Invoering
Zonne-energiecentrales in woestijnomgevingen komen nu naar voren als een sleuteloplossing in de mondiale energietransitie.. Dankzij de intense zonneschijn, lage bevolkingsdichtheid en zeer lage grondkosten, woestijngebieden —- vooral in Noord-Afrika (Marokko, Algerije en Tunesië) —- bieden ideale omstandigheden voor de ontwikkeling van grootschalige fotovoltaïsche projecten.
Echter, de bouw van een zonne-energiecentrale in de woestijn kan niet geïmproviseerd worden. Tussen extreme klimatologische omstandigheden (warmte, zandstormen) en specifieke technische beperkingen (structuren, bedrading, anti-zand apparaten), elk onderdeel van het systeem moet zorgvuldig worden geselecteerd en perfect aangepast aan de omgeving.
In dit artikel, we zullen de basisuitrusting presenteren die nodig is voor een fotovoltaïsche energiecentrale in een woestijngebied, een schatting maken van de hoeveelheid bespaarde energie en de milieuvoordelen van een dergelijke installatie, ontdek de grootste zonne-energieprojecten ter wereld. Evenals de op maat gemaakte oplossingen voor zonne-energiebekabeling die ZMS Cable biedt voor installateurs en ontwikkelaars in Afrika en Europa.
Welke apparatuur is nodig voor een zonne-energiecentrale in de woestijn ?
Woestijngebieden worden gekenmerkt door extreme klimatologische omstandigheden : wind beladen met schurend zand, hoge temperaturen, en sterke thermische amplitudes tussen dag en nacht.
Om in deze omgevingen een zonne-energiecentrale te bouwen, het is essentieel om apparatuur te gebruiken die speciaal is ontworpen om deze beperkingen te weerstaan.
Bifaciale fotovoltaïsche modules
Bifaciale panelen hebben nu de voorkeur voor woestijnprojecten. Door direct zonlicht aan de voorkant op te vangen en licht dat aan de achterkant door het zand wordt gereflecteerd, ze zorgen voor een aanzienlijke toename van de opbrengst. Deze modules moeten worden ontworpen met versterkt glas en oppervlakken die bestand zijn tegen zanderosie.
Ondersteunende structuren en funderingen
De draagconstructie moet bestand zijn tegen harde wind, tot zandstormen, enz. Voor de draagconstructie wordt meestal gekozen voor gegalvaniseerd staal of geanodiseerd aluminium. In duingebieden, Wij adviseren een minimale bodemvrijheid van 300 mm om te voorkomen dat de panelen vast komen te zitten in het zand. Bij de keuze van de hellingshoek moet ook rekening gehouden worden met de dominante windrichting en de beweging van de duinen..
Volgsysteem voor zonne-energie (optioneel)
Het gebruik van structuren met één as (horizontale trackers) maakt het mogelijk om de productie van 20 heeft 30 %. Echter, ze vereisen een versterkt systeem tegen windbelasting en rigoureuzer onderhoud in zandige omgevingen.
Omvormers voor zonne-energie voor extreme omgevingen
Omvormers die in woestijnenergiecentrales worden gebruikt, moeten van het buitentype zijn of worden geïntegreerd in voorgemonteerde containers om transport en installatie in afgelegen gebieden te vergemakkelijken.
Ze moeten IP54-gecertificeerd of hoger zijn, met luchtdicht stofdicht ontwerp, actieve koelsystemen met gefilterde ventilatie of gesloten ventilatoren, en opstartmogelijkheid bij lage temperaturen om aanzienlijke dag-/nachtverschillen op te vangen.
Deze omvormers moeten ook uitstekend bestand zijn tegen zandwind om maximale betrouwbaarheid in zware omgevingen te garanderen..
Aansluitkasten en transformatoren
Slimme aansluitdozen (of DC-aansluitdozen) maken monitoring op afstand van fotovoltaïsche moduleketens mogelijk en vergemakkelijken voorspellend onderhoud.
Wat betreft stroomtransformatoren, ze moeten bestand zijn tegen de aanzienlijke temperatuurschommelingen die typisch zijn voor woestijngebieden. Ze hebben ook de rol om de uitgangsspanning te verhogen 35 uw kV 110 kv. Deze verhoging is essentieel om een stabiele integratie van de geproduceerde energie in het elektriciteitsnet mogelijk te maken..
Hoogwaardige zonnekabels
Fotovoltaïsche kabels zijn cruciale elementen in woestijnomgevingen. Dat moeten ze zijn :
- UV-bestendig, tegen hitte en schuren，
- voldoet aan de EN-norm 50618 / IEC 62930，
- met XLPO-isolatie of dubbele mantel (type H1Z2Z2-K) voor een langere levensduur.
Bij ZMS Kabel, wij bieden op maat gemaakte zonnekabels, getest in extreme omstandigheden, met afscherming, aanpassing van secties, enz.
Zandbeschermingssystemen
Om de grond te stabiliseren en de installaties te beschermen, wij gebruiken :
- mechanische anti-zandbarrières (nylon netten of takken in schaakbordpatroon 1m x 1m),
- zandbindende planten (halofyten of lokale planten zoals calligonum of bijvoet),
- begroeide gebieden onder de panelen om energieproductie en ecologisch herstel te combineren.
Hoe werkt een fotovoltaïsche installatie? ?
De werking van een fotovoltaïsche energiecentrale is gebaseerd op een geoptimaliseerde energieconversieketen, variërend van het opvangen van licht tot het injecteren van elektriciteit in het netwerk. Hier zijn de belangrijkste fasen van dit proces :
Omzetting van licht in elektriciteit (gelijkstroom)
Fotovoltaïsche modules vangen zonlicht op en genereren directe elektrische stroom dankzij het fotovoltaïsche effect, een fysiek fenomeen dat wordt veroorzaakt door bepaalde halfgeleidermaterialen (vaak silicium). Hoe sterker de bestraling, hoe hoger de huidige productie.
Gelijkstroom omzetten in wisselstroom
De geproduceerde gelijkstroom is niet direct compatibel met elektrische netwerken. Het wordt eerst via aansluitdozen naar omvormers geleid (of stroomomvormers).
Deze zetten gelijkstroom om (gelijkstroom) in wisselstroom (AC), op de frequenties en spanningen die door het netwerk worden vereist.
Injectie in het netwerk (midden- of hoogspanning)
De aldus omgezete elektriciteit wordt vervolgens via transformatoren in spanning gebracht 35 kv, 110 kV of meer, afhankelijk van netwerkvereisten.
Zodra deze stap is voltooid, energie kan worden geïnjecteerd in midden- of hoogspanningslijnen, vervolgens gedistribueerd naar gebruikers.
Realtime optimalisatie
Moderne energiecentrales maken gebruik van intelligente besturingssystemen, vooral integreren :
MPPT (Maximaal Power Point-tracking), die voortdurend de werking van de modules aanpast om maximale zonne-energie op te vangen ;
SCADA-systemen (Toezichtcontrole en gegevensverzameling) voor beheer op afstand, prestatieanalyse en preventief onderhoud.
Wat is de milieu-impact van een zonne-energiecentrale? ?
Zonne-energiecentrales hebben meerdere positieve effecten op het milieu, vooral als het gaat om het terugdringen van de CO2-uitstoot, behoud van hulpbronnen, ecologisch herstel en bevordering van duurzame ontwikkeling. Hier is een gedetailleerde analyse :
Het terugdringen van broeikasgassen en het bestrijden van de klimaatverandering
Elektriciteitsproductie zonder directe uitstoot
Een fotovoltaïsche installatie produceert geen CO₂, ni SOₓ, is NEEₓ, geen fijne deeltjes tijdens bedrijf. Per kilowattuur zonne-energie wordt ongeveer bespaard 0,4 kg CO₂-uitstoot, wat neerkomt op een besparing van 0,16 kg standaardsteenkool.
Voorbeeld : Bij de elektriciteitscentrales van 310 MW gelegen in de Kubuqi-woestijn (Binnen-Mongolië) genereert 2,74 miljard kWh per jaar, waardoor het mogelijk wordt de CO₂-uitstoot te verminderen 23,25 miljoen ton, om op te slaan 8,62 miljoen ton steenkool en het equivalent bereiken van 127 000 hectare hersteld bos.
Lage CO2-voetafdruk gedurende de gehele levenscyclus
Het merendeel van de emissies is afkomstig van de initiële productie van modules. Echter, technologische vooruitgang – zoals het gebruik van hernieuwbare elektriciteit in fabrieken – kan deze voetafdruk aanzienlijk verkleinen. Uit onderzoek blijkt dat de CO2-voetafdruk van fotovoltaïsche zonne-energie nauwelijks representatief is 10 % van die van steenkool.
Water besparen en vervuiling verminderen
Bijna geen waterverbruik
Traditionele thermische energiecentrales verbruiken ongeveer 1,5 liter water per geproduceerde kWh, voornamelijk voor koeling. Omgekeerd, een zonnecentrale heeft slechts een kleine hoeveelheid water nodig voor de periodieke reiniging van de panelen, wat een aanzienlijke waterbesparing betekent, bijzonder waardevol in droge gebieden.
Eliminatie van de keten van fossiele vervuiling
Fotovoltaïsche zonne-energie vermijdt :
- destructieve mijnbouw,
- vervuiling die verband houdt met het transport ervan,
- verbrandingsresten (as, zure gassen, zure regen).
Herstel van aangetaste gronden en verbetering van ecosystemen
Valorisatie van onontgonnen land
Meer dan 60 % van de grote zonne-energiecentrales ter wereld zijn geïnstalleerd op dorre bodems, woestijn of zout, waardoor de concurrentie met landbouwgrond wordt verminderd.
Ecologische rehabilitatie van verwoestijnde gebieden
Zonnepanelen verminderen de verdamping van water uit de grond. Het water dat wordt gebruikt voor het reinigen sijpelt de grond in, toenemende luchtvochtigheid.
Voorbeeld : Op de fotovoltaïsche site van Gonghe (provincie du Qinghai), het watergehalte van de grond onder de panelen nam toe met 40 heeft 78 %, vegetatie is toegenomen met 15 %, en de organische stof van de bodem werd vermenigvuldigd 11.
De structuur van fotovoltaïsche velden vormt een fysieke barrière die de windcirculatie op grondniveau vermindert. Om deze reden, de windsnelheid daalt met meer dan 40 %, luchtvochtigheid neemt toe 2,8 %, en de dag/nacht thermische amplitude neemt af – omstandigheden die bevorderlijk zijn voor de hervatting van micro-organismen en lokale flora.
Multifunctioneel landgebruik
Agri-fotovoltaïsme : Vuur (Chine), Onder de panelen worden aardbeien geteeld, het combineren van landbouw- en energieproductie en tegelijkertijd het verminderen van de energiebehoefte voor kassen. Opfok onder panelen : In de Talatan-regio (Qinghai), schapen grazen onder de panelen, het op natuurlijke wijze behouden van de vegetatie en het mogelijk maken van fokkers om hun inkomen te verhogen terwijl ze de weilanden regenereren.
Bevordering van biodiversiteit en klimaatbestendigheid
Creatie van ecologische corridors
Uit onderzoek blijkt dat de doordachte indeling van de installaties – met name de afstand tussen de panelen – bijdraagt aan het behoud van vegetatiestroken die dienen als leefgebied voor de plaatselijke fauna..
Bijvoorbeeld, op de Kubuqi-site, vogels en kleine zoogdieren zijn teruggekeerd om zich te vestigen.
Beperking van het stedelijke hitte-eilandeffect
BIPV-oplossingen (geïntegreerd fotovoltaïsch gebouw) — installatie van panelen op daken of gevels — beperking van de warmteabsorptie door gebouwen, het verbruik van airconditioning verminderen en het stedelijke microklimaat verbeteren.
Hoe vindt de bouw van een zonne-energiecentrale in de woestijn plaats? ?
De bouw van een zonne-energiecentrale in een woestijnomgeving is een complex project dat een zorgvuldige voorbereiding vergt, technische keuzes aangepast aan extreme omstandigheden, evenals een strikte coördinatie in elke fase. Hier vindt u een overzicht van de belangrijkste fases van het proces :
Locatieonderzoek en locatieselectie
Allereerst, omgevingsanalyses, geologische en klimatologische studies worden gedurende meerdere maanden uitgevoerd :
- Vermijd gebieden met bewegende duinen, zoute of onstabiele bodems
- Verzamel weergegevens op 30 ans : zonneschijn, heersende winden, zandstormen
- Evalueer de aard en mobiliteit van het zand, topografie, en toegang tot elektriciteitsnetwerken
Woestijngebieden met een hoog zonnepotentieel verdienen de voorkeur., grote gebieden beschikbaar en een lage bevolkingsdichtheid, zoals die van de Maghreb (bijvoorbeeld Zuid-Marokko of het binnenland van Tunesië) en de Sahelregio.
Technisch ontwerp aangepast aan de woestijn
Ingenieurs moeten de uitdagingen die specifiek zijn voor deze omgevingen vanaf de ontwerpfase integreren :
- Verhoogde constructies om verzanding te voorkomen (bodemvrijheid ≥ 300 mm)
- Optimale oriëntatie en helling van de modules om variaties als gevolg van micro-reliëfs op de grond te compenseren
- Keuze uit corrosiebestendige materialen, tegen zandschuring en thermische schokken
- Zonne-volgsystemen met één as (spoorzoekers) versterkt om windstoten te weerstaan
Ecologische integratie en bodemstabilisatie
Om winderosie te voorkomen en de ecologische impact te beperken, Vanaf de bouw worden maatregelen genomen :
- Zandbeschermingsnetten of barrières (samen, riet of nylon) aan de rand en op de dominante windassen
- Gecontroleerde herbegroeiing met lokale soorten (ex. : bijvoet, Saxaoul, jujubier), droogtebestendig
- Gereguleerde schaduwzones onder de panelen, bevorderlijk voor het herstel van de lokale flora
Logistiek, transport en installatie
Het materiaal op de site krijgen is een cruciale stap, vooral in afgelegen gebieden :
- Keuze van voertuigen aangepast aan zandig terrein
- Naleving van normen voor milieubestendigheid
- Modulaire en seriële installatie : de steunen, panelen, omvormers en kabels worden in blokken geïnstalleerd om de tijd dat ze aan wind en stof worden blootgesteld, te verkorten
Intelligente inbedrijfstelling en onderhoud
Moderne energiecentrales geven de voorkeur aan automatisering om de afhankelijkheid van arbeid ter plaatse te beperken :
- SCADA-systemen voor realtime monitoring op afstand (productie, temperaturen, storingen)
- Reinigingsrobots voor zonnepanelen, het verminderen van het waterverbruik en de onderhoudskosten
- Voorspellend onderhoud met behulp van geïntegreerde sensoren (temperatuur, stof, vochtigheid)
Door een zorgvuldige planning, aangepaste technologische keuzes en geïntegreerd ecologisch ontwerp, het is nu mogelijk om woestijngebieden om te vormen tot gebieden voor duurzame energieproductie, zonder het lokale evenwicht in gevaar te brengen.
Strategische rol van kabels in woestijnenergiecentrales
Als zonnepanelen de kern vormen van een fotovoltaïsche energiecentrale, de elektrische kabels vormen het zenuwstelsel : ze zorgen voor een betrouwbare energieoverdracht van de modules naar de transformatoren, dan naar het netwerk. In een woestijnomgeving, de spanningen op de kabels zijn bijzonder hoog: extreme temperaturen, intense UV-straling, zand slijtage, ondergrondse of luchtinstallatie over lange afstanden.
Dit zijn de meest gebruikte kabels, en de belangrijkste criteria om hun prestaties in de woestijn te garanderen :
DC-zonnekabels (gelijkstroom)
Dit zijn de kabels die de fotovoltaïsche panelen verbinden met de aansluitdozen (aansluitdozen), en vervolgens naar de omvormers.
Essentiële kenmerken :
- Isolatie dubbel (vaak XLPE + buitenste schede en LSZH of PVC) om UV en hitte te weerstaan
- Hoge thermische weerstand : werking tot 90°C continu, tolerantie voor pieken van 120°C
- Mechanische flexibiliteit : voor installatie op mobiele constructies (zonne-trackers) of in bochten
- Huidige normen : IN 50618 / TÜV 2 Pfg 1169
Bij ZMS Kabel, wij leveren zonnekabels type PV1-F en H1Z2Z2-K, getest voor omgevingen met hoge temperaturen en hoge zonne-intensiteit, met anti-knaagdier- of vlamvertragende opties indien nodig.
Wisselstroomkabels (AC)
Deze kabels verbinden de omvormers met de transformatoren, vervolgens naar het afleverstation voor aansluiting op het elektriciteitsnet.
Beperkingen die specifiek zijn voor de woestijn :
- Lange transmissieafstanden voor elektriciteit, waarbij een geschikte kabelsectie vereist is om verliezen te beperken
- Luchtfoto installatie, in de loopgraaf, of in technische goot, met weerstand tegen zand en thermische schokken
- Mogelijke aanwezigheid van knaagdieren of bijtende middelen, afhankelijk van de regio
ZMS biedt afgeschermde koper- of aluminiumkabels, met XLPE- of EPR-isolatie, voor spanningen tot 35 kv. Wij passen de structuur aan (eenvoudig, verdraaid, driepolig) afhankelijk van de locatieconfiguraties.
Bekabeling voor besturings- en monitoringsystemen (SCADA)
Moderne zonne-energiecentrales maken gebruik van intelligente monitoringsystemen, waarvoor specifieke bedrading nodig is :
- RS485-communicatiekabels, glasvezel of Ethernet voor datatransmissie (productie, temperatuur, alarmen)
- Sensorkabels (temperatuur, vochtigheid, hellingsmeters)
- Weerstand tegen elektromagnetische interferentie (EMI)
ZMS kan afgeschermde kabels leveren voor automatisering en data, compatibel met standaard industriële protocollen en getest op langdurige UV-blootstelling.
Waarom een slechte kabelselectie de hele installatie in gevaar kan brengen
Een isolatiefout, een verkeerd gedimensioneerde doorsnede of voortijdige veroudering van de kabel kan leiden tot :
- Verlies van energie-efficiëntie
- Risico op kortsluiting of brand
- Duur onderhoud op moeilijk bereikbare plaatsen
Daarom moet de keuze van kabels worden gemaakt op basis van het plaatselijke klimaat., nationale normen en het belastingsprofiel van de installatie. Een oplossing op maat, gecombineerd met betrouwbare logistiek en conformiteitscertificaten, maakt het verschil bij grootschalige projecten.
Conclusie
Zonne-energiecentrales die in woestijngebieden zijn geïnstalleerd, zijn niet langer eenvoudige experimentele projecten; ze vertegenwoordigen nu een strategische pijler van de mondiale energietransitie, vooral in Franstalige landen in Afrika en Zuid-Europa, rijk aan zonneschijn en weinig geëxploiteerd land.
Referentieprojecten op wereldschaal illustreren dit enorme potentieel al :
- Talatan-zonnepark in Qinghai, in China, dekt bijna 600 km² en levert meer dan 3,4 miljoen huizen per jaar – en dient tegelijkertijd als ecologisch weiland voor 20 000 schaap.
- In Saoedi-Arabië, het lopende Al Shuaibah-project zal bereiken 2,6 GW, waardoor het de grootste fotovoltaïsche energiecentrale ter wereld zal worden.
- Nog steeds in China, de Midong-krachtcentrale (Xinjiang) geeft een kracht weer van 3,5 GW, met een jaarlijkse productie rond 6 miljard kWh, het equivalent van het elektriciteitsverbruik van een klein land.
Met hun vele voordelen: de enorme productie van schone elektriciteit, vermindering van de CO₂-uitstoot, herwaardering van gedegradeerde gronden, waterbesparing, en zelfs ecologisch herstel – deze projecten belichamen een circulair en duurzaam energiemodel.
Maar om hun prestaties en een lange levensduur te garanderen, elk onderdeel moet zorgvuldig worden ontworpen volgens de milieubeperkingen die specifiek zijn voor de woestijn. Het gaat hierbij niet alleen om panelen en constructies, maar ook minder zichtbare maar even cruciale elementen zoals elektriciteitskabels.
Als aanbieder van zonne-bekabelingsoplossingen, ZMS Cable ondersteunt ontwikkelaars, installateurs en EPC's in de EMEA-regio bij het ontwerpen van betrouwbare fotovoltaïsche projecten, in overeenstemming met internationale normen, en aangepast aan extreme omgevingen.
De woestijn is niet langer een energievacuüm – het is een bron van de toekomst.