De opbrengst van een zonnepaneel
Elke dag bereikt een enorme hoeveelheid zonne-energie de aarde. De aarde onderschept in amper een uur een energiestroom die overeenkomt met het jaarlijkse wereldenergieverbruik. De energie die Nederland en België gemiddeld opvangt komt overeen met ongeveer 500 keer ons maandelijks energieverbruik en bijna 60 keer ons totale jaarlijkse energieverbruik.
De factoren die de opbrengst bepalen
Er zijn verschillende factoren die de opbrengst van een zonnepaneel bepalen.
- De oppervlakte van het zonnepaneel
- Instraling van de zon
- Rendement van het zonnepaneel
- Hellingshoek van het invallend zonlicht
- Zijwaartse hoek van het zonnepaneel
- Achterliggende systeem
De oppervlake van het zonnepaneel
De oppervlakte van het zonnepaneel is daar een van. Naast de oppervlakte van je paneel hangt de opbrengst ook af van de manier waarop de panelen aan elkaar zijn bevestigd, dat kan parallel of serieel.
De instraling van de zon
Een tweede factor is de instraling van de zon. De zoninstraling is de hoeveelheid opvallend zonlicht. Die factor bepaalt in belangrijke mate de opbrengst van een zonnepaneel. Zonnecellen werken ook als het bewolkt is, want wolken houden maar een deel van het zonlicht tegen. Dat betekent dat de rest van de zonnestralen nog steeds verspreid wordt. Ter illustratie: Aan de Franse zuid kust is er veel minder bewolking dan in Nederland, maar de zon levert er slechts 1,5 keer meer energie op als in Nederland en België.
Het rendement van het zonnepaneel
Ten derde is er het rendement van een zonnepaneel. Dat is het percentage van de energie van het invallende zonlicht dat wordt omgezet in elektriciteit. Er zijn verschillende soorten zonnecellen en die hebben allemaal een verschillend rendement.
Hellingshoek van het invallend zonlicht
Verder bepaalt ook de hellingshoek van invallend zonlicht de opbrengst van een zonnepaneel. Een zonnepaneel op de noorderbreedte van Nederland en België levert de hoogste opbrengst op wanneer het een hellingshoek van ongeveer 35 graden heeft. Toch is de jaaropbrengst bij een hellingshoek tussen de 20 en de 60 graden amper 5 procent lager.
Zijwaartse hoek van het zonnepaneel
Een vijfde factor is de zijwaartse hoek van een zonnepaneel. Het is optimaal als een paneel onveranderlijk gericht is op 2 graden ten westen van het zuiden. Als je het oriënteert tussen het zuidoosten en het zuidwesten verlies je op jaarbasis maar 5 procent. Het is vanzelfsprekend dat de productie stijgt bij een meedraaiend zonnepaneel, aangezien het zonlicht er dan steeds loodrecht op valt.
Achterliggende systeem
Ten slotte bepaalt ook het achterliggende systeem mee de opbrengst van een zonnepaneel. Bij een autonoom systeem is het de grootte van het opslagsysteem de belangrijkste factor, want als die vol is kan er geen elektriciteit meer bij. Dat betekent dat het zonnepaneel dan voor niets werkt.
Het piekvermogen
Om het vermogen van verschillende zonnepanelen met elkaar te kunnen vergelijken, heeft men standaardcondities opgesteld: er wordt gewerkt met een zoninstraling van 1000 Watt/m², een luchtmassa van 1,5 en een celtemperatuur van 25 graden Celcius. Er wordt gerekend met het piekvermogen van een zonnepaneel om op die manier duidelijk te kunnen spreken over het vermogen ervan. We definiëren het piekvermogen als het maximale elektrische vermogen dat een zonnepaneel kan leveren onder vastgestelde condities en bij een bepaalde instraling van de zon. Men drukt het piekvermogen uit in Wattpiek (Wp). Een doorsnee zonnepaneel heeft een piekvermogen van ongeveer 100 Wattpiek.
Twee systemen
Een zelfstandig zonnestroomsysteem dat 4 m² meet, levert in Nederland en België ongeveer 160 kilowattuur per jaar. Een systeem van dezelfde afmeting dat netgekoppeld systeem is, levert in België ongeveer 320 kilowattuur per jaar. Wat zo’n netgekoppeld zonnestroomsysteem opbrengt komt overeen met 10 procent van het gemiddelde huishoudelijke elektriciteitsverbruik, ofwel met het verbruik van een koelkast.
Dat de opbrengst van de twee systemen zo verschilt in opbrengst komt doordat een autonoom zonnestroomsysteem een accu gebruikt. De zonnepanelen worden dan uitgeschakeld wanneer de accu vol is. Op die manier wordt er geen licht meer omgezet in elektriciteit.
De hellingshoek
De opbrengst van een zonnepaneel is naast van het soort systeem ook afhankelijk van de richting waarin het paneel staat en de hellingshoek ervan. De optimale hellingshoek voor een paneel is afhankelijk van de plaats en de toepassing ervan.
Voor zonnestroomsystemen die ‘s winters een grote energievraag hebben, kan het zonnepaneel ervan het best op de winterstand staan. In winterstand staat het zonnepaneel onder een hoek van zo’n 70 graden op het zuiden, want in de winter staat de zon lager aan de hemel.
Een zonnepaneel recht op het zuiden gericht en geplaatst onder een hoek van 35 graden behaalt de maximale opbrengst op jaarbasis. Helaas beschikt niet iedereen over een dak dat mooi op het zuiden gericht is, en dan komt het er op aan om bij de beste oriëntatie de meest optimale hellingshoek te zoeken. De beste hellingshoek kan je vinden in een instralingsdiagram.
Instralingsdiagram
Een instralingsdiagram toont de gemiddelde jaarlijkse zoninstraling voor verschillende vaste oriëntaties en hellingshoeken. Die wordt uitgedrukt in percentages van de maximale instraling. Zo is er terug te vinden dat de instraling op een plat dak ongeveer 85 procent van de maximale instraling bedraagt.
Je kan bij een oriëntatie tussen het zuidoosten en het zuidwesten altijd een dakhelling vinden waarbij de jaarlijkse zoninstraling ongeveer 95 procent van de maximale instraling bedraagt. Wanneer de oriëntatie oostelijk of westelijk is, is er nog steeds 80 tot 85 procent van het maximum te behalen met een dakhelling van 20 graden.
De opbrengst berekenen
De opbrengst van je zonnepaneel kan je zelf berekenen met een vrij eenvoudige formule.
De opbrengst in kWh is gelijk aan het aantal uren volle zon vermenigvuldigd met het piekvermogen van panelen in kWp vermenigvuldigd met de opbrengstfactor.
Het aantal volle uren zon bedraagt hier gemiddeld 1.000 u., het piekvermogen van je zonnepaneel vind je normaalgezien terug bij de specificaties van je paneel, maar in de meeste gevallen staat het daar vermeld in Wp en niet in kWp. Om het piekvermogen van Wp naar kWp om te zetten, deel je het vermelde piekvermogen gewoon door 1000. Dat maakt dat een paneel met een piekvermogen van bijvoorbeeld 120 Wp, omgezet een piekvermogen van 0,12 kWp heeft.
Zijn zonnepanelen zonder subsidie winstgevend?
Stel dat de huidige stroomprijs van circa € 0,21 de komende 25 jaar gelijk zou blijven, en u koopt een zonnepanelen systeem van 4.500 Wp dat 4.000 kWh stroom opbrengt voor € 15.000,-. De besparing die u in 25 jaar tijd kunt realiseren (omdat u geen stroom meer hoeft te kopen) is dan 25 jaar x ca. 4.000 kWh opbrengst x € 0,21 per kWh = € 21.000,-.
Het systeem is dus winstgevend, maar in realiteit wordt het nog beter. Aangezien wij kunnen aannemen dat de energieprijzen wél gaan stijgen. Stel dat deze stijging 5% per jaar is (de laatste 10 jaar was de stijging ieder jaar gemiddeld 10%, maar wij houden rekening met een behoudende stijging). Dan is de besparing die u gaat behalen in 25 jaar met dezelfde installatie al € 47.000,-. Met subsidie wordt deze besparing nog groter. Met een investering van € 15.000,- kunt u dus € 47.000,- verdienen en het milieu sparen.
Natuurlijk is er niet alleen de rechtstreeks opbrengst, je hebt ook onrechtstreekse opbrengst. Door het plaatsen van zonnepanelen bespaar je immers op je elektriciteitsrekening. Ook die besparing kan je met een simpele formule berekenen. De besparing in euro is dan gelijk aan de opbrengst in kWh vermenigvuldigd met de elektriciteitsprijs in euro.
De afgelopen tien jaar is de elektriciteitsprijs gemiddeld met 14,5 procent per jaar gestegen. Op die manier zal je elk jaar een grotere besparing hebben.
