Gepubliceerd op: 15-12-2020
Wanneer u zonnepanelen in de schaduw laat installeren kan u ervan uitgaan dat ze niet naar maximale capaciteit energie zullen produceren. Mocht uw dak nu eenmaal deels in de schaduw liggen maar wilt u toch zonnepanelen, dan kunt u het beste de onderstaande tekst lezen, dan weet u hoe zonnepanelen op schaduw reageren en hoe u het beste rendement uit uw PV-systeem kunt halen.
Verschillende types zonnepanelen en schaduw
Een standaard zonnepaneel bestaat uit een hele hoop kleine vierkante cellen. Eén zo’n cel produceert 0,5 tot 0,6 volt wanneer er licht op valt. Dat is niet genoeg stroom om te gebruiken, daarom worden de cellen door middel van metalen strippen of draadjes met elkaar verbonden. Door de cellen in serie te zetten gaat het voltage omhoog. Je kunt dan namelijk de voltages van alle cellen bij elkaar optellen. De meeste zonnepanelen bestaan uit 60 cellen (6x10). Wanneer je die in serie zet kom je uit op ongeveer 30 â 40 volt per paneel. Bij veel Sunpower panelen zijn het 104 cellen, waardoor het voltage oploopt tot ruim 60 Volt.
Hot spots
Wanneer er schaduw valt op één van de cellen in de serie neemt de weerstand van die specifieke cel toe. De cellen die wél in de zon liggen produceren gewoon energie. Al die energie wordt door de cel in de schaduw geperst waardoor deze heet wordt. Zo’n hete cel wordt heel toepasselijk een hot spot genoemd. Wanneer de cel beschadigd is kunnen er eveneens hot spots ontstaan. Als er een hot spot in uw paneel komt verkort dit de levensduur van uw paneel.
Bypass diode - sub strings
Dit kan worden voorkomen door een bypass diode. Wanneer deze merkt dat een cel te heet wordt schakelt hij die uit en leidt hij de stroom om. Op dat moment wekt dus een deel van uw paneel geen stroom meer op, maar blijven de cellen wel heel. Omdat een bypass diode niet goedkoop is wordt deze niet bij iedere cel toegepast. Vaak wordt het paneel ingedeeld in een aantal sub strings, deze bestaan doorgaans uit 20 cellen. Wanneer er dan schaduw valt op één van de cellen in een subring, wordt deze uitgeschakeld, net als de overige 19 cellen uit die reeks. Dat betekent dus dat 33 procent van het paneel het tijdelijk niet meer doet.
1 paneel op de omvormer
Er is echter een verschil tussen één zonnepaneel of meerdere zonnepanelen in een serie. Wanneer er maar één paneel is aangesloten op de omvormer en het paneel krijgt weinig licht op de korte kant, is er geen verschil tussen de sub strings. Alle sub strings komen namelijk samen waar de schaduw valt. De diodes schakelen dan niet in, maar het paneel produceert wel minder energie doordat er minder licht op valt.
Meerdere panelen op de omvormer
Wanneer er meerdere zonnepanelen zijn aangesloten op een omvormer en er valt schaduw op de korte kant van één paneel, proberen de panelen die in de zon liggen stroom door het paneel met schaduw te duwen. Dan schakelen alle diodes van dit paneel in en produceert dat ene paneel geen stroom meer.
Aan de korte kant komen alle sub strings bij elkaar, u kunt daarom beter schaduw hebben aan de lange kant van uw paneel. Daarom worden zonnepanelen op platte daken meestal in landscape gelegd. De schaduw van het paneel dat ervoor ligt geeft dan maar 33 procent verlies tegenover 100 procent in portret. Dit geldt echter alleen voor een string-omvormer.
Een standaard zonnepaneel heeft dus 3 sub strings waarin 20 losse cellen met elkaar worden verbonden. Parallel aan zo’n sub string is de bypass diode gemonteerd
QCells DUO
Om verlies door gedeeltelijke schaduw te voorkomen hebben de QCells DUO zonnepanelen 120 halve zonnecellen. Het paneel is aan de onder- en bovenkant verdeeld in twee helften van 60 cellen. Wanneer de korte kant van het paneel in de schaduw valt blijft bij deze serie 50% van de cellen werken. Een standaard paneel zou dan niet produceren (wanneer deze onderdeel is van een systeem van meerdere panelen).
SunPower performance
In plaats van 3 zones met een diode hebben SunPower Performance panelen er maar liefst 18! Het paneel bestaat uit 6 rijen (van onder naar boven) van hele klein cellen die als shingles over elkaar heen liggen. Omdat de cellen over elkaar heen liggen zijn gesoldeerde verbindingen overbodig. Wanneer er schaduw over de korte kant van een SunPower Performance paneel valt zal nog 66 procent van het paneel energie produceren. In tegenstelling tot een standaard paneel, dat dan niets meer zou produceren (wanneer deze onderdeel is van een systeem van meerdere panelen). Wanneer er schaduw valt over de lange kant van het paneel verliest het paneel slechts 8 procent van zijn vermogen, bij een langere schaduw over de lange kant 16 procent, enzovoorts. Bij een standaard paneel zou het verlies bij schaduw aan de lange kant hoe dan ook 30 procent zijn.
Maxeon
De cellen van de Maxeon serie van SunPower bestaan uit een koperen plaatje waar silicium op is aangebracht. Naast het behalen van het hoogste rendement, zijn deze panelen ook minder gevoelig voor hotspots waardoor diodes de cellen daarvoor niet uit hoeven te schakelen. De diodes van de Maxeon serie schakelen enkel in om de opbrengst te optimaliseren. Daar is meer schaduw voor nodig dan bij standaard panelen, in plaats van 1 blad zouden er dan bijvoorbeeld 3 bladeren op het paneel moeten liggen. Ook bij bewolking werken SunPower panelen beter dan standaard panelen. Sunpower panelen functioneren dan ook goed bij diffuus licht. Het zonlicht in Nederland bestaat voor ca. 60% uit diffuus licht. Daarom levert een Sunpower Maxeon paneel in zijn levensduur ca. 60% meer elektriciteit op dan andere (Top) merken.
