Schaduw van nieuwe bebouwing op je zonnepanelen: wat kun je doen?

Wat is het?

Je hebt geïnvesteerd in zonnepanelen en verwacht een flinke besparing op je energierekening. Maar dan bouwt de buurman een flinke aanbouw of komt er een nieuw appartementencomplex naast je woning.

Opeens valt er in de middag een schaduw over een deel van je dak. Dit is een veelvoorkomend en frustrerend probleem: schaduwvorming door nieuwe bebouwing. Het gaat hier om onverwachte schaduw die ontstaat nadat jouw panelen al geïnstalleerd zijn.

Dit in tegenstelling tot bestaande schaduw van bijvoorbeeld een schoorsteen of een grote boom die je van tevoren had kunnen inschatten.

Nieuwe bebouwing is een externe factor waar je geen controle over hebt, maar die wel directe gevolgen heeft voor de opbrengst van je systeem. De impact kan verrassend groot zijn. Zelfs schaduw op één of twee panelen in een serie kan de opbrengst van een veel groter deel van je installatie flink verminderen. Het is dus geen klein ongemak, maar een serieuze bedreiging voor je rendement.

Hoe werkt het precies?

Zonnepanelen werken in series. Dat betekent dat ze als een soort ketting aan elkaar zijn geschakeld.

De stroom loopt door alle panelen achter elkaar. Als één paneel in die ketting in de schaduw ligt, wordt het een soort obstakel. Het paneel kan minder stroom opwekken, maar moet wel de volledige stroom van de andere panelen doorlaten. Om schade te voorkomen, zitten er in de panelen zogenaamde 'bypass-diodes'.

Deze diodes zorgen ervoor dat de stroom om het beschaduwde paneel heen kan stromen. Maar dit gaat niet zonder verlies.

Het omleiden van de stroom kost energie en het beschaduwde paneel levert op dat moment bijna niets op.

Het resultaat: de hele serie presteert op het niveau van het zwakste schakel. Daarnaast speelt de positie van de schaduw een rol. Schaduw aan de onderkant van een paneel (bij de korte zijde) is vaak minder erg dan schaduw die een hele rij cellen bedekt.

Moderne systemen met 'micro-omvormers' of 'power optimizers' kunnen dit probleem deels oplossen, omdat elk paneel dan onafhankelijk werkt. Maar ook hier geldt: het beschaduwde paneel zelf wekt minder op.

De wetenschap erachter

Het hart van een zonnepaneel zijn de fotovoltaïsche cellen, meestal gemaakt van silicium. Wanneer lichtdeeltjes (fotonen) op deze cel vallen, geven ze hun energie aan elektronen in het silicium.

Deze elektronen komen in beweging en zo ontstaat er een elektrische stroom.

Dit is het fotovoltaïsch effect. Schaduw blokkeert de fotonen. In een cel die volledig in de schaduw ligt, gebeurt er dus bijna niets.

Maar omdat de cel in serie is geschakeld, moet hij wel de stroom van de andere, actieve cellen doorlaten. De beschaduwde cel gaat zich dan gedragen als een weerstand in plaats van een energiebron.

Dit leidt tot warmteontwikkeling, wat op de lange termijn kan leiden tot zogenaamde 'hot spots' en schade aan het paneel. De bypass-diode is dus een cruciaal veiligheidsmechanisme. Hij creëert een alternatief pad voor de stroom, waardoor het beschaduwde deel wordt overbrugd. Het wetenschappelijke principe is simpel: de diode laat stroom maar in één richting door. Wanneer de spanning over het beschaduwde deel omkeert, schakelt de diode in en wordt het probleemgebied omzeild.

Voordelen en nadelen

Het grootste nadeel is evident: een direct en significant verlies aan energieopbrengst.

Dit betekent een lager financieel rendement op je investering. De terugverdientijd van je zonnepanelen wordt langer. Daarnaast kan langdurige, gedeeltelijke schaduw leiden tot slijtage en defecten (hot spots), wat kan resulteren in dure reparaties of vervanging. Een ander nadeel is de onzekerheid en het gebrek aan controle.

Je hebt geen invloed op wat de buren of gemeente bouwen. Het kan leiden tot conflicten en juridische discussies over recht op zonlicht en de mogelijkheid om schaduwwerking te analyseren, die niet altijd eenvoudig op te lossen zijn.

Je zit met de gevolgen. Er is echter ook een positief punt: het dwingt je tot actie en optimalisatie.

Door het probleem te identificeren, zoals schaduw van bomen, kun je maatregelen nemen. Je kunt je systeem laten analyseren en eventueel aanpassen met power optimizers. Dit kan de schade beperken en de opbrengst van de niet-beschaduwde panelen maximaliseren. Het probleem in kaart brengen is de eerste stap naar een oplossing.

Voor wie relevant?

Dit probleem is relevant voor iedereen met zonnepanelen op een dak dat kwetsbaar is voor nieuwe schaduw. Dat zijn vooral woningen in dichtbebouwde wijken, rijtjeshuizen met lage daken en huizen naast braakliggende terreinen of verouderde gebouwen die gesloopt of verbouwd gaan worden.

Ook voor mensen die overwogen zonnepanelen te kopen, is dit een cruciaal aandachtspunt. Het loont om niet alleen naar de huidige schaduw te kijken, maar ook naar de schaduwimpact op zonnepanelen en de bestemmingsplannen van de gemeente. Vraag bij de gemeente wat de bouwmogelijkheden zijn voor de percelen om je heen.

Dit kan een dure miskoop voorkomen. Tot slot is het relevant voor bedrijven en VvE's (Verenigingen van Eigenaars) met grote zonnedaken.

Nieuwbouw in de directe omgeving kan een groot deel van het projectrendement aantasten. Voor hen is een schaduwanalyse met toekomstprojectie een essentieel onderdeel van de haalbaarheidsstudie.