Zonnepanelen en hoge temperaturen: hitteverlies

Wat is het?

Hitteverlies, of eigenlijk rendementsverlies door warmte, is het fenomeen waarbij zonnepanelen minder stroom opwekken als ze heel heet worden. Veel mensen denken dat zonnepanelen het beste werken op een bloedhete zomerdag.

Het tegenovergestelde is waar. Te veel warmte is juist de vijand van je energieopbrengst.

Je zonnepanelen zijn gemaakt van silicium, een halfgeleidermateriaal. Dit materiaal geleidt elektriciteit beter bij matige temperaturen. Wanneer de temperatuur van het paneel zelf boven de 25 graden Celsius stijgt, begint de efficiëntie te dalen.

Voor elke graad warmer verlies je gemiddeld 0,3% tot 0,5% aan opbrengst. Op een hete zomerdag kan de temperatuur van je dakpannen en dus je zonnepanelen makkelijk oplopen tot 60 of 70 graden.

Dat betekent een rendementsverlies van meer dan 15% ten opzichte van de ideale omstandigheden. Het is dus een serieus effect op je energierekening.

Hoe werkt het precies?

Zonlicht bestaat uit fotonen. Wanneer deze fotonen het silicium in je zonnepaneel raken, slaan ze elektronen los.

Deze losgeslagen elektronen creëren een elektrische stroom. Dit is het basisprincipe van de fotovoltaïsche werking. Hoge temperaturen zorgen ervoor dat de atomen in het silicium heftiger gaan trillen. Deze extra trillingen, ook wel fononen genoemd, botsen met de losgeslagen elektronen.

De elektronen verliezen hierdoor energie voordat ze effectief kunnen bijdragen aan de stroom. Een deel van de zonne-energie wordt dus niet omgezet in elektriciteit, maar in nutteloze warmte.

Daarnaast neemt de elektrische spanning van het paneel af naarmate het heter wordt.

Je omvormer kan hierdoor minder optimaal werken. Het systeem draait dus niet op zijn maximale vermogen, simpelweg omdat het te warm is.

De wetenschap erachter

De relatie tussen temperatuur en prestatie wordt beschreven door de temperatuurcoëfficiënt. Deze coëfficiënt, altijd negatief, geeft aan hoeveel procent het vermogen daalt per graad Celsius boven de 25°C, net zoals opbrengst bij bewolking kan variëren.

Deze waarde vind je op het datasheet van je paneel. Een standaard paneel heeft een temperatuurcoëfficiënt van ongeveer -0,4%/°C. Stel, je paneel wordt 65°C heet.

Dat is 40°C boven de standaardtestconditie van 25°C. Het verlies is dan 40 x 0,4% = 16%.

Een paneel van 400 Wattpiek levert dan nog maar 336 Wattpiek op dat moment, en bij zonnepanelen in de schaduw kan dit nog lager zijn.

Het is belangrijk om de celtemperatuur te onderscheiden van de luchttemperatuur. Door directe zoninstraling en gebrek aan ventilatie is je paneel altijd veel heter dan de buitenlucht. Een luchttemperatuur van 30°C kan al een celtemperatuur van 65°C betekenen.

Voordelen en nadelen

Nadelen

• Lagere opbrengst op piekdagen: Je haalt het maximale rendement niet op de zonnigste en langste dagen van het jaar.
• Schijnbare inefficiëntie: Het kan verwarrend zijn als je systeem op een hete dag minder produceert dan op een koele, zonnige lentedag.
• Extra slijtage: Langdurige blootstelling aan hoge temperaturen kan de levensduur van materialen, zoals de backsheet en verbindingen, op termijn verkorten.

Voordelen (van kennis hierover)

• Realistische verwachtingen: Je begrijpt dat zomerse hitte niet automatisch piekopbrengst betekent.
• Betere keuzes: Je kunt letten op panelen met een betere (lagere negatieve) temperatuurcoëfficiënt, zoals sommige nieuwere technologieën.
• Optimale installatie: Je weet dat een goede ventilatie achter de panelen cruciaal is om warmte af te voeren.

Voor wie relevant?

Dit onderwerp is relevant voor iedereen met zonnepanelen of plannen daarvoor. Het helpt je de prestaties van je eigen systeem beter te interpreteren. Je zult zien dat je op een frisse, zonnige dag in april soms meer stroom produceert dan op een snikhete dag in juli, en zonnepanelen in de regen kunnen ook verrassend presteren.

Specifiek is het extra belangrijk voor huiseigenaren met een plat dak of een dak met weinig ventilatieruimte.

Hier kunnen de temperaturen extra hoog oplopen. Ook als je panelen dicht op elkaar liggen, is er minder ruimte voor luchtcirculatie.

Tot slot is het essentiële kennis als je aan het vergelijken bent. Vraag naar de temperatuurcoëfficiënt van de panelen die je overweegt. Panelen met een coëfficiënt van -0,35%/°C presteren onder hitte beter dan panelen met -0,45%/°C. Dit kan op jaarbasis een paar procent verschil in totale opbrengst maken.