Wat is de opbrengst en het rendement van zonnepanelen?

Zonnepanelen zijn vooral rendabel wanneer het zonlicht loodrecht op de panelen invalt. Dit is echter geen constante: de stand van de zon verandert uiteraard door de dag heen, en verschilt ook van seizoen tot seizoen. Hou je rekening met al deze factoren, bedraagt de hellingsgraad van zonnepanelen idealiter rond de 35 à 36 graden (mits een zuidgerichte oriëntatie). Toch zijn alle daken met een hellingshoek tussen de 20 en 60 graden geschikt voor het plaatsen van zonnepanelen. Ook platte daken kunnen uitgerust worden met zonnepanelen: deze worden dan door de installateur bevestigd aan een frame die in de gewenste hellingsgraad geplaatst wordt. Omwille van deze flexibiliteit wordt er vaak beweerd dat je met zonnepanelen op een plat dak een dubbel rendement behalen, maar dat is natuurlijk net iets té optimistisch.

Om het exacte rendement van je zonnepanelen te berekenen, laat je best een uitgebreide schaduwanalyse uitvoeren. Gegeven dat zonnepanelen stroom opwekken onder invloed van zonlicht, is schaduw erg nadelig voor het rendement. Vergelijk het effect van schaduw op het rendement met wat er gebeurt wanneer je je voet op een tuinslang houdt: de hoeveelheid water die kan doorstromen wordt geheel bepaald door dat ene “knelpunt”. Hetzelfde principe geldt bij zonnepanelen: deze zijn met elkaar verbonden in serie, m.a.w. de stroom opgewekt in paneel 1 loopt door naar paneel 2, en ga zo verder. Eenzelfde kring van zonnepanelen is maar zo sterk als z’n zwakste schakel. Wekt één zonnepaneel minder energie op, dan beïnvloedt dat de opbrengst van alle panelen in dezelfde kring.

Schaduw kan het rendement van je zonnepanelen drastisch doen dalen. Realisatie: Energie & Warmtetechniek

Met het oog op een hoog rendement van je zonnepanelen, is het voornaamste advies om het minst schaduwrijke deel van je dak te bepalen én te benutten. Vermijd daarbij stoorfactoren uit de nabije omgeving (bv. omringende bomen of woningen, schoorstenen, …). Is schaduw toch onvermijdelijk? Laat panelen die schaduw vangen dan op een aparte kring plaatsen of werk met power optimizers, zodat panelen in volle zon toch optimaal blijven presteren.

Voor de berekening van het rendement van je zonnepanelen, moet je ook rekening houden met het type van fotovoltaïsche of pv-panelen. Dit zijn de meest courante mogelijkheden:

• Panelen met monokristallijne zonnecellen herken je eenvoudig aan hun zwarte kleur. Bij dit type van zonnepanelen wordt er gemiddeld 14 tot 20% van het zonlicht omgezet in energie, voornamelijk bij direct zonlicht. Monokristallijne zonnepanelen behalen het hoogste rendement per m2 van alle pv-panelen, en zijn daarom aangeraden bij kleine daken. Ze vragen echter wel de hoogste investeringskost.
• Pv-panelen uitgerust met polykristallijne zonnecellen zijn het meest voorkomende type. Hun populariteit is deels te wijten aan de uitstekende prijs-kwaliteitverhouding: je haalt een degelijk rendement (12 à 16%) tegen een schappelijke investeringskost. Bovendien presteren polykristallijne zonnepanelen erg goed in het Belgische klimaat, waar je door de vele bewolking vaak te maken krijgt met een zwakke lichtinval.
• Tot de mogelijkheden behoren ook panelen met amorfe zonnecellen (of ‘dunne-film zonnepanelen’). Het beperkte rendement (6-10%) wordt gecompenseerd door het aantrekkelijke prijskaartje (-20% t.o.v. kristallijne panelen). Daarnaast zijn deze panelen erg licht en plooibaar waardoor ze de perfecte oplossing vormen voor gebogen oppervlakken of daken die weinig gewicht kunnen dragen. Omwille van het rendement, heb je een groot aantal panelen nodig om rendabel te zijn. Je ziet ze dan ook vaak verschijnen bij constructies met een groot dakoppervlak, zoals fabrieken.
• Op het vlak van dunne-film technologie zijn er recent vorderingen gemaakt die deze panelen ook erg interessant maken voor particulieren. De nieuwste variant kreeg de toepasselijke naam ‘CIGS-paneel’. In tegenstelling tot de vorige drie pv-panelen die uit silicium vervaardigd worden, bestaan deze CIGS-panelen uit Copper, Indium, Gallium en Selenide. Deze panelen zijn milieuvriendelijker en behalen een rendement van 13 à 15%, zelfs bij zwak licht en oost- of westgeoriënteerde daken. Toch moet deze techniek nog op punt worden gezet en prijsvriendelijker worden, voor hij de markt kan gaan veroveren.
• Ook wat betreft het verlengen van de levensduur van pv-panelen heeft de technologie niet stilgestaan. Door de blootstelling aan vocht en hoge temperatuur(verschillen), verliest een paneel elk jaar een deeltje van z’n vermogen (ongeveer 80% vermogensbehoud na 25 jaar). Om degradatie tegen te gaan, werden er daarom glas-glas-zonnepanelen ontwikkeld waarbij de achterzijde uit glas in plaats van kunststof bestaat. Deze panelen zijn beter bestand tegen weersinvloeden en garanderen een vermogensbehoud van 87%, zelfs na 30 jaar. Reken hierdoor op minimaal 5% meeropbrengst op jaarbasis.

Tot slot, wordt de opbrengst van je zonnepanelen ook bepaald door de temperatuur. Belangrijk om op te merken is dat zonnepanelen energie omzetten op basis van zonlicht, en niet op basis van temperatuur. Toch wordt er vaak aangenomen dat zonnepanelen het meeste stroom genereren bij hogere temperaturen, terwijl net het omgekeerde waar is. De opbrengst van de zonnepanelen daalt met ongeveer met 0.45% per graad boven de 25°C.

Nu denk je misschien dat dit in België slechts enkele dagen per jaar van toepassing is. Toch moet je ermee rekening houden dat de panelen vele malen warmer worden dan de omgevingstemperatuur. Bij een buitentemperatuur van bijvoorbeeld 28°C, kan de paneeltemperatuur al gauw 45°C bedragen. Bij deze temperatuur neemt de opbrengst met 9% af (= 0.45 x 20). Hoewel dit tegenstrijdig mag lijken, wekken zonnepanelen dus vaak meer energie op tijdens een zonnige winter- of voorjaarsdag dan op een hete zomerdag.