-06-2010 scan 2007 Google Earth
4
Sloegebied en buitenhaven
Legenda Survey area incl havennrs Gebouwen Op leidingstraten Parkeergebieden Vrij terrein uitgeefbaar Openbaar terrein - niet uitgeefbaar
Braakmanhaven en Terneuzen Legenda Survey area incl havennrs Gebouwen Op leidingstraten Parkeergebieden Vrij terrein uitgeefbaar Openbaar terrein - niet uitgeefbaar
Sluiskil, Axelse Vlakte en Sas van Gent
Legenda Survey area incl havennrs Gebouwen Op leidingstraten Parkeergebieden Vrij terrein uitgeefbaar Openbaar terrein - niet uitgeefbaar
Zon-PV / Zonne-energie
3) Systeemverliezen, bepaald door de engineering waarbij inverters, bekabeling en de netaansluiting worden gedimensioneerd. 4) Beschikbaarheid die vanzelfsprekend zo hoog mogelijk moet zijn. Een geschikt monitoring en bewakingssysteem kan hier een belangrijke rol in spelen. figuur 3: energiekosten per kWh voor verschillende verbruiks categorieën
De toepassing van zonnepanelen voor de opwekking van elektriciteit kent in Nederland een sterke opmars. Met name in de particuliere sector wordt al gezegd dat er Grid-Parity is bereikt. Dit wil zeggen dat de elektriciteit van de zonnepanelen net zo duur of goedkoper is als de elektriciteit die via het netwerk gekocht kan worden. Voor de zakelijke markt is dat meestal nog niet het geval, maar ook daar zien we steeds meer bedrijven en overheids instellingen die ervoor kiezen om een deel van hun elektriciteitsbehoefte in te vullen met Zon-PV. In grote lijnen is Zon-PV onder te verdelen in twee toepassings gebieden: 1) Gebouw geïntegreerd, BIPV genoemd 2) Losse panelen op of aan een gebouw of in het vrije veld. Deze info sheet is voornamelijk op de 2e toepassing gericht Werkingsprincipe De basis voor Zon-PV is dat zonlicht wordt omgezet in elektriciteit. Bij een netgekoppeld systeem is er vervolgens een inverter nodig om de DC output van het zonnepaneel te kunnen leveren aan het elektriciteits net.
Info Sheet Zon-PV ZSP d.d. 3-12-2013
Toepassingsgebied Vanwege de modulariteit is Zon-PV in veel gevallen vrij eenvoudig toepasbaar in grote of kleinere installaties. Vanwege de relatief lange terugverdientijd bij zakelijke energieverbruikers worden zonnepanelen op dit moment vaak geplaatst omwille van uitstraling of MVO doelstellingen. Voor de zichtbaarheid kan dan gedacht worden aan bijvoorbeeld een zichtbare carport of mast met zonnepanelen. Eventueel in combinatie met een Urban Wind turbines of laadpunt voor een elektrische auto.
Opwekking De hoeveelheid energie die met zonnepanelen opgewekt kan worden is van een aantal factoren afhankelijk. 1) Instraling, bepaald door de geografische ligging en de plaatsingshoek t.o.v. de zon. De optimale opstelling in Nederland voor een vast systeem is op het zuiden onder een hoek van 36 graden. 2)
Referenties http://www.solartechnics.be/NL/referenties.php figuur 3: zoninstraling in Nederland
figuur 1: Principe netgekoppeld PV systeem
Kenmerkend voor een netgekoppeld systeem is dat ze vanwege veiligheid geen energie leveren zonder dat het net aanwezig is. Er is ook geen energie opslag en het kan dus niet gebruikt worden als noodstroom of back-up voorziening. Autonome systemen waarbij wel een accu wordt gebruikt voor de opslag komen in Nederland alleen op heel kleine schaal voor.
Op dit moment ligt de kostprijs van zonne-energie ergens in de orde van 0,10 – 0,16 €/kWh bij een 25 jarige afname zekerheid.
figuur 2: afwijkingen in opbrengst t.o.v. de ideale hoek
Kosten en opbrengsten De meest voor de hand liggende opbrengsten van een zonne-energie installatie zijn die van de vermeden energie inkoop en bijkomende belastingen. Onderstaand figuur geeft een indruk van de kosten per kWh voor de verschillende categorieën afnemers.
De hoeveelheid instraling kan ook beperkt worden door schaduw van omliggende bebouwing, bomen of andere objecten. Bij een projectie dient hier dan ook terdege rekening mee gehouden te worden.
Contactpersoon Met vragen over Zon PV oplossingen, de toepasbaarheid, kansen en haalbaarheid kunt u terecht bij Rob Kursten, afdeling Business Development Energie en Klimaat Cofely Zuid Nederland b.v. email:
[email protected] telefoon: 06-51602771
Info Sheet Zon-PV ZSP d.d. 3-12-2013
