Hoe transformeert India naar een zonne-energie stad?

India is bezig met een ambitieuze transformatie van een aangewezen stad, die zowel de staatshoofdstad kan zijn als een prominente toeristische bestemming, naar een zogenaamde "zonne-stad". Het belangrijkste doel van dit initiatief is ervoor te zorgen dat de volledige elektriciteitsvraag van de gekozen stad wordt gedekt door hernieuwbare energiebronnen, met de nadruk op zonne-energie. Alle zonne- en windenergieprojecten die tot 30 juni 2023 zijn goedgekeurd, profiteren van vrijstellingen van de Inter State Transmission System (ISTS)-kosten en verliezen voor interstatelijke energiedistributie. Dit draagt bij aan de versnelde integratie van duurzame energie in het nationale elektriciteitsnet.

India's ambitie om duurzame energie in haar agrarische en industriële sectoren te integreren wordt verder versterkt door grootschalige initiatieven zoals de Development of Solar Parks and Ultra Mega Solar Power Projects. Dit programma heeft als doel 40 GW aan zonne-energiecapaciteit te realiseren tegen maart 2024, waarvan een totaal van ongeveer 9,2 GW al is geïmplementeerd. Daarnaast wordt er veel aandacht besteed aan de uitrol van zonnepanelen op daken. De Rooftop Solar Programme Phase II richt zich op het installeren van 40 GW zonnecapaciteit op daken tegen december 2022. Het succes van deze initiatieven is zichtbaar in de cumulatieve zonnecapaciteit van 5,87 GW die inmiddels is geïnstalleerd.

In lijn met deze vooruitgang is het gebruik van hybride zonne-windcapaciteit toegenomen, waarbij zonne- en windenergie worden gecombineerd om de betrouwbaarheid en stabiliteit van het elektriciteitsnet te vergroten. Een opmerkelijke ontwikkeling in dit opzicht is de toename van de zogenaamde 'hybride zonnecentrales', waarbij zonne-energie wordt gecombineerd met andere hernieuwbare bronnen, zoals windenergie of biomassa, en energieopslagsystemen om de onvoorspelbaarheid van de energieproductie te verminderen.

Tegelijkertijd wordt de integratie van zonne-energie met geavanceerde opslagtechnologieën steeds meer benadrukt. Lithium-ionbatterijen, bekend om hun hogere energiedichtheid en lagere kosten, worden steeds vaker gebruikt voor het opslaan van zonne-energie. Dit draagt bij aan het optimaliseren van de elektriciteitsproductie en -distributie, met als doel een betrouwbare energievoorziening te garanderen, zelfs wanneer de zon niet schijnt.

In de jaren 1990 en begin 2000 lag de nadruk vooral op kleinschalige installaties van zonne-energie, waarbij zonnefotovoltaïsche (PV) technologie de belangrijkste bron van energieproductie was. Gedurende deze periode werden zonne-energiecentrales met vermogens van enkele kilowatts tot enkele megawatts gebouwd, voornamelijk met polycrystalline silicium zonnepanelen die betaalbaar en gemakkelijk verkrijgbaar waren.

Een belangrijke mijlpaal in de zonne-energiesector van India was de lancering van de Jawaharlal Nehru National Solar Mission (JNNSM) in 2010. Het doel van deze missie was om grootschalige zonne-energieprojecten te bevorderen en de kosten van zonne-energie te verlagen. Deze periode markeerde een verschuiving naar grotere installaties, waarbij de nadruk lag op kosteneffectiviteit en de integratie van zonne-energie met andere hernieuwbare energiebronnen. Het gebruik van dunne-film zonne-technologie kwam op, een technologie die gebruikmaakt van halfgeleider materialen om zonlicht om te zetten in energie.

Na 2015 begon India snel in te zetten op grootschalige zonne-energieparken. Het Gujarat Solar Park in Charanka, dat in 2011 werd geopend, groeide uit tot een van de grootste zonneparken ter wereld. Andere belangrijke projecten zijn onder meer het Rewa Ultra Mega Solar Park in Madhya Pradesh, dat in 2015 werd geopend met een capaciteit van 750 MW, en het Pavagada Solar Park in Karnataka, dat in 2017 werd voltooid met een capaciteit van 600 MW.

Het belangrijkste kenmerk van de recente ontwikkelingen in de zonne-energiesector is de technologische vooruitgang. India heeft zich gericht op het verhogen van de efficiëntie van zonnepanelen, met name het gebruik van monokristallijn silicium, dat hogere rendementen biedt dan de traditionele polycrystalline zonnepanelen. Daarnaast hebben drijvende zonneparken, die zonnepanelen op waterlichamen installeren, aan populariteit gewonnen, vooral in gebieden waar land schaars is.

In de komende jaren zal de nadruk liggen op de integratie van zonne-energie met opslagcapaciteit en hybride systemen. Deze technologieën zijn essentieel om een stabiele en betrouwbare energievoorziening te garanderen en tegelijkertijd de voordelen van hernieuwbare energiebronnen te maximaliseren. De vooruitzichten voor zonne-energie in India zijn positief, en het land is goed op weg om een wereldleider te worden in duurzame energieproductie.

Wat zijn de economische, operationele en milieu-uitdagingen van gedistribueerde generatie (DG) in energienetwerken?

Wat betreft de economische uitdagingen, is het type DG en de technologie die wordt gebruikt van invloed op de financiële aspecten van de netintegratie. Er zijn enkele cruciale financiële kwesties die moeten worden aangepakt voor de grootschalige integratie van DG in het net:

De investeringskosten blijven hoog, ondanks de vooruitgang in de technologie. De initiële kosten voor de installatie van DG kunnen vaak nog steeds worden vergeleken met de kosten van conventionele gecentraliseerde energiecentrales. Tenzij er een grote markt is voor elektriciteit die wordt opgewekt door DG of er overheidssteun is in de vorm van subsidies, blijven de hoge initiële investeringskosten voor DG-installaties, als onderdeel van het elektriciteitsnet, een aanzienlijke barrière.

In een geliberaliseerde en competitieve elektriciteitsmarkt kunnen investeringen in RES worden gestimuleerd. Echter, de meeste elektriciteitsmarkten zijn sterk gereguleerd, vaak door overheidsinstellingen of een beperkt aantal grote bedrijven, wat de concurrentie ontmoedigt en de integratiekosten doet oplopen. De prijzen voor de bulkverkoop van elektriciteit hangen sterk af van een accurate planning, maar de volatiliteit van de beschikbaarheid van zonne- en windenergie maakt de prijsschommelingen moeilijk te beheersen. Onzekerheden over de opwekking van energie uit RES bemoeilijken hun deelname aan kortetermijn elektriciteitsmarkten.

Ook moeten de transmissie- en distributiebedrijven (T&D) de toegenomen complexiteit van hun netwerk effectief beheren. Bij een hoog niveau van DG-integratie moet er nauwlettend toezicht worden gehouden op de transmissie van elektriciteit, zowel op het transmissie- als distributieniveau. Nieuwe commerciële regelingen moeten worden ingevoerd om actieve distributienetwerken te ondersteunen die een groter aandeel RES verwerken.

Een ander probleem zijn de belastingen en handelsbarrières die van invloed zijn op de opwekking en distributie van elektriciteit uit natuurlijke hulpbronnen, evenals de invoerbeperkingen voor technologieën die essentieel zijn voor de opwekking van hernieuwbare energie. Deze belemmeringen vormen een obstakel voor de penetratie van DG in het energielandschap.

Wat betreft operationele uitdagingen, staan systeemoperatoren voor diverse complicaties wanneer ze het net beheren met een toenemende hoeveelheid DG. De grootste uitdagingen die zich voordoen, zijn onder meer:

De integratie van hernieuwbare energie vereist een flexibele en snelle respons van het net om vraag en aanbod in evenwicht te houden, samen met betrouwbare systemen voor gegevensverzameling, geoptimaliseerde planning en een betrouwbaar SCADA-systeem.

Sommige DG-systemen kunnen op aanvraag worden in- of uitgeschakeld, wat hen flexibel maakt en geschikt voor het afvlakken van pieken of het reageren op schommelingen in de elektriciteitsprijs. Deze flexibiliteit maakt het noodzakelijk om de bedrijfsmodus van DG-systemen voortdurend te monitoren en bij te sturen, zodat ze kunnen worden aangepast aan de vraag.

Met de integratie van DG moet het distributienet actief betrokken worden bij het proces van energiebeheer. Dit vereist dat de distributie-netwerkoperatoren actief deelnemen aan het voorspellen van de vraag, het verzamelen en analyseren van gegevens, het beheren van de vraagzijde en het integreren van systemen om een efficiënte werking van het netwerk te waarborgen.

Windenergie wordt ook gepromoot als een van de schoonste energiebronnen, maar ook hierbij moeten milieukwesties worden aangepakt. De impact op het landgebruik, de visuele en geluidsoverlast, en de bedreiging van wilde dieren en hun habitats zijn belangrijke factoren die aandacht behoeven.

Naast de milieukwesties zijn er ook maatschappelijke uitdagingen die gepaard gaan met de integratie van hernieuwbare energie in het net. Burgers kunnen terughoudend zijn tegenover de implementatie van nieuwe technologieën vanwege bezorgdheid over esthetische en gezondheidsimpacten, vooral wanneer het gaat om lokale wind- of zonne-installaties. De acceptatie van hernieuwbare energie door de samenleving is een belangrijke factor die de snelheid van de energietransitie kan beïnvloeden.