Invloed temperatuur op opbrengst zonnepanelen

Met de komst van de zomer doet de zon leuk mee in de productie van energie. Zo is de piek tegenwoordig rond de 8.5GW – en om dit in perspectief te plaatsen: het vermogen van Nederlands energieverbruik ligt rond de 20GW. Een groot aandeel komt dus van zon. In de zomer spelen er een aantal factoren mee: de zon schijnt langer, feller en staat hoger aan de horizon.

Wanneer levert de zon de meeste energie?

De zon levert de meeste energie als de hoek tov. het zonnepaneel het grootst is: midden op de dag. Maar daarmee is niet alles gezegd: dat is niet per se het moment waarop je ook de meeste energie produceert. Het hangt er namelijk ook in sterke mate van af hoe de hellingshoek van jouw zonnepanelen is. Zo zijn mijn zonnepanelen geplaatst onder een hoek van 45 graden en is de invalshoek in april “rechter” dan in in juni.

Van zonnepanelenboeren hoor je vaak “dat het niet zoveel uitmaakt” of de zon schijnt. Welnu, ik kan feitelijk onderbouwen dat dit keiharde onzin is. Het hangt er vanaf hoe dik de bewolking is: sluierbewolking doet vrij weinig, regen en dikke pakketten bewolking vrij veel. Maar: het is ook onzin om te veronderstellen dat zonnepanelen alleen werken of zinvol zijn bij maximale zonneschijn. Hieronder een plot van mijn 9.6kwp systeem (32 panelen * 300wp, waarbij wattpiek een genormeerde maximale opbrengst is.

Maar de invloed van temperatuur dus op de opbrengst van de zonnepanelen

Doordat de zon het meest schijnt in de zomer, verwacht je de hoogste opbrengst in de zomer. Nu is dit dus niet het geval. Er speelt namelijk nog een hele belangrijke factor mee: de temperatuur. Boven de 25 graden celsius neemt de efficiency af met ongeveer 0.5%. Nu is het belangrijk om te bedenken dat dit gaat om de temperatuur van het zonnepaneel, en niet van de lucht. Maar bij een lagere luchttemperatuur zal het paneel meer afkoelen (IR uitstralen) en dus efficiënter zijn. Een zonnepaneel kan tegen de 100 graden celsius worden. Sommige sites melden “wel 60C”, maar dat is de temperatuur die een bakstenen muur kan behalen in de zomer.
Zonnepanelen koelen echter ook razendsnel af: met een zuchtje wind neemt de temperatuur al af. Ze hebben namelijk nauwelijks massa en de massa die er is, is sterk verspreid. Een dunne pizza koelt sneller af dan een dikke, en lasagne duurt nog langer.

Afhankelijk van het seizoen en de ligging, leveren ze energie op gedurende de dag. In de winter leveren ze op een zonnige dag stroom van 9:30 tot 15:30. Eind mei van 6:30 tot 21:20. Een verschil van 9 uur. Ook komt het in de winter wel eens voor dat “ze” uberhaupt niet aan gaan: er is te weinig straling om de omvormer aan te zetten. Dat komt 1-3x per jaar voor en uitsluitend in december en begin januari.

Maar als de zon schijnt in de winter, is het maximale vermogen bijna net zo groot als in de lente. Zo groot is de invloed van temperatuur! Hieronder zie je een plot van een winterdag, vergeleken met een uitgesproken zonnige lentedag: 13 februari van dit jaar en 30 mei 2021.

Wat valt er op? Ten eerste dat de zon al veel vroeger begint te schijnen in mei en veel later onder gaat. Maar de piek in het vermogen ligt in februari hóger dan in mei. Het verschil is enerzijds de zeer heldere lucht in februari en de hoeveelheid licht (er lag sneeuw). Maar vooral de temperatuur: in februari was het in de vroege ochtend -13 en overdag -2. In mei was het overdag 22 graden.

Een soortgelijke vergelijking kan ik maken tussen 25 april en 30 mei. Op 25 april lag de temperatuur stukken lager (slechts 12 graden overdag) en zie je in de ochtend nog wat schaduwwerking. In de middag is de piek echter stukken hoger dan in mei: 8640w, versus 8100w, een verschil van ruim 6%.

Maar nu gaan we eens kijken naar een hete, onbewolkte dag. 8 augustus 2020. Het was die dag warmer dan 35 graden, namelijk 37 in mijn omgeving. De dagen met 40 graden uit 2019 heb ik helaas niet: toen lagen de panelen nog niet op dit huis.

Beide dagen waren stralend zonnig. In augustus is de zonnestraling net zo sterk als in maart/april en dat zijn maanden waarin het maximum (8640w) wél bereikt worden. Maar je ziet met de hitte: de piek is aanzienlijk lager. 18.2% lager, om exact te zijn, ten opzichte van het maximale piekvermogen van 8640. Deze relatie is natuurlijk te plotten: hier de karakteristiek voor mijn systeem:

Opvallend lijkt de lage opbrengst bij temperaturen net boven nul. Dat komt door een gebrek aan data: in de winter komen er nauwelijks “zachte” dagen voor die helder zijn: meestal is het helder en koud, of bewolkt en zacht. Een combinatie daarvan (zacht en zonnig) zagen we in februari en is het puntje net voor de 20C…De hoge opbrengsten in februari zijn de eerste 2 punten: koud, zonnig, maar al niet meer “putje winter”. Maar temperaturen net boven nul en zonnig hebben we te weinig (of eigenlijk niet) meegemaakt. Verderop in het seizoen gaat helder weer altijd gepaard met veel hogere temperaturen. In december hebben we wel een paar dagen nét boven nul gehad met veel zon, maar de hoek van de zon is dan zéér laag en het piekvermogen niet representatief door schaduwwerking op mijn huis.

Bovenstaande is karakteristiek voor mijn systeem en uitgedrukt in absolute waardes. Maar dit kan natuurlijk ook relatief: het maximale vermogen per geïnstalleerde wattpiek vermogen. Dit zal vermoedelijk dichterbij de waardes komen voor jouw installatie – mits ook op het zuiden gelegen…