header

Menu

Menu / Site-Map

Nieuw op de site

Pas op Facebook!


Windows vs Linux?


Onze uitjes



Zoeken



Contact

Hoeveel energie levert mijn zonnepaneel?

Je bent op deze pagina omdat je belangstelling hebt om een zonnepaneel te plaatsen op jouw camper? Neem dan eerst een kijkje op mijn pagina "Elektrische energie in balans"; daar kun je aan de hand van een invulbaar rekenschema zien of het voor jou zin heeft om een zonnepaneel te plaatsen.

Er gaan op internet en op fora als ook Facebook-groepen de wildste verhalen rond over het rendement van de zonnepanelen. Er zijn camperaars bij die zeggen genoeg te hebben aan een zonnepaneel van 150Wp met een accu van 105 Ah en daarmee dagelijks de accu's van de elektrische fietsen opladen, hun Nespresso-apparaat aan de omvormer hebben hangen en elke avond tot na middernacht voor de buis hangen. Dat zou allemaal kunnen maar niet met een paneel van 150 Wp en een 105 Ah accu.

Maar hoeveel levert een zonnepaneel nou echt? Dat is afhankelijk van drie factoren:
- hoeveel en vooral welk zonlicht valt er op het paneel;
- hoe groot is dat paneel, en
- wat is het opslagmedium.

Op deze pagina doe ik een poging om de werking van een zonnepaneel ook aan niet techneuten uit te leggen. Wil je dat deel overslaan, dan ga je onmiddellijk naar het onderdeel "Het opslagmedium: de accu"

Wat doet mijn paneel met welk zonlicht?

Zonlicht bestaat uit golven met allemaal een verschillende golflengte. Als je zonlicht door een prisma laat vallen zie je alle kleuren van de regenboog; en ja, waterdruppels in de lucht vormen soms samen ook een prisma en dan zien we de regenboog in levende lijve. Naast dit zichtbare gedeelte zend de zon ook nog niet voor ons zichtbaar licht uit: infrarood (van een lage golflengte) en ultraviolet licht (met een hoge golflengte). En tot slot worden ook nog röntgenstralen en microgolven uitgezonden, maar ie hoeveelheden zijn heel klein. In de grafiek hiernaast is de verdeling van de zonne-energie naar golflengte opgenomen.


Een zonnecel wordt met een moeilijk woord ook wel fotovoltaïsche cel (afgekort PV-systeem, van het engelse photovoltaic cell) genoemd. De meeste zonnecellen zijn gemaakt van een laag van het materiaal silicium. Om dit silicium te kunenn gebruiken wordt er aan de bovenkant een laagje fosfor toegevoegd en aan de onderkant een laag borium.
Het geheel wordt ter bescherming tussen twee glasplaten geplaatst. Zodra er zonlicht schijnt worden er onder invloed van deze straling elektronen ‘losgeweekt’ uit de bovenkant van de cel; er ontstaat een vrij elektron met een bijbehorend gat. Omdat er vanwege de ongelijke ladingverdeling een elektrisch veld ontstaat op het grensvlak, kunnen de elektronen maar één kant op. Het gevolg hiervan is dat er een spanningsverschil tussen de boven- en onderkant van de cel ontstaat. Sluit je de boven- en onderkant nu op elkaar aan, dan gaat er over de draad een stroom lopen. Een heleboel cellen samen vormen één paneel (meestal wordt gekozen voor modiele panelen voor 32 tot 36 zonnecellen in één paneel).

Iedere materiaalsoort heeft zijn eigen eigenschappen. Eén van deze eigenschappen is de zogenaamde band gap, het energieverschil dat een elektron moet overbruggen om "vrij" te worden. Het is deze eigenschap die bepaalt welk deel van de zonnestraling door de zonnecel wordt geabsorbeerd. De overige straling heeft óf onvoldoende energie om de elektronen ‘wakker te schudden’ en passeert het materiaal óf heeft zoveel energie dat deze door de atomen wordt geabsorbeerd en omgezet in trillingen (warmte). Omdat de zon niet in alle golflengtes even sterk straalt, betekent dit dat sommige materialen een beter maximum rendement hebben dan andere. Hiernaast een diagram waarin je voor een aantal materialen de bandgap uitgezet ziet tegen het maximaal haalbare rendement.

De fabrikanten van zonnepanelen zullen de materialen echter zo kiezen dat ze het hoogste rendement halen uit het zichtbare licht en delen van het infrarood-licht, het rechterdeel van het spectrum.

De grootte van het paneel afgezet tegen maximale opbrengst

Hierboven hebben we al gezien dat een paneel is opgebouwd uit 32 tot 36 zonnecellen; elke cel levert een spanning van circa 0,5 V. Door alle die cellen in serie te zetten leveren ze samen iets van 18,5 V tot 21,5 V  per paneel. Hoe groter je de cel individueel maakt, des te meer stroomsterkte (in ampere) die cel kan leveren. Dit samen bepaalt nu de maximale energie, die we voor een zonnepaneel hebben bepaald op Wattpiek. Wanneer de cellen samen dus 18,5 V leveren met een maximale stroomsterkte van 5,41 A, dan levert het paneel dus maximaal 18,5 x 5,41 = 100,085 Wp (afgerond dus 100 Wp).

Hoe meer Wattpiek een zonnepaneel levert, hoe groter dat paneel in afmeting zal zijn. En 30 Wp zonnepaneel is bijvoorbeeld 41 x 45 cm groot, een 60 Wp paneel 77 x 51 cm en een 150 Wp paneel 146 x 66 cm.


We spreken hier voortdurend van maximale opbrengst. Deze opbrengst is, zoals we in het eerste stuk zagen namelijk volkomen afhankelijk van de hoeveelheid zonlicht die op het paneel valt. Dat hoeft geen direct zonlicht te zijn en kan ook daglicht (dus onder de bomen, in de schaduw) zijn, maar de opbrengst bij direct zonlicht is hoger. Hoe langer het op een dag licht, hoe groter de opbrengst. In de grafiek hierboven is de gemiddelde opbrengst per maand in Nederland gedurende het hele jaar weergegeven.In de maanden april, mei, juni en juli is de opbrengst in die vier maanden gelijk aan de helft van de jaaropbrengst.

Maar waar laat ik de opgewekte energie nu en wat gebeurt er met die energie als ik die niet gebruik? Om met het laatste te beginnen: als ik de opgewekte energie niet gebruik dan gaat die bij oudere panelen omgezet worden in warmte. Daarom wordt een zonnepaneel waarvan de energie niet wordt "afgetapt" warm. Moderne panelen leveren alleen maar stroom als die ook wordt afgenomen; wordt niets afgenomen dan wordt een heel klein beetje stroom opgewekt om de interne weerstand van het paneel te overwinnen.  Ik moet de energie dus afnemen en zo nodig opslaan, wil ik rendement hebben van mijn zonnepaneel.


Onder camperaars (maar ook in huishoudens met zonne-energie) wordt de accu gebruikt om de opgewekte energie uit het zonnepaneel op te slaan. Dit doen we met behulp van een laadregelaar. We willen immers niet onze kostbare accu opblazen omdat we hem "overladen". Er zijn twee soorten laadregelaars bekend: PWM en MPPT-regelaars.

PWM staat voor Pulse With Modulation; dat betekent dat deze laadregelaar de stroomsterkte aanpast aan de fase waarin het laadproces zich bevindt. Zo zal de PWM laadregelaar minder stroom(sterkte) leveren als het laadproces zich aan het eind bevindt.
MPPT staat voor Maximum Power Point Tracking. Het truukje van de MPPT-regelaar  zit hem hierin dat hij het vermogen aan de ingang  geheel weet om te zetten naar het zelfde vermogen aan de uitgang. Dus levert jouw zonnepaneel 18 V en 5,55 A (100 Watt), dan gaat die 100 Watt ook naar de uitgang (als het nodig is!). Daartoe vindt een dubbele transformatieplaats: van 18V-5,55 A naar een electronische "accu"in de MPPT-regelaar zelf, van waaruit de benodigde spanning en stroomsterkte voor het laadproces weer wordt gehaald. Een PWM laadregelaar knijpt in voorkomende gevallen alleen de stroomsterkte, waardoor het uitgangsvermogen daalt.
De MPPT-regelaar gebruikt zoveel mogelijk het volle vermogen van de zonnecel door naast de stroomsterkte (zoals PWM-regelaar doet) ook de spanning aan te passen aan de laadcyclus. Een MPPT-regelaar bepaalt het optimale werkpunt zodat het maximale vermogen uit het paneel wordt gehaald. Het meeste voordeel wordt bereikt bij lage accuspanning. Als de accu voller raakt neemt het voordeel af. Door deze werkwijze levert een MPPT-regelaar 30% meer energie aan de accu dan een PWM-regelaar. Je betaalt wel wat meer voor een laadstroomregelaar met MPPT maar die kosten haal je er zo uit: het zonnepaneel kan immers wat kleiner zijn omdat je meer opbrengst uit het zonnepaneel haalt. Met een traditionele PWM regelaar zal nooit het maximale vermogen van een zonnepaneel aan een accu kunnen worden afgegeven.
Hieronder de cijfers van een 100 Wp zonnepaneel in Nederland met de gemiddelde dagopbrengst per onderscheidenlijke maand met een PWM-laadregelaar of een MPPT-regelaar

Gemiddeld gesproken kun je in Nederland zeggen dat in de zomer het zonnepaneel een maximale opbrengst heeft van 4 optimale zonuren bij een PWM-regelaar en 5 optimale zonuren bij een MPPT-laadregelaar. Een zonnepaneel van 150 Wp levert dan dus 600 Wh per dag bij een PWM-regelaar en 750 Wh bij een MPPT-regelaar.

Terzijde merk ik even op dat in die bovenstaande opbrengst-tabel al rekening is gehouden met het feit dat het paneel plat op het dak ligt. Hierdoor bedraagt de opbrengst 87% van de maximale opbrengst, als je het paneel voortdurend op de zon onder de meest ideale hoek zou richten.



Het maximum rendement wordt bepaald door de mate waarin de accu is ontladen!

Nu kan de laadregelaar niet meer energie kwijt in de accu dan dat deze kan opnemen. Heb je een volle accu, dan zal de opbrengst van het zonnepaneel maar heel weinig zijn. Heb je een bijna lege accu, dan zal alle opgewekte energie besteed worden aan het opladen van de accu.

Er is dus een relatie tussen de capaciteit van jouw accu, het maximaal toegestane verbruik en de minimaal benodigde capaciteit van het zonnepaneel. Uitgaande van een normale deep-cycle accu of een Gel-accu (met maximale ontladingspercentages van respectievelijk 50% en 70%) en een MPPT-laadregelaar bij het zonnepaneel zie je onderstaand de relatie in cijfers:


Uit dit overzicht blijkt dat het geen zin heeft om bij een accu-capaciteit van 125 Ah deep-cycle een zonnepaneel van 300 Wp te plaatsen; de helft van de door jouw zonnepaneel opgewekte energie wordt onbenut gelaten. Ik heb in mijn camper nog wel een 90 Ah accu staan, samen met een 150 Wp zonnepaneel; mijn volgende accu zal een 90 Ah GEL-accu zijn die je tot 70% mag ontladen en dan zijn beide weer in overeenstemming.

Het beste rendement haal je uit het zonnepaneel als dat paneel en de accu zijn afgestemd op jouw gemiddelde energieverbruik in de camper. Om dat uit te kunnen rekenen heb ik een invulbaar rekenschema gemaakt dat je hier kunt downloaden.

De meest gemaakte inschattingsfout!

Heel veel camperaars denken dat als ze een zonnepaneel op het dak hebben dat ze overdag bijna onbegrensd electriciteit kunnen gebruiken. Een camperaar heeft mij al eens verweten dat mijn berekening niet klopte, want volgens hem kon hij overdag zijn accu voor de helft ontladen omdat het zonnepaneel dat teniet zou doen en dan kon hij 's avonds die accu nog een keer voor de helft ontladen. Die inschatting is echt helemaal fout. Je kunt jouw zonnepaneel vergelijken met een druppende kraan die in 24 uur een emmer van 10 liter vult. Als jij nu een grote ton hebt en die lekkende kraan boven die ton zet, dan kun je wel 20 liter uit die ton halen, maar die kraan drupt er toch maar echt 10 liter bij die dag. Zo ook jouw zonnepaneel: je kunt wel 600 Watt uit jouw accu halen, maar als jouw paneel per 24 uur maar 300 Watt oplevert, trek je wel de accu leeg!


Vuistregel berekening capaciteit zonnepaneel

Heb je een zonnepaneel op jouw dak liggen en je weet niet hoeveel Wp dat paneel als capaciteit heeft? Er is een eenvoudige vuistregel voor. Je neemt de lengte en breedte in mm en deelt dat door 6500. Als je de uitkomst nu afrond op een veelvoud van 10 heb je de capaciteit van jouw paneel. Als voorbeeld hieronder de panelen van  www.kleinezonnepanelen.nl:



laatstelijk gewijzigd op 6 november 2018
Pagina gemaakt met Bluegriffon onder Linux Mint

<terug naar Top>