Hittegolven en zonne-energie: wanneer de zon zelf de vijand wordt

Het Iberisch schiereiland wordt al lang beschouwd als een van Europa's meest veelbelovende regio's voor de ontwikkeling van zonne-energie. Met overvloedige zonneschijn, ondersteunend beleid en een groeiend geïnstalleerd vermogen van meer dan 25 GW alleen al in Spanje heeft de regio zichzelf gepositioneerd als een krachtcentrale op het gebied van hernieuwbare energie. Een recent onderzoek van de Universiteit van Évora in Portugal heeft echter een ontnuchterende realiteitscheck opgeleverd: tijdens hittegolven kunnen fotovoltaïsche centrales in de regio verliezen per uur tot 90% lijden. Deze bevinding daagt langgekoesterde aannames over de betrouwbaarheid van zonne-energie uit en roept kritische vragen op over hoe de industrie zich moet aanpassen aan een opwarmend klimaat.

Het onderzoek, gepubliceerd in het International Journal of Climate Change Strategies and Management, omvatte een analyse van productiegegevens per uur{0}} verzameld uit drie zonne-PV-installaties op het Iberisch schiereiland, waaronder de Zebro-fabriek in Portugal (37,06 kW), de Ariza-fabriek uit Zaragoza in Spanje (15 kW) en de Amibil-fabriek, eveneens in de stad Zaragoza (64,5 kW). De onderzoekers evalueerden de impact van vier grote hittegolven die werden erkend door de AEMET en IPMA. Twee daarvan vonden plaats in Spanje in juli – augustus 2024 en juni 2025 en twee andere kwamen uit Portugal in augustus 2024 en mei – juni 2025. De hittegolven die zich in 2024 voordeden, bleken het meest schadelijk te zijn, met temperaturen van 39,4 graden in Portugal en 38,9 graden in Spanje.

Om analytische nauwkeurigheid te garanderen, vergeleken de onderzoekers productiegegevens met meteorologische informatie uit de ERA5-Land-heranalysedataset, gevalideerd met behulp van een weerstation dat naast de Amibil-fabriek was geïnstalleerd. De validatie toonde een sterke overeenkomst, met correlatiecoëfficiënten tot 0,95 voor de luchttemperatuur en 0,98 voor de mondiale horizontale instraling.

De bevindingen zijn opvallend. De grootste daling van de prestatieverhouding per uur bedroeg 90,4% in de Amibil-fabriek tijdens de Spaanse hittegolf van 2024. Met andere woorden: gedurende een heel uur genereerde deze PV-installatie nauwelijks een-tiende van de verwachte output. Het onderzoek documenteerde een maximaal uurdal van 90,44%. Hoewel de dagelijkse verliezen bescheidener waren-de grootste geregistreerde waarde was 17,59% in de Zebro-fabriek tijdens de Portugese hittegolf van 2025-de concentratie van verliezen tijdens piekuren vormt een serieuze operationele uitdaging.

Bemoedigend genoeg merkten de onderzoekers op dat de PV-prestaties doorgaans dezelfde dag of de volgende dag herstelden zodra de thermische stress afnam. Het feit dat dergelijke dramatische verliezen zelfs tijdens korte perioden van extreme temperaturen kunnen optreden-ook buiten officieel geclassificeerde hittegolfperiodes-suggereert echter dat het probleem wellicht diepgaander is dan eerder werd aangenomen.

Waarom veroorzaken hittegolven zulke extreme verliezen? De reden ligt in de achtergrond van de fotovoltaïsche technologie. Hoge temperaturen verminderen de efficiëntie van kristallijne siliciumsystemen en daarom worden de prestaties van modules verminderd met 0,3-0,5% voor elke graad boven de 25 graden. Wanneer hittegolven arriveren, kan de temperatuur ongeveer 70 graden zijn, waardoor de achteruitgang van inkapselingsmiddelen en kabels wordt versneld. Het kan ook thermische verlaging veroorzaken.

Het onderzoek schrijft de verliezen voornamelijk toe aan hogere bedrijfstemperaturen en thermische derating van de omvormer, en niet zozeer aan de totale duur van hittegolven. Dit is een belangrijk onderscheid: niet de lengte van de hittegolf is het belangrijkst, maar de intensiteit van de temperatuurpieken. De cumulatieve uren boven de 35 graden -een maatstaf die de onderzoekers gebruikten om de hittegolfintensiteit te beoordelen-bleken een belangrijke voorspeller te zijn van prestatievermindering.

Misschien wel de belangrijkste implicatie van dit onderzoek betreft de manier waarop de zonne-energie-industrie de energieproductie plant en voorspelt. De studie vergeleek PVsyst-simulaties op basis van typische meteorologische jaargegevens met simulaties met behulp van daadwerkelijke ERA5-Land-weerinputs. De resultaten waren verontrustend: uitsluitend vertrouwen op TMY-datasets kan de PV-opwekking tijdens extreme hitte systematisch overschatten.

De onderzoekers berekenden 'Energy Not Served'-de kloof tussen de voorspelde energie op basis van TMY-gegevens en de feitelijk geproduceerde elektriciteit. Het grootste verschil was 553,25 kWh (36,88 kWh/kWp), wat neerkomt op 17,3% van de gesimuleerde energie in de Zebro-centrale, terwijl het grootste relatieve verschil 22,34% bedroeg in de Ariza-fabriek. Dit zijn geen triviale foutenmarges. Voor projectontwikkelaars, investeerders en netbeheerders kunnen dergelijke overschattingen zich vertalen in aanzienlijke financiële verliezen en operationele instabiliteit.

De Iberische bevindingen maken deel uit van een groter patroon. De temperatuur van de Europese oppervlaktelucht is sinds 1979 ongeveer drie keer zo snel gestegen als het mondiale gemiddelde. Regionale prognoses geven aan dat de Europese landtemperatuur tegen 2100 met 1,2 tot 3,4 graad zal blijven stijgen onder gematigde scenario's en tot 8,5 graad onder scenario's met hoge- emissies, waarbij de sterkste opwarming wordt verwacht in de binnenlanden van de mediterrane landen.

Voor de zonne-energiesector betekent dit dat de klimaataannames die ten grondslag liggen aan veel bestaande projecten mogelijk al achterhaald zijn. De conventionele wijsheid dat zonne-energie het beste presteert in warme, zonnige klimaten wordt tenietgedaan door de realiteit dat extreme hitte-en niet alleen wolken of regen-een grote bedreiging voor de opwekking kan vormen.

Het team van onderzoekers gelooft in het gebruik van een innovatieve aanpak waarbij de milieugegevens worden geverifieerd en geëvalueerd met betrekking tot de prestaties van de planten. Hierdoor kunnen niet alleen de kansen op storingen als gevolg van hittegolven worden geïdentificeerd, maar kunnen ook de nodige maatregelen worden genomen om deze te voorkomen.
Bovendien kunnen nieuwe technologieën worden gebruikt, waaronder effectievere koelers voor modules en omvormers, het kiezen van componenten die hoge temperaturen beter verdragen, het ontwikkelen van nieuwe voorspellingsmodellen die temperatuurpieken omvatten, en het overnemen van de respectieve handelingen zoals preventief onderhoud van de installatie voordat hittegolven optreden.

Het feit dat PV-systemen in het Iberisch schiereiland maar liefst 90% van de productiviteit kunnen verliezen tijdens piektemperaturen is een echte wake--oproep voor de wereldwijde zonne-energie-industrie. Het is duidelijk dat klimaatverandering deze gebeurtenissen alleen maar gebruikelijker en ernstiger kan maken. Daarom moet de industrie overstappen van het vertrouwen op historische gemiddelden naar de ontwikkeling van haalbare projecten voor het bestaan ​​in de wereld van extreme hitte. De zon is niet alleen de energiebron voor zonnepanelen, maar kan ook hun ergste vijand worden.