• We zijn bereikbaar 06 16 5858 61

Naam (verplicht)

Telefoonnummer (verplicht)

Opbrengst zonnepanelen

Opbrengst zonnepanelen

De opbrengst van zonnepanelen wordt bepaald door de hoeveelheid lichtinstraling die ze ontvangen. De oriëntatie en hellingshoek van de panelen bepalen of sprake is van maximale lichtinstraling. Deze instraling wordt uitgedrukt in het aantal uren volle zon ofwel het aantal kWh per vierkante meter. Een optimaal opgesteld zonnepaneel (voor Nederland: hellingshoek 36°, oriëntatie zuid, 5° naar het westen) ontvangt gemiddeld 1000 uren volle zon per jaar. Dit is gelijk aan 1000 kWh/m2. Een eenvoudige regel voor het berekenen van de jaarlijkse energieopbrengst van een PV systeem is:

Opbrengst (kWh) = uren volle zon x piekvermogen panelen (kWp) x opbrengstfactor

Een optimaal geplaatst systeem van 1 kWp en een opbrengstfactor van bijvoorbeeld 0,85 levert dus per jaar 1000 x 1 x 0,85 = 850 kWh zonnestroom.

Van theoretisch naar werkelijk rendement

Zonnecellen zetten hoofdzakelijk zichtbaar licht om in elektriciteit. Een groot deel van de zonne-energie bereikt de aarde echter in de vorm van infrarood licht (IR) en ultraviolette straling (UV). Voor die delen van het zonnespectrum zijn de huidige typen zonnecellen niet gevoelig. Het theoretisch maximale rendement van siliciumcellen is 30%. Met een ‘rendement’ van 30% wordt het volgende bedoeld: als er op een bepaald moment een hoeveelheid licht (‘instraling’) van 1000 W op 1 m2 zonnecellen valt, dan leveren deze cellen samen een elektrisch vermogen van 0,3 x 1000 = 300 W. Technische onvolkomenheden in het materiaal verlagen dit momenteel nog tot ongeveer 15%. Naar verwachting zullen verbeterde productieprocessen het rendement in de loop der jaren tot 22 à 25% laten stijgen. Hoogefficiënte zonnecellen kunnen worden gemaakt door halfgeleiders met een verschillende spectrale gevoeligheid te stapelen. Op deze manier worden rendementen boven de 30% behaald. Bepaling van het feitelijke rendement van zonnepanelen gebeurt onder Standaard Test Condities (STC). Dat betekent een instraling van 1000 W/m2 (stralend blauwe hemel in juni) bij een zonneceltemperatuur van 25ºC. Het vermogen dat een bepaald paneel onder deze omstandigheden levert, is het zogenoemde piekvermogen, uitgedrukt in wattpiek (Wp).

Bijvoorbeeld: een zonnepaneel met een celoppervlak van 1 m2 en een rendement van 15%, heeft een piekvermogen van 0,15 x 1000 = 150 Wp. In de praktijk reduceren verschillende interne en externe verliesfactoren het rendement.

Lage instralingsverliezen

Zoals eerder vermeld is de Wp-waarde van een paneel gedefinieerd voor een irradiantie van 1000 W/m2. Bij lagere irradiantiewaarden is ook het paneelrendement lager. Het precieze verlies hangt af van het soort paneel maar de trend is altijd hetzelfde: lager rendement bij lagere irradiantie. Omdat ook de lage irradiantiewaarden bijdragen tot de jaarlijkse instraling, is het jaargemiddelde rendement van het paneel altijd lager dan het nominale rendement waarop de Wp-waarde gebaseerd is. Als gevolg daarvan ontstaat er een verliespost genaamd ‘lage instralingsverliezen’.

Omvormer

De belangrijkste verliesfactor is de omvormer. Deze zet circa 90% tot 97% van de gelijkstroom om in wisselstroom. De rest van de energie gaat als warmte verloren. Reflecties beïnvloeden het rendement van zonnepanelen nadelig omdat zonlicht verloren gaat en worden veroorzaakt doordat de zon meestal niet loodrecht op de panelen staat.

Mismatch

Een ander effect dat optreedt is mismatch. Wanneer een klein deel van de panelen beschaduwd wordt of minder licht ontvangt door vervuiling of een andere oriëntatie dan produceren de panelen die hiermee verbonden zijn minder elektriciteit. Dit heeft echter ook een effect op de rest van de panelen die niet beschaduwd zijn. Gezamenlijk zullen deze panelen minder elektriciteit produceren dan de som van de productie van de individuele panelen. Dit komt door de regeling van het systeem.

Temperatuursverliezen

Tenslotte zal bij hoge instraling de temperatuur van zonnecellen oplopen. Een hogere celtemperatuur heeft een nadelige invloed op het rendement van vooral zonnecellen van kristallijn silicium. Een 10% hogere temperatuur reduceert de opbrengst van kristallijn silicium cellen met 5%.

Deze verliesfactoren tezamen verklaren waarom het werkelijke rendement van een PV systeem ongeveer 20 tot 30% lager ligt dan het STC-rendement van zonnepanelen. De verhouding tussen het werkelijke rendement en het STC-rendement resulteert in de ‘opbrengstfactor’, in het Engels performance ratio (PR) genaamd. Voor een netgekoppeld systeem ligt deze factor dus tussen de 0,70 en 0,80. In een PV systeem met een opbrengstfactor van 0,80 bijvoorbeeld, levert elk paneel met een piekvermogen van 150 Wp in feite slechts 0,80 x 150 = 120 W (bij een instraling van 1000 W/m2).