Zonnepanelen met schaduw van schoorstenen of dakkapellen

Wat is het?

Je hebt een prachtig dak vol zonnepanelen, maar een schoorsteen of dakkapel werpt een schaduw op een deel ervan.

Dit is een veelvoorkomend probleem in Nederland. Zelfs een gedeeltelijke schaduw op één paneel kan de opbrengst van je hele systeem flink verminderen. De schaduw blokkeert het zonlicht, waardoor de getroffen cellen minder stroom produceren.

Dit effect is sterker dan veel mensen denken. Het gaat niet alleen om het directe verlies van het beschaduwde paneel.

Door de manier waarop panelen zijn aangesloten, kan één slecht presterend paneel de stroomdoorvoer voor een hele groep panelen belemmeren.

Je verliest dus potentieel energie van panelen die wél vol in de zon staan. Gelukkig zijn er slimme oplossingen. Door de installatie aan te passen of speciale apparatuur te gebruiken, kun je de impact van deze schaduw minimaliseren. Het is een kwestie van het probleem herkennen en de juiste technologie inzetten.

Hoe werkt het precies?

Standaard zonnepanelen worden in serie geschakeld, zoals ouderwetse kerstverlichting. Stroom loopt van het ene paneel naar het volgende.

Als één paneel in die serie schaduw heeft, werkt het als een soort knijper in de slang. Het beperkt de stroom voor alle panelen in diezelfde groep.

De omvormer, het hart van je systeem, probeert de optimale spanning en stroom (het Maximum Power Point) te vinden voor de hele groep. Een beschaduwd paneel verstoort dit zoekproces. De omvormer vindt niet meer het optimale punt, wat leidt tot een lagere totale opbrengst. Om dit tegen te gaan, kun je twee dingen doen.

Ten eerste: een optimaal ontwerp. De installateur plaatst panelen strategisch zodat schaduw van een schoorsteen op een zo klein mogelijk aantal panelen valt, en niet op een hele serie. Ten tweede: technologie.

Met power optimizers of micro-omvormers krijgt elk paneel een eigen mini-omvormer. Een beschaduwd paneel beïnvloedt dan niet meer de rest.

De wetenschap erachter

Een zonnepaneel bestaat uit vele cellen, meestal in serie geschakeld. Schaduw op een deel van die cellen verhoogt hun elektrische weerstand. Ze worden een belemmering voor de stroom die door de serie wil lopen.

Dit fenomeen heet het 'bypass-effect'. Om dit te voorkomen, hebben panelen bypass-diodes.

Dit zijn kleine elektronische schakelaartjes die een beschaduwde celrij omzeilen. Maar elke diode die actief wordt, schakelt wel een heel deel van het paneel uit.

De rol van schaduwpatronen

Je verliest dus nog steeds een significant deel van het paneelvermogen. De echte wetenschappelijke uitdaging zit in het 'Maximum Power Point Tracking' (MPPT) van de omvormer. Dit algoritme zoekt constant het optimale evenwicht tussen spanning en stroom.

Schaduw creëert meerdere lokale maxima in de vermogenscurve, een uitdaging bij optimalisatie per dakvlak. Een simpele omvormer kan in een lokaal maximum blijven hangen en het werkelijke hoogste vermogen missen.

Niet alle schaduw is gelijk, zoals schaduw van bomen. Een zachte, bewolkende schaduw van een dakkapel op afstand is minder erg dan een harde, scherpe schaduwlijn van een schoorsteenpijp direct op de panelen. De hardheid van de schaduwrand beïnvloedt hoe snel de bypass-diodes moeten schakelen. Daarnaast is het tijdstip belangrijk.

Schaduw in de vroege ochtend of late middag heeft minder impact, omdat de zon dan al minder krachtig is. Schaduw rond het middaguur, als de zon het sterkst is, kost je het meeste vermogen.

Voordelen en nadelen

Het belangrijkste voordeel van het erkennen van dit probleem is een realistisch rendement.

Door schaduw mee te nemen in je ontwerp, voorkom je een onaangename verrassing op je jaarafrekening. Je systeem presteert zoals verwacht.

Een ander voordeel is dat moderne oplossingen zoals micro-omvormen extra voordelen bieden. Ze verhogen de veiligheid (geen hoogspanning op je dak), maken monitoring per paneel mogelijk en vergroten de flexibiliteit bij een toekomstige uitbreiding van je systeem. Het grootste nadeel is de extra investering. Power optimizers of micro-omvormers zijn duurder dan een standaard string-omvormer.

Je moet deze kosten afwegen tegen de bespaarde opbrengstverliezen. Een ander nadeel is complexiteit.

Meer componenten betekent potentieel meer punten waar iets kan falen. Kies daarom altijd voor A-merken met een lange garantie. De installatie moet ook vakkundig gebeuren; een verkeerde plaatsing van optimizers kan het probleem zelfs verergeren.

Overzicht van oplossingen

• Strategische plaatsing: Panelen zo leggen dat schaduw van een schoorsteen op de minst kritieke plek valt, of op een paneel dat apart is aangesloten.
• Power optimizers: Apparaten achter elk paneel die de spanning en stroom optimaliseren voordat ze naar de omvormer gaan. Voorkomt dat één paneel de rest beïnvloedt.
• Micro-omvormers: Een complete omvormer achter elk paneel. Maakt elk paneel volledig onafhankelijk. Biedt de beste bescherming tegen schaduwverliezen.
• Paneelkeuze: Panelen met meer bypass-diodes en betere schaduwtolerantie presteren iets beter onder gedeeltelijke schaduw.

Voor wie relevant?

Dit is relevant voor elke huiseigenaar met objecten op of nabij het dak. Denk aan een schoorsteen, een dakkapel, een uitbouw, een grote boom in de tuin of zelfs een dakraam.

Zelfs een rand van een plat dak kan schaduw werpen in de wintermaanden wanneer de zon laag staat. Specifiek voor de Nederlandse situatie zijn rijtjeshuizen en twee-onder-een-kapwoningen vaak kwetsbaar. De schoorsteen van de buren, je eigen dakkapel, of zonnepanelen van de buren kunnen zorgen voor onverwachte schaduwpatronen, vooral in de winter en het voor- en najaar wanneer de zon lager aan de hemel staat.

Heb je een oudere installatie met een string-omvormer en merk je een lager rendement dan verwacht?

Dan is schaduw een waarschijnlijke boosdoener. Het kan lonen om een specialist een schaduwanalyse te laten uitvoeren. Zij kunnen met speciale software de schaduwval over het hele jaar simuleren.

Overweeg je nieuwe panelen? Laat dan altijd een schaduwsimulatie maken voordat je een offerte tekent.

Een goede installateur neemt dit standaard mee. Zo weet je precies wat je kunt verwachten en voorkom je financiële tegenvallers.

Investeren in schaduwmanagement betaalt zich vaak binnen enkele jaren terug door een hogere energieopbrengst.