OliNo

Duurzame Energie

Prestaties van Zonnepanelen

Geplaatst door John de Haan in Zonne-energie Geef een reactie

Een veel gemaakte misvatting, is het idee dat zonnepanelen op een warmere dag per definitie meer produceren dan op een koude dag. Dit is alles behalve waar. De temperatuur heeft een zeer negatief effect op de opbrengst. Behalve temperatuur zijn er nog 4 andere factoren die de prestaties van zonnepanelen beïnvloeden.

zonnepaneel

Dit artikel is afkomstig van mijn eigen website Informatie over zonnepanelen

Hoge temperatuur

Bij een hogere temperatuur neemt de elektrische geleidbaarheid van een halfgeleider namelijk toe. Hoewel dit goed klinkt, betekent het in feite dat de elektronen en gaten van het halfgeleider-materiaal minder goed uit elkaar te houden zijn. Aangezien deze scheiding van lading een noodzaak is voor het ontstaan van een spanningsverschil, zal de spanning over de zonnecellen dus dalen. Gemiddeld genomen kunt u er vanuit gaan dat de opbrengst van een zonnepaneel met 0,5% daalt per graad celcius. Aangezien het piekvermogen (de wattpiek) van zonnepanelen is vastgesteld op 25°C, levert een zonnepaneel van 30°C bij verder ideale omstandigheden nog 95% van het piekvermogen. Maar vergis u niet; op een warme dag in de zomer kan een zonnepaneel gerust 50 tot 65 graden heet worden. U levert op zo’n moment dus al gauw 10 tot 20% opbrengst in. Omdat de opbrengst van een zonnepaneel wél toeneemt bij toename van lichtintensiteit, presteren de panelen dus het beste op een zonnige zomerdag met een koele wind!

i-v_curve_t
In deze grafiek is duidelijk zichtbaar dat het voltage van een zonnecel afneemt bij toenemende temperatuur. De stroomsterkte neemt licht toe, maar deze toename is zo gering dat het netto vermogen (het product van de stroomsterkte en de spanning) alsnog afneemt.

Ventilatie van zonnepanelen

Om een zonnepaneel optimaal te laten presteren, is het dus van belang de temperatuur van het paneel zo laag mogelijk te houden zonder aan lichtopbrengst in te boeten. De beste manier om dit te bewerkstelligen is via goede ventilatie; zet de zonnepanelen niet te dicht op elkaar en monteer ze niet pal tegen het dak aan. Laat altijd ruimte over voor luchtstromingen aan alle kanten van het paneel, dus ook de onderkant. Dit heeft als bijkomend voordeel dat u in geval van onderhoud gemakkelijker de panelen kunt afnemen. Een andere aanpak die al geprobeerd is, maar nog niet grootschalig succesvol is, is waterkoeling. Het voordeel hiervan is dat u de door het water verzamelde hitte weer terug kunt voeren naar huis, waar u het kunt gebruiken voor verwarming van een waterbassin. In feite heeft u op deze manier dus een zonnepaneel en zonnecollector/-boiler in één. Dergelijke PVT-panelen zijn al wel volop in ontwikkeling, maar het staat nog in de kinderschoenen.

Welke zonnepanelen

Niet alle zonnepanelen reageren even sterk op temperatuur; met name de materiaalsoort van de halfgeleider is hier van groot belang. De gevoeligheid voor een zonnepaneel wordt vaak uitgedrukt in procent/°C (vermogensafname in procenten per graad celcius). Monokristallijn silicium is misschien duurder, maar het reageert een fractie minder fel (-0,4%/°C)) op temperatuur dan polykristallijn silicium (-0,5%/°C). Amorf silicium is veruit het minst gevoelig, met een temperatuurcoëfficient van slechts -0,15 – -0,25%/°C. In het relatief koele Nederland kunt u voor de keus tussen monokristallijn of polykristallijn het temperatuur-effect nagenoeg weglaten. Woont u echter in een warmer klimaat, dan is het wel degelijk aan te raden voor een paneel met een zo laag mogelijke temperatuurcoëfficient te kiezen.

Vijf prestatiefactoren van een zonnepaneel

Het rendement van een zonnepaneel kan zoals hierboven beschreven door diverse factoren variëren. Het kan daarom zijn, dat een paneel op de ene locatie beter presteert dan op de andere locatie. Om het vermogen van een zonnepaneel toch gestandaardiseerd weer te kunnen geven, wordt het vermogen in wattpiek uitgedrukt. Let op dat het vermogen in wattpiek het vermogen is onder ideale omstandigheden. Deze omstandigheden (1000W/m2 intensiteit en 25°C) zult u, afhankelijk van uw locatie, dankzij een veelheid aan factoren slechts in beperkte mate bereiken. Hieronder bespreken we een vijftal belangrijke factoren dat van invloed zal zijn op de uiteindelijke prestatie van een zonnepaneel in uw omgeving. Let wel: er zijn er veel meer, maar dit zijn vijf belangrijke waar u vroeger of later misschien mee te maken kunt krijgen

Het materiaal van de zonnecel

Zonnepanelen kunnen uit een aantal verschillende materialen bestaan. Er zijn cellen gebaseerd op polykristallijn silicium, monokristallijn silicium, organische polymeren, zware metalen en een combinatie van voorgaande materialen. Elk type materiaal heeft andere eigenschappen, waardoor het zonnepaneel onder verschillende omstandigheden verschillend presteert. Daarnaast zijn er de dunnefilm zonnepanelen, die weer andere eigenschappen hebben dan reguliere zonnepanelen.

Weerstand van de stroomkring

Weerstand wordt een belangrijke factor als u uw PV-systeem losstaand gebruikt of aangesloten heeft op een accu als noodvoorziening. In een dergelijk geval neemt het potentiaalverschil (spanning) namelijk toe, wat ervoor zorgt dat het vermogen daalt. Dit komt omdat zonnecellen qua spanning-stroomsterkte een bepaald punt hebben waarop de opbrengst optimaal is, het zogenaamde maximum power point. Wordt van dit punt afgeweken, dan daalt het opgebrachte vermogen. Om dit probleem te vermijden is het aan te raden uw PV-systeem, indien mogelijk mogelijk op het stroomnet aan te sluiten.

Intensiteit van het zonlicht

Ligt voor de hand. Hoe feller de zon schijnt, hoe meer energie uw paneel produceert. Het is om deze reden dat zonnepanelen in de regel het meeste energie produceren in de maanden van de lente en de zomer. In technische zin is het vooral de stroomsterkte die daalt bij afnemende zonneschijn; de spanning over de zonnecel blijft nagenoeg gelijk. Het is daarom ook van belang om de panelen zo optimaal mogelijk te richten op de zon. Zie ook het artikel Het instralingsdiagram.

instralingsdiagram

Het instralingsdiagram

De temperatuur van de cel

Zoals uitgebreid besproken in hierboven heeft de temperatuur van een zonnecel een grote invloed op het rendement. Hoe hoger de temperatuur van de cel, hoe lager het rendement ervan. Dit komt omdat hitte de elektronenstroom in het paneel verstoort. De warmste zomerdag hoeft dus helemaal niet de dag te zijn waarop uw zonnepaneel het meeste produceert; de beste dag is een zonnige zomerdag met een koele wind. Een goed gemonteerd zonnepaneel laat aan alle kanten luchtstroom toe (dus ook de onderkant) om de temperatuur van de cellen altijd zo laag mogelijk te houden. In warme landen loont het daarnaast om op zoek te gaan naar zonnepanelen met een gunstige temperatuurcoëfficient.

Schaduwval

De ketting is zo sterk als de zwakste schakel. Aangezien zonnecellen in een zonnepaneel meestal in serie geschakeld zijn, geldt deze stelling ook voor zonnepanelen. Als we op grotere schaal kijken naar een PV-systeem, zien we dat de zonnepanelen meestal ook in serie geschakeld zijn. In andere woorden; als een enkele cel in de schaduw komt, daalt het rendement van het hele systeem.Als u zonnepanelen installeert, houd dan dus rekening met bomen, gebouwen, schoorstenen en andere objecten die mogelijk een schaduw over uw PV-systeem kunnen werpen. Zie ook het artikel Zonnepanelen in de schaduw.

zonnepanelen_in_de_schaduw_half-in-de-schaduw-1024

Zonnepanelen in de schaduw

11 Reacties to “Prestaties van Zonnepanelen”

  1. Ludo Van pellicom Says:

    Goed artikel. Bedankt.

  2. Dick Kleijer Says:

    Men zou eigenlijk grote zonne-energie centrales op een enkele kilometers hoge berg moeten plaatsen.
    De temperaturen zijn daar laag.
    Je steekt dan boven de lage bewolking uit, dus meer zon.
    En de dagen zijn er (een heel klein beetje) langer.

    Weet iemend of dit wel een gebeurt, of geeft zoiets misschien teveel praktische moeilijkheden.

  3. Jeroen van Agt Says:

    Grootschalige elektriciteitsopwekking middels zonne-energie gaat het best met behulp van zogenaamde Concentrated Solar Power (CSP) centrales. Deze kunnen 24 uur lang elektriciteit produceren, zelfs als de zon al lang weg is.

    De potentie van deze centrales is enorm. Ze kunnen de gehele wereld van energie voorzien en ze hebben daar maar met een oppervlakte nodig ter grootte van Frankrijk. Als je dit bijvoorbeeld uitzet op de kaart van Afrika dan is dat een kleine postzegel. Dan hebben we het nog niet eens over de andere zonnige gebieden in de wereld waar dit toegepast zou kunnen worden.

    Via een HVDC elektriciteitsverbinding kun je de elektriciteit over duizenden kilometers transporteren met minimale verliezen. De verwachting is dat de elektriciteitsprijs van deze CSP centrales binnen 5 jaar onder de prijs van centrales duikt die nog werken op fossiele brandstoffen (lees: gas en kolencentrales)

    Meer informatie hierover kun je vinden in het artikel Zonthermische krachtcentrales (CSP), een zonnnige toekomst

  4. marc bolier Says:

    Weet iemand hoeveel m2-zonnepanelen je moet hebben om op jaarbasis 2200 kWh op te wekken – het equivalent van 12.500 km rijden in een elektrische auto (bij 0,15 kWh/km; oplaadrendement van 85 %)? Hoeveel kost zo’n setje en hoe zit het met de opbrengst/kosten van overdag leveren (paneel) en ‘s nachts laden (accu)?

  5. Jeroen van Agt Says:

    @Marc,

    Het toeval wil dat ik zelf 2500Wp aan zonnepanelen heb liggen op mijn eigen dak. Deze wekken op jaarbasis ongeveer 2250 kWh op. De panelen zelf nemen nu ongeveer 20m2 aan ruimte in beslag. Echter omdat ik zelf een platdak heb moeten deze panelen verder uit elkaar gezet worden om ervoor te zorgen dat ze geen schaduw veroorzaken op de panelen zelf. Dit betekend in de praktijk dat ik ongeveer 60m2 dak nodig heb om mijn panelen te plaatsen.

    Een schuindak op het zuiden is veel gunstiger omdat je dan alle panelen tegen elkaar kunt leggen. Verder verwacht ik dat nieuwe PV panelen een iets hoger rendement hebben dan mijn panelen uit 2006. Hiervoor zou je dus ook iets minder ruimte nodig hebben.

  6. marc bolier Says:

    Hallo Jeroen,
    dank, leuk om te lezen. Dan nog een echte Hollander-vraag: hoe ziet het kostenplaatje van 20 vierkante meter eruit, zowel in aanschaf als operationeel? Kun je in de toekomst ‘onafhankelijk’ autorijden, tegen een nette prijs (< 20 ct/kWh) – lijkt me wel wat…

  7. RenéR Says:

    Is het geen idee om zonnecellen te koelen met water, waarmee je je zonnewarmteboiler op temperatuur brengt? Dubbel gebruik van het oppervlak én beter rendement van je zonnecellen?

  8. Stijn Says:

    Zeer informatief artikel!
    Hier heb ik weer wat uit geleerd! :-)

    Bedankt!

  9. Wim Says:

    Het verbaast me dat de vermindering van zonne panelen zo groot is bij warm weer.
    http://www.olino.org/articles/2009/02/10/prestaties-van-zonnepanelen
    Mijn dak zit bij een beetje zon al op 70°.
    Hoe warm worden dan wel niet de ingepakte cellen in een paneel?
    Zijn daar metingen van?
    Hoe staat het met de waterkoeling ontwikkelingen?
    Bij welke temperatuur word de Wp vastgesteld?

  10. Dolf Says:

    Beste Wim,
    Het Wp vermogen wordt gestandaardiseerd gemeten bij 25°C.
    Voor een gemiddeld paneel daalt het vermogen per graad Celsius circa 0,5%.

  11. Niek Kemperman Says:

    Zeer leerzaam! Bedankt voor de heldere uitleg.

Geef een reactie

 

WP Theme & Icons by N.Design Studio
Gebruiksvoorschriften | Privacybeleid Adverteren Entries RSS Comments RSS Log in