De reden voor het gebruik van windturbines en waterkracht in plaats van zonnepanelen om elektriciteit op te wekken

De redenen om windturbines en waterkrachtcentrales (waterkracht) te kiezen boven zonnepanelen voor grootschalige elektriciteitsproductie zijn talrijk en gaan vaak over geografische locatie, beschikbaarheid van hulpbronnen, kosten-batenanalyse en technologische rijpheid.

Energie stabiliteit

Windturbines en waterkracht zijn relatief stabiel

• Windturbines: Hoewel de windsnelheid zal fluctueren, kan in een specifiek windparkgebied door het clusterbeheer van meerdere turbines en weersvoorspellingen een relatief stabiele stroomopbrengst worden gegarandeerd. Bijvoorbeeld, in sommige grote windparken kan de totale opbrengst van het park relatief stabiel blijven en grote fluctuaties verminderd worden door de turbines strategisch te plaatsen en geavanceerde monitoring- en besturingssystemen in te zetten.

• Waterkracht: Hoog niveau van stabiliteit en voorspelbaarheid. De waterstroom van rivieren heeft doorgaans een relatief stabiele stroomsnelheid en waterstand, waardoor via de regeling van stuwmeren de elektriciteitsproductie naar behoefte kan worden aangepast. Grote waterkrachtcentrales kunnen bijvoorbeeld de stroomopbrengst nauwkeurig regelen door de opslag en afname van water in stuwmeren aan te passen om de elektriciteitsvraag op verschillende tijdstippen te voldoen.

In vergelijking hiermee is de elektriciteitsproductie met zonnepanelen meer beïnvloed door weeromstandigheden en dag-en-nachtcycli. De intensiteit van het zonlicht varieert door wolken, seizoenen, geografische locaties en andere factoren, en er wordt geen elektriciteit geproduceerd 's nachts, wat resulteert in een onstabiele stroomopbrengst die moeilijk geschikt is voor grootschalige, stabiele energievoorziening.

Aanpassing aan het elektriciteitsnetwerk

Windturbines en waterkracht kunnen beter aangepast worden aan de eisen van het elektriciteitsnetwerk. Omdat hun stroomopbrengst relatief stabiel is, is het gemakkelijker om de dispatching en bedrijfsvoeringseisen van het netwerk te voldoen. Bijvoorbeeld, tijdens pieklasten kan een waterkrachtcentrale snel de elektriciteitsproductie verhogen om de vraag naar elektriciteit te bevredigen; wanneer de last laag is, kan de productie worden verlaagd om overbelasting van het netwerk te voorkomen.

De onderbrekingen en instabiliteit van zonne-energieproductie brengen grote uitdagingen met zich mee voor de dispatching van het elektriciteitsnet. Het netwerk moet meer energieopslageenheden en reservekracht hebben om de fluctuaties in zonne-energieproductie te boven te komen, wat de bouw- en exploitatiekosten van het netwerk verhoogt.

Kosten-batenaspect

Initiële investering en exploitatiekosten

Windturbines en waterkracht hebben bepaalde kostenvoordelen bij grootschalige toepassing. Hoewel de initiële bouwinvestering van windturbines en waterkrachtcentrales hoog is, zijn de exploitatiekosten relatief laag. Zodra gebouwd, zijn de wind- en waterhulpbronnen gratis, met alleen de onderhoud en beheer van de apparatuur nodig. Grote windparken en waterkrachtcentrales hebben lange levensduur en kunnen decennialang elektriciteit produceren tegen relatief lage kosten die over de tijd worden gespreid.

De initiële investeringskosten van zonnepanelen zijn ook hoog, en hoewel de prijs geleidelijk daalt naarmate de technologie vordert, vereist het nog steeds een grotere installatieoppervlakte en bijbehorende apparatuur. Bovendien neemt de efficiëntie van zonnepanelen met de tijd af en moeten ze regelmatig vervangen worden, wat de exploitatiekosten verhoogt.

Schaaleffect

Windturbines en waterkracht zijn gemakkelijker te schalen. Grote windparken en waterkrachtcentrales kunnen grote hoeveelheden elektriciteit produceren om grootschalige elektriciteitsvraag te bevredigen. Naarmate de schaal toeneemt, kunnen de kosten per eenheid verder worden verlaagd. Sommige grote waterkrachtcentrales hebben bijvoorbeeld een geïnstalleerd vermogen van miljoenen kilowatt of meer, waarmee een stabiele energievoorziening voor een heel gebied of land kan worden verzekerd.

Bij grootschalige toepassing van zonnepanelen zijn ze beperkt door de installatieoppervlakte en -locatie. Hoewel elektriciteit kan worden opgewekt op verschillende locaties via gedistribueerde installatie, is de schaal van individuele zonnepaneelsystemen over het algemeen kleiner en is het moeilijk om dezelfde schaaleffecten te bereiken als grote wind- en waterkrachtcentrales.

Milieu-aanpassing

Efficiëntie van grondgebruik

Windturbines en waterkrachtcentrales hebben bepaalde voordelen qua grondgebruik. Windturbines kunnen meestal geïnstalleerd worden op open vlaktes, bergen of op zee, nemen relatief weinig grondoppervlak in beslag en kunnen gecombineerd worden met andere industrieën zoals landbouw en veeteelt om de efficiëntie van het grondgebruik te verbeteren. Bijvoorbeeld, in sommige graslandgebieden kunnen windturbines samen met veeteelt bestaan zonder het normale gebruik van de grond te beïnvloeden.

Hoewel een waterkrachtcentrale stuwmeren nodig heeft, kan de integrale waarde van grond- en waterhulpbronnen worden verbeterd door de integrale benutting van stuwmeerhulpbronnen, zoals de ontwikkeling van visserij en waterrecreatie.

Zonnepanelen vereisen een groot installatiegebied, meestal op daken of open terreinen. Bij grootschalige toepassing kan dit veel grondhulpbronnen in beslag nemen en bepaalde beperkingen opleveren voor het gebruik van de grond.

Milieuimpact

Windturbines en waterkracht hebben relatief weinig impact op het milieu. Windenergie is een schone energiebron die geen emissies produceert en minder invloed heeft op luchtkwaliteit en klimaatverandering. Hoewel windturbines tijdens het gebruik enig lawaai produceren, kan dit beheersbaar zijn door middel van een goede locatiekeuze en technische maatregelen.

Hoewel waterkrachtgeneratie een bepaalde impact heeft op de rivierecosfeer, kan deze impact worden geminimaliseerd door maatregelen zoals ecologische stroming en vismigratiekanalen.

Het productieproces van zonnepanelen consumeert veel energie en hulpbronnen en produceert bepaalde emissies. Bovendien veroorzaakt de afhandeling van zonnepanelen ook een zekere druk op het milieu.