Zonnepanelen en lage temperaturen: betere prestaties bij koud weer
Wat is het?
Zonnepanelen leveren meer stroom bij helder, koud winterweer dan op een warme zomerdag.
Dit lijkt tegenstrijdig, maar het is een vaststaand feit. De luchttemperatuur heeft namelijk een directe invloed op de efficiëntie van je panelen. Koud weer zorgt voor een optimale werking van de zonnecellen.
Veel mensen denken dat zonuren het enige zijn dat telt. De intensiteit van het zonlicht is inderdaad cruciaal.
Maar de temperatuur is de tweede, vaak onderschatte factor die je opbrengst bepaalt.
Een heldere winterdag kan zo verrassend productief zijn. Dit fenomeen betekent niet dat je in de winter meer totale energie produceert dan in de zomer. De kortere dagen en lagere zonstand wegen zwaarder. Maar per uur dat de zon schijnt, is het rendement hoger wanneer het vriest.
Hoe werkt het precies?
De kern van een zonnepaneel is de fotovoltaïsche cel, meestal gemaakt van silicium. Wanneer zonlicht (fotonen) op deze cel valt, worden elektronen losgemaakt. Dit creëert een elektrische stroom.
Dit proces heet het fotovoltaïsch effect. Het rendement van dit proces daalt naarmate de celtemperatuur stijgt.
Een warme cel heeft meer interne weerstand. De spanning (volt) die elke cel levert, neemt dan af.
De stroomsterkte (ampère) blijft redelijk constant, maar het vermogen (watt = volt x ampère) daalt. Bij koud weer blijft de celtemperatuur laag. De spanning per cel is dan maximaal.
De omvormer in je systeem kan deze hogere spanning optimaal omzetten naar wisselstroom voor je huis.
Je systeem draait dus efficiënter.
De wetenschap erachter
De temperatuurcoëfficiënt geeft aan hoeveel het vermogen van een paneel verandert per graad Celsius.
Voor de meeste kristallijne siliciumpanelen is dit ongeveer -0,3% tot -0,5% per °C boven de 25°C. Dit is de standaardtesttemperatuur. Dat betekent: stijgt de celtemperatuur met 10°C boven de 25°C, dan daalt het piekvermogen met 3% tot 5%. Op een hete zomerdag kan de celtemperatuur oplopen tot 60°C of meer.
Dat is 35°C boven de standaard, wat een vermogensdaling van ruim 10% kan betekenen. Andersom geldt: daalt de temperatuur onder de 25°C, dan stijgt het vermogen.
Bij een celtemperatuur van 0°C is het vermogen dus al gauw 7-12% hoger dan het geteste piekvermogen.
Dit verklaart de hoge prestaties op heldere winterdagen.
Voordelen en nadelen
Het grootste voordeel is de verhoogde efficiëntie per zonuur. Je systeem benut het beschikbare zonlicht optimaal.
Ook de levensduur van panelen kan baat hebben bij lagere gemiddelde temperaturen, omdat hitte de materialen op lange termijn kan belasten. Een belangrijk nadeel is de kortere dagen en lagere zonstand in de winter. De totale dagproductie is daardoor veel lager dan in de zomer.
Sneeuwval kan de opbrengst tijdelijk volledig stilleggen. Ook mist en lage zonkracht verminderen de totale opbrengst.
Een ander praktisch nadeel is dat de hoge spanning bij extreme kou problemen kan geven voor oudere omvormers.
Moderne omvormers zijn hier echter op berekend. De voordelen per zonuur wegen ruimschoots op tegen deze beperkingen.
Voor wie relevant?
Deze kennis is relevant voor iedereen met zonnepanelen. Het helpt je om je opbrengst beter te voorspellen en te begrijpen. Je verwacht geen topopbrengst in de winter, maar je weet nu dat elke zonuur telt.
Voor mensen die overwegen panelen te kopen, is het een geruststelling. Zonnepanelen werken uitstekend in het Nederlandse klimaat met koude, heldere dagen.
Het is geen excuus om uitstelgedrag te vertonen tot de zomer. Wie een thuisaccu overweegt, kan hier zijn voordeel mee doen, met name dankzij de zomerse opbrengsten.
De hoge productie op een koude, zonnige middag kan dan worden opgeslagen voor gebruik in de avond. Zo maximaliseer je het rendement van je gehele systeem, ongeacht de seizoensinvloeden.