Zonnepanelen en schemering: diffuus licht productie

Wat is het?

Diffuus licht is zonlicht dat verstrooid wordt door de atmosfeer. Het bereikt je zonnepanelen niet als directe, scherpe zonnestralen, maar als een zachte, egale gloed.

Dit type licht is typerend voor bewolkte dagen, maar ook tijdens de schemering als de zon laag staat. Bij schemering is er nog voldoende licht om te zien, maar de directe zon is al onder de horizon verdwenen. Het licht dat overblijft, is volledig diffuus.

Het komt vanuit alle richtingen van de hemel, niet vanuit één punt.

Voor zonnepanelen betekent dit dat ze geen directe instraling ontvangen. Ze vangen het diffuse licht op met hun gehele oppervlak. De opbrengst is dan lager dan op een stralende zomerdag, maar hij is er wel degelijk.

Hoe werkt het precies?

Zonnepanelen zetten licht om in elektriciteit via het fotovoltaïsche effect. Dit werkt ook met diffuus licht.

De fotonen (lichtdeeltjes) in het diffuse licht hebben nog steeds genoeg energie om elektronen in de zonnecellen in beweging te zetten. Het rendement ligt lager omdat de lichtintensiteit zwakker is. Op een heldere zomermiddag kan de instraling 1000 W/m² zijn.

Tijdens de schemering kan dit dalen naar slechts 10-50 W/m². De stroomproductie neemt dus evenredig af.

De oriëntatie van je panelen wordt minder kritisch bij diffuus licht. Omdat het licht vanuit alle richtingen komt, maakt de hellingshoek minder uit. Een paneel op een plat dak vangt in de schemering bijna evenveel licht als een paneel onder een ideale hoek.

De wetenschap erachter

Diffuus licht ontstaat door Rayleighverstrooiing. Moleculen in de lucht verstrooien kortgolvig zonlicht (blauw en violet) veel sterker dan langgolvig licht.

Daarom is de hemel blauw en is het diffuse licht rijker aan blauw en rood, maar armer aan groen en geel. Zonnepanelen zijn gevoelig voor een breed spectrum van licht, niet alleen het zichtbare deel.

Ze kunnen ook infrarood en een deel van ultraviolet omzetten. Het diffuse licht bevat nog steeds voldoende fotonen uit deze spectra om een stroompje op te wekken. De hoeveelheid diffuse straling is meetbaar en wordt meegenomen in de totale 'globale straling' op een locatie. In Nederland bestaat gemiddeld 50-60% van de jaarlijkse zonnestraling uit diffuse straling. Dat is een significant deel van de potentiële opbrengst.

Voordelen en nadelen

Het grootste voordeel is dat je zonnepanelen een veel groter deel van de dag actief zijn. Ze produceren stroom van zonsopgang tot zonsondergang, ook als de zon niet direct schijnt. Dit verhoogt het totale aantal productieve uren per jaar.

Een ander voordeel is de voorspelbaarderheid. De opbrengst van diffuus licht is gelijkmatiger dan die van direct licht met schaduwen van wolken.

De stroomproductie fluctueert minder heftig, wat gunstig is voor de stabiliteit van je thuisaccu en het elektriciteitsnet. Het belangrijkste nadeel is de lagere opbrengst per uur.

Je kunt niet rekenen op de piekvermogens die je op een zonnige dag haalt. Voor de terugverdientijd betekent dit dat bewolkte periodes de gemiddelde jaaropbrengst drukken. Een ander nadeel is dat niet alle panelen even goed presteren bij zwak licht.

Sommige goedkopere panelen hebben een hogere 'startspanning' en beginnen later met produceren.

Kies daarom panelen met een goede 'low-light performance'.

Voor wie relevant?

Dit is relevant voor iedereen met zonnepanelen in Nederland, vooral voor de opbrengst bij regen. Ons klimaat kent veel bewolkte dagen en schemering.

Het begrijpen van diffuse lichtproductie helpt je om realistische verwachtingen te hebben over je opbrengst. Het is extra belangrijk voor huizen met minder ideale omstandigheden. Heb je een dak op het noorden, of veel schaduw van bomen of gebouwen?

Dan bestaat een groter deel van je productie uit diffuus licht. De keuze voor panelen die hier goed op presteren wordt dan cruciaal.

Mensen met een thuisaccu hebben er baat bij. De accu kan de lagere, maar gestage productie in de schemering opvangen, zelfs bij minimale productie door mist.

Zo kun je de zelf opgewekte stroom 's avonds nog gebruiken, wanneer de vraag hoog is. Tot slot is het relevant voor wie zijn installatie wil optimaliseren. Door te kijken naar de verhouding direct/diffuus licht op je locatie, kun je beter kiezen voor de juiste panelen, omvormer en opstelling. Zo haal je over de hele dag het maximale uit je systeem.