Elke dag bereikt een enorme dosis zonne-energie de aarde. De energiestroom die de aarde in amper een uur onderschept komt overeen met het jaarlijkse wereldenergieverbruik. De energie die België opvangt komt overeen met ongeveer 500 keer ons jaarlijks energieverbruik en zo goed als 60 keer het totale jaarlijkse elektriciteitsverbruik.
De hoeveelheid energie die door een zonnepaneel geproduceerd wordt, hangt af van een aantal factoren, waaronder het rendement van het zonnepaneel, de instraling van de zon en de oppervlakte van het zonnepaneel.
De factoren die de opbrengst bepalen
Er zijn verschillende factoren die de opbrengst van een zonnepaneel bepalen.
De oppervlakte van het zonnepaneel is daar een van. De oppervlakte bereken je vanzelfsprekende door de lengte van het zonnepaneel te vermenigvuldigen met de breedte ervan. Naast de oppervlakte van je paneel hangt de opbrengst ook af van de manier waarop de panelen aan elkaar zijn bevestigd, zijnde parallel of serieel.
Een tweede factor is –zoals reeds gezegd- 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 vanzelfsprekend 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 Rivièra is er veel minder bewolking dan in Nederland, maar de zon levert er toch maar 1,5 keer zoveel energie op als in Nederland.
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.
Verder bepaalt ook de opwaartse hellingshoek van invallend zonlicht de opbrengst van een zonnepaneel. Een zonnepaneel op de noorderbreedte van 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.
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.
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 met het piekvermogen van een zonnepaneel gerekend om op die manier duidelijk te kunnen spreken over het vermogen ervan een. We definiëren het piekvermogen als het hoogste elektrische vermogen dat door een zonnepaneel geleverd kan worden onder vastgestelde condities en bij een bepaalde instraling van de zon. Men drukt het piekvermogen uit in Wattpiek (Wp). Bij een doorsnee zonnepaneel bedraagt het piekvermogen ongeveer 100 Wattpiek.
Twee systemen
Een zelfstandig zonnestroomsysteem dat 4 m² meet, levert in België jaarlijks ongeveer 160 kilowattuur. Een systeem dat even groot is qua afmeting, maar wel netgekoppeld, brengt in België ongeveer 320 kilowattuur per jaar op. Wat zo’n netgekoppeld zonnestroomsysteem opbrengt is ongeveer gelijk aan 10 procent van het gemiddelde huishoudelijke elektriciteitsverbruik, wat op zijn beurt weer gelijk is aan het gemiddelde verbruik van een ijskast.
Dat de opbrengst van de twee systemen zo verschilt in opbrengst komt doordat een autonoom zonnestroomsysteem een accu gebruikt. De zonnepanelen worden dan uitgeschakeld op het moment dat de accu vol is. Op die manier wordt er geen licht meer omgezet in elektriciteit.
De hellingshoek
De hoeveelheid energie die een zonnepaneel opbrengt is naast van het soort systeem ook afhankelijk van de richting waarnaar het paneel georiënteerd 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 speciale stand voor de winter staan. In winterstand staat het zonnepaneel onder een hoek van zo’n 70 graden naar het zuiden, want in de winter staat de zon minder hoog aan de hemel dan in de zomer.
Een zonnepaneel precies op het zuiden gericht en geplaatst met een hoek van 35 graden behaalt in België de maximale opbrengst op jaarbasis. Helaas heeft niet iedereen een dak dat mooi naar het zuiden gericht is, en dan komt het er op aan om voor de beste oriëntatie de meest optimale hellingshoek te zoeken. De beste hellingshoek kan je vinden in een instralingsdiagram.
Instralingsdiagram
In een instralingsdiagram vind je de gemiddelde jaarlijkse zoninstraling voor verscheidene vaste oriëntaties en hellingshoeken. Die wordt uitgedrukt in een bepaald percentage van de maximale instraling. Zo vind je er terug dat op een plat dak de instraling ongeveer 85 procent van de maximale instraling telt.
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 ongeveer 1100, 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 150 Wp, omgezet een piekvermogen van 0,15 kWp heeft.
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.