optimalisatie zonnepanelen voor maximale winteropbrengst in Noord-Europa

[Adriaan Kragten]

Dag Adriaan. Dank Voor je reactie.

De optimale hellingshoek voor eenzijdige panelen ligt bij ons op ongeveer 78 graden. Ik verwacht op 90 graden weinig negatief effect. Lage temperaturen en sneeuw zijn immers sterk gecorreleerd. Bij 90 graden zou de voorkant iets minder, maar de achterkant net iets meer moeten opbrengen dan bij 78. Dat is nog niet gerekend met het feit dat sneeuw net iets makkelijker van 90 graden afschuift dan van 78.

Het klopt dat de optimale hoek in de winter voor Polen nog wat groter is dan voor Nederland en een hoek van 78° lijkt mij een goede waarde. Een hoek van 90° is dan maar een beetje slechter dan 78°. Toen de salderingsregeling nog gold, zijn panelen vaak onder een dakhoek van 35° gelegd omdat dat de hoogste jaaropbrengst geeft. Maar als je niet mag salderen is de 's zomers opgewekte energie veel minder waard dan de 's winters opgewekte energie en daarom kun je voor nieuwe projecten beter optimaliseren voor de winter.

Ik snap niet wat je bedoelt met "de achterkant net iets meer moeten opbrengen dan bij 78°". Alleen de voorkant van een paneel op het zuiden wordt door de zon beschenen. De achterkant zit in de schaduw en daar zitten ook geen zonnecellen. Dus wat voor belang heeft de stand van de achterkant?

[rijpezweer]

Ik snap niet wat je bedoelt met "de achterkant net iets meer moeten opbrengen dan bij 78°". Alleen de voorkant van een paneel op het zuiden wordt door de zon beschenen. De achterkant zit in de schaduw en daar zitten ook geen zonnecellen. Dus wat voor belang heeft de stand van de achterkant?

Tweezijdige panelen zouden weldegelijk ook van de achterkant moeten opbrengen. Bij sneeuw ligt dat secundaire rendement een fractie hoger onder 90 graden dan onder 102 graden. Een betere invalshoek voor secundaire straling is één element. Vlotter afglijden van sneeuw zou een tweede element kunnen zijn.

[Adriaan Kragten]

Ik snap niet wat je bedoelt met "de achterkant net iets meer moeten opbrengen dan bij 78°". Alleen de voorkant van een paneel op het zuiden wordt door de zon beschenen. De achterkant zit in de schaduw en daar zitten ook geen zonnecellen. Dus wat voor belang heeft de stand van de achterkant?

Tweezijdige panelen zouden weldegelijk ook van de achterkant moeten opbrengen. Bij sneeuw ligt dat secundaire rendement een fractie hoger onder 90 graden dan onder 102 graden. Een betere invalshoek voor secundaire straling is één element. Vlotter afglijden van sneeuw zou een tweede element kunnen zijn.

Tweezijdige panelen hebben alleen zin als één paneel op het oosten en één paneel op het westen gericht is. Uit mijn grafiek volgt echter dat bij 90°azimuth, de opbrengst van één paneel maar een factor 0,29 is van de opbrengst van één paneel op het zuiden (als de dakhoek 75° is). De opbrengst van twee panelen waarvan er één op het oosten en één op het westen staat is dus maar een factor 0,58 van één paneel op het zuiden. Dubbelzijdige panelen zijn misschien niet twee keer zo duur als enkelzijdige panelen maar toch vast een heel stuk duurder. De oplossing voor dubbelzijdige panelen op het oosten en het westen levert dus voor een bepaalde investering veel minder op dan voor enkelzijdige panelen op het zuiden.

Als de dakhoek geen 75° maar 90° is, dan is de opbrengst iets lager dan bij 75°. Ik heb in mijn grafieken vijf dakhoeken gegeven maar 90° weggelaten omdat de kromme voor 90° zeer dicht bij die voor 60° zal liggen. Je maakt dus in december maar een klein foutje als je voor een dakhoek van 90° de kromme voor 60° afleest. Als je het precies wilt weten dan moet je zelf de kromme voor 90° voor december afleiden.

Als je een tweezijdig paneel met een dakhoek van 90° zo opstelt dat er één kant op het noorden staat een één kant op het zuiden dan wordt de kant op het noorden in de winter nooit door de zon beschenen. De opbrengst van deze kant zal dan maar heel beperkt zijn. Als je wilt weten wat er nog uitkomt in december dan moet je mijn grafiek uitbreiden met hoeken azimut tussen 90° en 180°.

[pelletpower]

De opbrengst in de sneeuw zou je nog eens kunnen verrassen Adriaan. Rijpezeer wil bifacials toepassen, N type, erg goede panelen die zeker aan de onderkant een bijdrage leveren.

[Adriaan Kragten]

De opbrengst in de sneeuw zou je nog eens kunnen verrassen Adriaan. Rijpezeer wil bifacials toepassen, N type, erg goede panelen die zeker aan de onderkant een bijdrage leveren.

Het rekenprogramma van PVGIS Europe dat ik gebruikt heb om mijn grafieken te maken houdt geen rekening met sneeuw en je kunt daar dus niet mee hard maken hoeveel meer je krijgt door reflectie van het licht op sneeuw. Maar als sneeuw een verhoging van de opbrengst geeft, dan werkt dat niet alleen positief voor een paneel op het noorden maar zeker ook voor een paneel op het zuiden. Je kunt in dit programma wel een grotere azimuth dan 90°invoeren en dus te weten komen wat de opbrengst is van een paneel op het noorden als er geen sneeuw ligt. Ik heb dat niet uitgezocht maar ik vrees dat die maar heel beperkt is als je de trend van de lijn voor een azimuth tussen 0° en 90° bekijkt. Als je de invloed van sneeuw wel wilt meenemen, dan moet je ook weten hoeveel dagen van de wintermaanden er werkelijk sneeuw ligt. Een grotere investering in dubbelzijdige panelen lijkt mij alleen zinnig als de opbrengst harder toeneemt dan de toename van de investering.

[pelletpower]

Adriaan. Panelen zijn dubbelzijdig en kosten nauwelijks meer. No brainer dus als je ze vrijstaand op wil stellen. Daar is geen rekenprogramma voor nodig.

[Adriaan Kragten]

Adriaan. Panelen zijn dubbelzijdig en kosten nauwelijks meer. No brainer dus als je ze vrijstaand op wil stellen. Daar is geen rekenprogramma voor nodig.

Als ze nauwelijks meer kosten dan is alles wat je er meer uitkrijgt doordat de achterkant ook wat oplevert meegenomen. Maar dan blijft nog steeds de vraag over of je ze noord-zuid of oost-west moet opstellen. Ik denk dat de factoren 0,29 voor enkel en 0,58 voor dubbel nog steeds opgaan en dat noord-zuid dus het beste is. Ik heb net de website van PVGIS Europe nog eens bezocht en gekeken of je ook voor dubbelzijdige panelen kunt kiezen. De link is: https://joint-research-centre.ec.europa ... m-pvgis_en Bij het punt "PV technology" kun je kiezen uit: Crystalline silicon (wat ik gedaan heb), CIS of CdTe. Slaat één van deze opties op dubbelzijdige panelen?

[pelletpower]

CdTe zou bifacial kunnen zijn maar hoeft niet.

[Adriaan Kragten]

CdTe zou bifacial kunnen zijn maar hoeft niet.

Ik heb het verhaal in Wikipedia over Bifacial solar cells nog eens bekeken en er zijn vijf verschillende types. Het type HIT heeft de hoogste Bifaciality van 95 % - 100 %. Dit betekent dat er bijna net zoveel uitkomt als wanneer je twee enkelzijdige panelen tegen elkaar zou zetten. Omdat het totaal rendement dus afhangt van het type dat je toepast, denk ik dat je daarom op de website van PVGIS Europe geen berekeningen kunt uitvoeren voor tweezijdige panelen. Maar je kunt wel berekeningen uitvoeren voor enkelzijdige panelen. Als je voor een hellingshoek (slope) van 90° kiest dan blijven er nog de twee variabelen azimuth en maand over die je op de x-as en de y-as van de grafiek kunt zetten. Je kun je een degelijk paneel dan 180° naar het westen en 180° naar het oosten draaien en er zo voor elke maand achter komen wat de opbrengst is afhankelijk van de stand. De opbrengst van twee enkelzijdige panelen tegen elkaar, dus met een verschil in azimuth van 180°, is dan bijna gelijk aan de opbrengst van één dubbelzijdig paneel. Als ik tijd heb dan zal ik dit eens uitzoeken.

[pelletpower]

En dan neem je de factor sneeuw nog niet mee, zeker niet te onderschatten.

[dormos]

enkele panelen op een houten raamwerk bij de buren/vrienden in de tuin.

Als je zoietsoverweegt kun je ook denken aan een frame waarvan je de hellingshoek kunt veranderen.
's Winters verticaal op het zuiden ivm sneeuw, en 's zomers onder de ideale hoek voor maximale opbrengst:
https://www.youtube.com/watch?v=gtNDAkkNo7A
Niet zozeer om het op deze schaal uit te voeren maar meer voor het principe van verstelbaarheid.

[Adriaan Kragten]

Aan mijn notitie: "Opbrengst van zonnepanelen op het zuiden afhankelijk van de dakhoek (slope) en de maand" werden nu ook de waarden voor een dakhoek van 90° toegevoegd. De waarden voor de andere dakhoeken werden opnieuw bepaald omdat het rekenprogramma van PVGIS Europe nu wat andere waarden oplevert als in 2024. Figuur 1 uit deze notitie geeft voor een enkelzijdig paneel dat precies op het zuiden staat in één oogopslag een indruk van het effect van de dakhoek op de opbrengst afhankelijk van de maand. De gewijzigde notitie is te vinden op mijn website: www.kdwindturbines.nl onderaan het menu KD-reports.

[pelletpower]

Rijpezeer, op een ander forum lees ik net dat de alu rand hardnekkig sneeuw vast houdt, ook bij steile hoeken. Vertikaal is dus nog niet zo gek.

[Adriaan Kragten]

Ik heb een nieuwe notitie geschreven: "Opbrengst van zonnepanelen met een dakhoek van 90° en 75° in december afhankelijk van de stand t.o.v. het zuiden (azimuth)". Hierbij werden de berekeningen uitgevoerd tot scheefhoeken van 180°. Een dakhoek van 90° is in december toch aanmerkelijk slechter dan een dakhoek van 75° of 60°. In de zomer is een dakhoek van 90° nog veel slechter dan een kleinere dakhoek. Bij een scheefhoek van 90° levert een dakhoek van 90° in december nog maar een factor 0,237 van een paneel met een dakhoek van 75° en een scheefhoek van 0°. Plaatsing van panelen met een dakhoek van 90° en een scheefhoek van 90° is daarom zeer ongunstig, zelfs als tweezijdige panelen gebruikt zouden worden.

Bij tweezijdige panelen met een totaal rendement van 100 % krijg je dan voor een dakhoek van 90° en een scheefhoek van 90° een totale reductiefactor van 2 * 0,237 = 0,474. Bij tweezijdige panelen is plaatsing exact op het zuiden veel beter. Als het rendement van beide kanten samen 100 % is dan krijg je bij een dakhoek van 75°en een scheefhoek van 0° totaal een reductiefactor van 1 + 0,05 = 1,05 wat dus een factor 1,05 / 0,474 = 2,22 beter is. Bij een dakhoek van 75° en een tweezijdig paneel heeft het achterste paneel een dakhoek van 105° en daarvoor kunnen op de website van PVGIS geen berekeningen worden uitgevoerd. De concentratiefactor van 0,05 voor het achterste paneel werd daarom geschat. De nieuwe notitie staat op mijn website: www.kdwindturbines.nl onderaan het menu KD-reports.

Stel je hebt een tweezijdig paneel dat precies op het zuiden staat en je vergelijkt een paneel met een dakhoek van 75° met een paneel met een dakhoek van 90°. Voor het paneel met een dakhoek van 75° geldt voor de voorkant een concentratiefactor van 1 en voor de achterkant een concentratiefactor van ongeveer 0,05; totaal dus 1,05. Voor het paneel met een dakhoek van 90° geldt voor de voorkant een concentratiefactor van 0,937 en voor de achterkant een concentratiefactor van 0,080; totaal dus 1,017. Het paneel met een dakhoek van 75° is in december dus nog een factor 1,05 / 1,017 = 1,03 beter. Maar in de zomer is het ongeveer een factor 1200 / 900 = 4/3 = 1,333 beter (zie figuur 1 van de notitie: "Opbrengst van zonnepanelen op het zuiden afhankelijk van de dakhoek (slope) en de maand". Ik zou dus niet voor een dakhoek van 90° kiezen behalve als de panelen tegen een muur bevestigd worden.

[Adriaan Kragten]

Ik heb nog eens gekeken naar het grafiekje dat op Wikipedia staat onder Bifacial solar cells. De blauwe lijn geldt voor Vertical bifacial. De rode lijn geldt voor South facing solar array. Op de horizonatale as staan volgens mij het aantal uren van een dag dat het licht is. Te zien is dat de blauwe lijn eerder begint en later eindigt.

Dit grafiekje is volgens mij zeer misleidend. Ten eerste staat er niet bij voor welke maand het geldt. Ten tweede zijn er twee krommen met elkaar vergeleken die ongeveer dezelfde piekwaarde hebben. Maar dat is niet relevant. Je zou de krommen met elkaar moeten vergelijken van twee even grote panelen. Je zou ook niet een tweezijdig paneel met een eenzijdig paneel moeten vergelijken maar twee tweezijdige panelen waarvan er één met de kanten precies op het zuiden en het noorden staat en één met de kanten precies op het oosten en het westen. Als je dat doet dan zal voor december de piek voor het paneel op het noorden en zuiden veel hoger zijn dan de twee pieken van het paneel op het oosten en het westen. Dit moet zo zijn omdat voor december de totale dagopbrengst van een paneel op het noorden en zuiden meer dan een factor twee hoger is dan dat van een paneel op het oosten en westen. Dit heb ik aangetoond in de notitie waar ik in mijn vorige post naar verwezen heb. Het kan zijn dat de situatie voor de zomermaanden gunstiger is maar dat heb ik nog niet bekeken. De getoonde foto's van een project waarbij tweezijdige panelen met een dakhoek van 90° op het oosten en het westen getoond worden zijn daarom voor mij een illustratie van een project waarbij geen rekening gehouden werd met de netonbalans tussen de opbrengst in de zomer en de opbrengst in de winter.

Recentelijk werd in Nijnsel een nieuw zonnepark geopend met panelen met een dakhoek van 15° op het oosten en het westen. Een dergelijke opstelling geeft in december een opbrengst die minder dan 10 % is van de opbrengst in juni en veroorzaakt daarom een enorme onbalans op het net. Maar er wordt gewoon toestemming gegeven om een dergelijk zonnepark aan te leggen en niemand van de gemeente stelt kritische vragen. Leveranciers van zonnepanelen vinden dit prachtig want bij deze opstelling kun je het grootste aantal panelen op een hectare kwijt. Panelen met een dakhoek van 60° of 75° op het zuiden geven een veel hogere opbrengst per paneel in de winter en een veel kleinere onbalans tussen de opbrengst in de zomer en die in de winter maar je moet ze wel verder uit elkaar zetten om te voorkomen dat ze in elkaars schaduw staan. Dus wel minder panelen per hectare.