Zonnepanelen opbrengst bij bewolkt weer: diffuus licht rendement

Wat is het?

Diffuus licht is zonlicht dat verstrooid wordt door wolken, mist of waterdamp in de atmosfeer. In plaats van directe, felle zonnestralen, bereikt een zachter en gelijkmatiger licht je zonnepanelen. Dit type licht is verantwoordelijk voor de opbrengst op bewolkte dagen.

Veel mensen denken dat zonnepanelen alleen werken bij een strakblauwe hemel. Dat is een misverstand.

Zelfs op een grijze, Nederlandse dag produceren panelen energie. De opbrengst is lager, maar zeker niet nul.

Het rendement op basis van diffuus licht noemen we ook wel het 'diffuus rendement'. Het is de hoeveelheid stroom die je paneel opwekt zonder directe zoninstraling. Voor Nederland, met zijn wisselvallige klimaat, is dit een cruciaal kenmerk van moderne zonnepanelen.

Hoe werkt het precies?

Zonnepanelen zetten licht om in elektriciteit via fotovoltaïsche cellen, meestal gemaakt van silicium. Deze cellen reageren op het volledige spectrum van zichtbaar licht.

Diffuus licht bevat nog steeds al deze kleuren, alleen minder geconcentreerd. De werking is hetzelfde als bij direct licht: fotonen (lichtdeeltjes) raken elektronen in het silicium los, waardoor er een elektrische stroom ontstaat. Het verschil zit in de intensiteit.

Bij bewolkt weer bereikt slechts 10-25% van de normale hoeveelheid licht het paneel.

De rol van de omvormer

Moderne panelen zijn steeds beter in het opvangen van dit diffuse licht. Ze hebben een hogere gevoeligheid voor een breder lichtbereik. De hoek van het paneel speelt ook een rol; een wat steilere hellingshoek (rond 35-40 graden) vangt in de winter meer diffuus licht op. De omvormer speelt een sleutelrol.

Deze zet de gelijkstroom van de panelen om in wisselstroom voor je huis. Een slimme omvormer kan bij weinig licht de 'Maximum Power Point' (MPP) blijven zoeken.

Dit is het optimale voltage voor de hoogst mogelijke opbrengst, zelfs onder zwakke lichtomstandigheden. Bij zeer bewolkt weer daalt de spanning van het paneel. De omvormer moet dit kunnen opvangen en toch efficiënt blijven werken. Goede omvormers hebben een breed werkingsbereik en starten al bij een laag voltage op.

De wetenschap erachter

Diffuus licht ontstaat door Rayleigh-verstrooiing en Mie-verstrooiing. Rayleigh-verstrooiing treedt op wanneer lichtdeeltjes botsen met kleine moleculen in de lucht, zoals stikstof en zuurstof.

Dit verspreidt vooral kortere golflengten (blauw licht), wat de lucht blauw kleurt.

Bij bewolking zijn er grotere waterdruppels in het spel. Deze zorgen voor Mie-verstrooiing, die alle golflengten ongeveer even sterk verstrooit. Daarom zien wolken er wit of grijs uit.

Testomstandigheden vs. praktijk

Het licht dat je paneel bereikt, is een mengsel van al deze verstrooide golflengten. Het rendement van een zonnepaneel wordt bepaalt door het materiaal en de constructie. Mono- en polykristallijn silicium hebben een typisch rendement van 15-22% onder standaard testomstandigheden (STC). Onder diffuus licht ligt het absolute rendement lager, maar het principe blijft hetzelfde.

De STC-test vindt plaats onder 1000 Watt per vierkante meter direct licht.

In de praktijk, bij zwaar bewolkt weer, is de instraling misschien maar 200 W/m². Het paneel werkt dan nog steeds, maar levert evenredig minder stroom.

Het temperatuurcoëfficiënt is hierbij gunstig. Panelen presteren beter bij lagere temperaturen. Op een koele, bewolkte dag is het paneel koeler, wat de efficiëntie ten opzichte van de beschikbare lichtinval iets verbetert. Dit compenseert een deel van het verlies door minder licht.

Voordelen en nadelen

Het grootste voordeel is dat je systeem nooit helemaal stilvalt. Nederland kent gemiddeld 1600 zonuren per jaar, maar ook veel uren met diffuse lichtinval.

Je blijft dus het hele jaar door energie produceren, wat de terugverdientijd ten goede komt. Een ander voordeel is de voorspelbaarheid van de energiemix.

De keerzijde

Je weet dat je op een bewolkte dag een basisopbrengst hebt. Dit helpt bij het dimensioneren van je systeem en eventuele thuisaccu. Je kunt beter plannen wanneer je zelfverbruik het hoogst is. Het belangrijkste nadeel is de lagere opbrengst, vooral de opbrengst bij regen.

Op een zwaar bewolkte dag produceer je misschien maar 10-20% van wat je op een zonnige zomerdag zou halen.

Voor de totale jaaropbrengst is dit ingecalculeerd, maar het kan op piekmomenten in de winter een tekort opleveren. Een tweede nadeel is dat de opbrengst minder voorspelbaar is per uur, vooral bij mist. Bij directe zon kun je de opbrengst beter inschatten op basis van de zonpositie.

Bij diffuus licht is het afhankelijk van de wolken dikte, die snel kan wisselen. Dit maakt real-time monitoring interessanter.

Voor wie relevant?

Dit is relevant voor elke Nederlandse huiseigenaar met of zonder zonnepanelen. Voor bestaande eigenaren is het geruststellend: je investering rendeert ook bij slecht weer.

Voor potentiële kopers is het een cruciaal argument om toch te investeren, ondanks ons klimaat. Het is extra relevant voor huizen met een minder ideale ligging.

Specifieke doelgroepen

Een noordelijk georiënteerd dak of een dak met schaduw van bomen vangt vooral diffuus licht. Voor deze situaties zijn panelen met een hoge gevoeligheid voor diffuus licht (zoals sommige glas-glas panelen) een slimme keuze. Mensen met een plat dak: Je kunt de hellingshoek zelf bepalen. Kies voor een hoek van 35-40 graden voor een optimale winteropbrengst, wanneer diffuus licht bij schemering domineert.

Dit maximaliseert je jaarrendement. Gebruikers van een thuisaccu: Begrijp dat de accu op bewolkte dagen minder snel volloopt.

Pas je verbruiksgedrag aan. Zet apparaten met hoog verbruik (wasmachine, droger) liever aan op momenten met directe zon, of wanneer de accu voldoende is opgeladen. Kopers die panelen vergelijken: Kijk naar de specificaties voor 'lage lichtopbrengst' of 'diffuus rendement'.

Vraag de installateur naar de prestatiegarantie onder normale, Nederlandse omstandigheden, niet alleen onder STC-labcondities. Dit geeft een eerlijker beeld van wat je kunt verwachten.