Het vermogen van een zonnepanelen-installatie (PV-systeem) wordt uitgedrukt in Wattpiek. Dat vermogen wordt bepaald onder de omstandigheden van de Standaard Test Conditie (STC). Ook de ligging en de hellingshoek van de panelen bepalen mede de opbrengst. Er is nog een derde min of meer vaste bepalende factor in de opbrengst, namelijk wáár ligt de PV-installatie. Het moge duidelijk zijn dat een PV-installatie (met hetzelfde Wattpiek-vermogen en identieke ligging en hellingshoek) in een land als Spanje veel meer zal opbrengen. We gaan zien dat het zelfs in Nederland zelf uitmaakt waar een PV-installatie ligt.
Duur van de zonneschijn
Het KNMI houdt allerlei gegevens bij, zo berekenen ze langjarige gemiddelden over de duur van de zonneschijn, temperatuur, neerslag, en ook klimaatvariabelen.
Een van de items die worden bijgehouden is de gemiddelde jaarlijkse duur van de zonneschijn. Je kunt deze overigens ook opvragen per maand.
Hiernaast zie je afbeelding van een kaart van Nederland met daarin de ‘stroken’ met de zonneschijnduur. Het is duidelijk dat hoe meer je westwaarts gaat, des te hoger de duur van de zonneschijn is. In het voorjaar is het aan de kust aanmerkelijk zonniger dan in het oosten. Het relatief koude zeewater onderdrukt dan de wolkenvorming. Bij minder bewolking wordt er meer globale straling gemeten waaruit meer uren zonneschijn worden gemeten.
Meer zonuren is meer (directe) instraling hetgeen een hogere opbrengst betekent. Dus naar mate je meer westwaarts ligt, kun je een hogere opbrengst verwachten. Het effect van zonneschijn is echter niet lineair.
Ook de temperatuur speelt een rol bij de opbrengst van een PV-installatie. Zonneschijn betekent ook dat de temperatuur van de zonnepanelen gaat stijgen en dat drukt de opbrengst weer enigszins.
Europese database PVGIS
PVGIS is een Research Centrum van de Europese Unie, en staat voor Photo Voltaïc Geographic Information System. Het is een openbaar toegankelijke database op deze website waarin je voor elke plek in Europa kunt berekenen wat een PV-installatie zal opbrengen. Je moet een aantal parameters van je PV-systeem invoeren (je kunt bijv. ook een horizonbeeld ingeven) en dan wordt de opbrengst berekend. We zullen binnenkort een handleiding publiceren hoe je van PVGIS gebruik kunt maken.
Kengetal opbrengstpercentage
De omstandigheden in de praktijk wijken meestal af van die van de STC. In een poging om greep te krijgen op wat een gemiddelde PV-installatie presteert heeft men jarenlang gewerkt met een kengetal, een percentage van het Wattpiek vermogen van de installatie. Dit houdt in dat een installatie met een vermogen van bijvoorbeeld 1000 Wattpiek per jaar en een kengetal van 85%, per jaar zo’n 850 kWh zal opwekken.
Jarenlang lag dit kengetal voor een systeem zonder schaduw tussen de 80% en 85%. Dit percentage is echter achterhaald. Voor 2020 werd door Solarcare, een belangrijke leverancier van monitoringsystemen, berekend dat PV-installaties in Nederland gemiddeld 0,94 kWh per Wattpiek opleverden, 94% dus. 2018 was een topjaar met een percentage van 98%. Inmiddels is het record van 2018 uit de boeken: Solar Magazine – SolarCare: opbrengst zonnepanelen consumenten stijgt naar recordhoogte.
SolarCare heeft uit zijn bestand van dagelijks gemonitorde zonnestroominstallaties voor Solar Magazine zo’n 2.500 installaties geselecteerd, verspreid over heel Nederland, voor nader onderzoek naar de opbrengsten per wattpiek. De onderzochte installaties zijn samen goed voor een totaal opgesteld paneelvermogen van ruim 20 megawattpiek en zijn alle het gehele jaar storingsvrij operationeel geweest en hebben weinig tot geen last van schaduwvorming. Verder zijn de installaties willekeurig geselecteerd qua zonnepaneeltechnologie, systeemcapaciteit, leeftijd, oriëntatie en hellingshoek.
‘Voor eigenaren van zonnepanelen was 2022 een topjaar met recordopbrengsten’, duidt Pierre Gerrissen, directeur van SolarCare. ‘Zonnepanelen hebben afgelopen kalenderjaar per wattpiek 0,003 kilowattuur meer zonnestroom geproduceerd dan in 2018. Het gaat om een gemiddelde voor Nederland, maar per provincie zijn er onderlinge verschillen.’
Op onderstaande kaart zijn per provincie de gemiddelde opbrengstfactoren in kilowattuur per geïnstalleerd wattpiek zonnepaneelvermogen voor het recordjaar 2022 te zien; tussen haakjes in rood staan de cijfers voor 2018.
Gemiddelde opbrengst van afgelopen jaren
In de onderstaande grafiek zijn de gemiddelde opbrengstfactoren van zonnepanelen in Nederland van de afgelopen jaren te zien.
Performance Ratio
Voor het beoordelen van het functioneren van een PV-installatie wordt de PR-waarde gehanteerd, de Performance Ratio. Die wordt bepaald door de eigenschappen van de PV-installatie die min of meer vastliggen. We hebben het dan over het Wattpiek-vermogen, de ligging en hellingshoek, het rendement van omvormer(s), kabelverliezen en eventuele belemmering rondom instraling zoals schaduwwerking en horizonbeeld. In principe is ook de plek van de installatie mede bepalend voor de PR.
De Performance Ratio is uitsluitend een definitiewaarde die door de invloed van bepaalde factoren zelfs kan leiden tot waarden die boven 100 % liggen. Dat komt omdat bij de berekening van de Performance Ratio prestatiewaarden voor de PV-installatie worden gebruikt die werden berekend bij de STC (1.000 W/m² instraling en 25 °C module-temperatuur). Maar als de omstandigheden in de werkelijkheid afwijken van deze waarden kan de Performance Ratio hierdoor worden beïnvloed. De belangrijkste variabele is dat de instraling op de plek waar het PV-systeem ligt hoger of lager is.
Zoals hiervoor al aangegeven, hebben we een aantal jaren gehad, met 2018 als voorlopig topjaar, dat er veel meer instraling was. Dat betekent dat zonnepanelen substantieel beter presteren.
Oost-West opstelling
In toenemende mate wordt er voor de ligging van de zonnepanelen gekozen voor een Oost-West opstelling en niet voor een opstelling richting zuiden die een hogere opbrengst per paneel kan geven. De volgende grafiek is enigszins versimpeld, maar illustreren wel iets belangrijks: hoe dichter de profielen voor de opwek van zonne-energie en elektriciteitsgebruik bij elkaar liggen, hoe meer elektriciteit de PV-installatie kan leveren zonder dat er daarvoor opslag of back-up nodig is.
De blauwe lijn toont het normale elektriciteitsgebruik in Nederland. In de ochtend (als mensen opstaan) en in de avond (als ze thuiskomen van werk) is dat het hoogst. Verwarming aan, men doet de was, gaat (elektrisch) koken, de auto opladen en de tv gaat aan. De oranje lijn geeft de elektriciteitsproductie van een doorsnee zonnepark gericht op het zuiden. In de middag, als het energiegebruik het laagst is, heeft dat een grote piek in productie. Dat is anders bij een Oost-West opstelling (de groene lijn). Die heeft twee pieken, die lager zijn én het elektriciteitsnet minder belasten. Daarnaast sluiten ze veel beter aan op de momenten van de dag waarop elektriciteit gebruikt wordt – en waarop de prijzen daarvoor hoog zijn.
Ook voor je particuliere (residentiële) PV-installatie kan een Oost-West opstelling zinvol zijn. Als je niet meer kunt salderen, is het gunstig om de opgewekte stroom zoveel mogelijk zelf te verbruiken. De bovenstaande grafiek geeft aan dat dit gemakkelijker is bij een Oost-West opstelling. Naarmate er ook meer residentiële PV-installaties komen, kan het zijn dat het elektriciteitsnetwerk de invoeding van de zonnestroom niet aan kan. Dat zal vooral op piekmomenten gebeuren, dus rond het middaguur (oranje lijn). In Duitsland wordt in sommige deelstaten de omvormer dan op afstand uitgeschakeld (die functie moet daar op omvormers zitten). In Nederland moeten omvormers zichzelf uitschakelen als de spanning te hoog wordt (hetgeen dus gebeurt als er ’teveel’ stroom wordt ingevoerd). De spanning mag 10% afwijken. Bij een nominale spanning van 230 V mag de spanning dus niet hoger worden dan 230 V plus 10% x 230 V = 253 V. Deze kwestie geeft aan dat het van groot belang is dat het elektriciteitsnet enige intelligentie krijgt en dat ook huishoudelijke apparaten (laadpalen, wasmachines) op tijd gestuurd stroom moeten gaan verbruiken.
