Instraling

De opbrengst van het zonnestroomsysteem hangt af van de hoeveelheid zonneschijn. De oriëntatie en hellingshoek van het systeem bepalen of sprake is van maximale instraling. Deze instraling wordt uitgedrukt in het aantal uren volle zon ofwel het aantal kWh per vierkante meter. Kort om instraling zonnepanelen bepaald de opbrengst.

Het gemiddelde vermogen van een zonne-energiesysteem is altijd veel kleiner dan het piekvermogen dat bij volle zon wordt geleverd. Op zijn best is de verhouding ongeveer 23% (in zonnige woestijngebieden), voor Nederland is de verhouding ongeveer 10%. Met andere woorden: een systeem met een piekvermogen van 3000 Wp (een dak vol panelen) levert bij een gunstige oriëntatie een gemiddeld vermogen van 300 W.

Omdat een jaar 8760 uren heeft, komt dat overeen met ruim 2600 kWh (300 W x 8760 uur = 0,3 kW x 8760 uur is 2600 kWh). Een energiebewust gezin kan hiermee toe, al zijn de tijdstippen van opwekking en gebruik natuurlijk niet gelijk. Om dat probleem te ondervangen wordt de elektriciteit aan het net geleverd als er overschot is en worden tekorten uit het net betrokken.

De instraling en invloed van schaduw

De opbrengst van een fotovoltaïsch paneel neemt gevoelig af wanneer een deel in de schaduw ligt. Schaduw op zonnepanelen is niet altijd te voorkomen. In sommige gevallen kun je al tijdens de oriëntatie op zonnepanelen hier rekening mee houden. Ook zijn er technieken om met bepaalde schaduw situaties om te gaan.

Fotogrammetrie

Tegenwoordig worden veel luchtfoto’s gemaakt, bijvoorbeeld voor Google Earth. Door middel van wat men stereofotogrammetrie noemt, kan op basis van 2 of meer foto’s een 3D model van de omgeving opgebouwd worden. Een nauwkeurigheid van 2-5 cm is haalbaar.

Schaduw in kaart brengen

De Duitse firma AeroWest GmbH uit Dortmund is gespecialiseerd in het maken van dergelijke luchtfoto’s en 3D modellen. Ze heeft nu een software module ontwikkeld die de instraling op een concreet oppervlak, bijvoorbeeld een dak, berekent, rekening houdend met de schaduw.

Als uitgangspunt wordt de gemiddelde instraling op een horizontaal oppervlak op de gegeven locatie genomen. Het bestudeerde oppervlak wordt opgedeeld in delen met een zijde van 0,5 m. Voor elk deel wordt de instraling van zonnelicht berekent, rekening houdend met de variatie van instraling en schaduw gedurende de dag en over een heel jaar. De schaduw afkomstig van andere delen van het dak en van elementen uit de omgeving zoals gebouwen, bomen, wordt berekent. Hiervoor wordt gewerkt met een tijdsinterval van 2 minuten en een oppervlakte-interval van 0,04 m².

Het resultaat geeft voor elk deeloppervlak de maximale en minimale instraling. Voor het bestudeerde oppervlak in zijn geheel worden 2 waarden berekend:

• Het instralingspotentieel is de waarde die theoretisch kan bereikt worden
• De gemiddelde instraling is de werkelijke instraling, rekening houdend met schaduw.