{"id":13888,"date":"2010-03-21T00:00:46","date_gmt":"2010-03-20T23:00:46","guid":{"rendered":"http:\/\/www.olino.org\/?p=13888"},"modified":"2010-03-21T16:35:00","modified_gmt":"2010-03-21T15:35:00","slug":"kom-van-dat-dak-af-pimp-your-pv","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/articles\/2010\/03\/21\/kom-van-dat-dak-af-pimp-your-pv\/","title":{"rendered":"Kom van dat dak af! (Pimp your PV)"},"content":{"rendered":"

\"sun-tracking-vs-fixed\"<\/a>Ze liggen zo mooi in het gelid, PV panelen op schuine daken. Voor degenen die ze graag nog onopvallender in het dak verwerkt zien, worden allerlei oplossingen bedacht met thin film, in dakpannen gebakken PV cellen en weet ik veel nog wat. Het toont aan dat we ons nogal wat moeite getroosten voor verbetering waarbij we ons optisch zo min mogelijk hoeven aan te passen. Maar als je je dure PV paneeltje echt wilt laten gloreren in dat waar het functioneel om te doen was… haal ze dan van je dak en lees verder.<\/p>\n

<\/p>\n

Stepping out (of the box)<\/h3>\n

Er is een hoop te doen rond zonne en wind-energie en de mate waarin er tempo gemaakt zou moeten worden conventionele energiebronnen daarmee te vervangen. Dit biedt veel mogelijkheden voor strijd tussen hardliners zowel uit ide\u00eble als puur voor materi\u00ebel gewin gedreven hoek. Het lijkt erop dat beide standpunten niet verenigd mogen\/kunnen worden in een breder perspectief waarin oplossingen worden gezocht die zowel de oprechte ide\u00eble als materi\u00eble motieven bedienen. Toch, en juist waar vooringenomen standpunten verlaten kunnen worden, krijgt creativiteit de ruimte en kunnen allerlei waardevolle oplossingen en deeloplossingen het licht zien. Vaak ook blijken dan reeds bestaande producten in een nieuwe mix interessante meerwaarde te bieden. Vanuit mijn eigen voor materi\u00ebel gewin gedreven idealistische kijk heb ik inmiddels een aantal interessante ontdekkingen gedaan, en zit wellicht op een route naar meer…<\/p>\n

Tot welke misverstanden een wens zoal aanleiding geeft<\/h3>\n

Laatst las ik dit artikel: Zonnepanelen voor de consument: nu en straks<\/a>. Het gaat over nieuwe zonneceltechnologie en er wordt gesuggereerd dat het geen zin heeft panelen met antireflectielaag met de zon mee te laten draaien. Zie aldaar onder “Belangrijke zonnepaneel trends voor de toekomst”, punt 3. Antireflectielaag.<\/p>\n

Dit is natuurlijk koren op de molen van de ‘PV netjes wegwerker’. Het kan echter helaas niet waar zijn want een paneel dat loodrecht op de zon gericht staat vangt ALTIJD MEER energie dan een paneel dat er niet loodrecht op staat. Wel is het zo dat een PV paneel slechts voor een deel gevoelig is voor dit direct invallend licht, waarover verderop meer.<\/p>\n

Waarom meedraaien loont<\/h3>\n

De hoeveelheid straling binnen een vierkante meter bundel die op aarde aankomt is namelijk gedurende de dag vrijwel constant. Alleen bij zonsopkomst en zonsondergang is die hoeveelheid duidelijk minder, vanwege de filterende werking van een dikkere laag atmosfeer waar de zonnestraling dan doorheen gaat. Dat is alleen al op hand en gezicht duidelijk voelbaar, daarnaast kun je doorgaans ook recht in de zon kijken, hetgeen je even na zonsopkomst en voor zonsondergang beter niet probeert (gebruik in dat geval goede zonnebril!). Zie ook Zelfgebouwde zonnepaneel-installatie nu in werking<\/a> waarin dit zijdelings aan de orde komt.<\/p>\n

\"suns-path-in-northern-hemisphere\"<\/a>
\nHet pad van de zon in het noordelijk halfrond<\/em><\/p>\n

Als je nu een plaat van een vierkante meter niet loodrecht op diezelfde bundel houdt, dan valt een gedeelte van de bundel niet meer op de plaat maar erlangs. Je kan ook zeggen: vanuit de zon gezien wordt die plaat kleiner. Kortom: zolang je een paneel loodrecht op de zon gericht houdt wordt meer energie ontvangen dan bij iedere daarvan afwijkende stand.<\/p>\n

De eerste harde cijfers<\/h3>\n

Daarbij geldt een cosinus verband.<\/p>\n

Bij 0 graden afwijking (dus paneel loodrecht op de zon gericht) is de correctiefactor gelijk aan de cosinus van 0 graden, dit is 1 (= geen verlies).<\/p>\n

Bij 1 graad is die factor cos 1 gr = 0,99985 (verlies verwaarloosbaar dus)<\/p>\n

Bij 10 graden: cos 10gr = 0,985 (= 1,5 % verlies).<\/p>\n

Bij 30 graden: cos 30 gr = 0,866 (13,4 % verlies)<\/p>\n

Bij 45 graden: cos 45 gr = 0,707 (kent u hem nog van die fijne goniometrie? dit is namelijk 1\/2 wortel 2) (= 30 % verlies)<\/p>\n

Bij 60 graden: cos 60 gr = 0,5 (die was lekker makkelijk te onthouden binnen de standaard gonio-kennis) (50 % verlies!)<\/p>\n

Bij 90 graden: cos 90 gr = inderdaad 0 (= 100 % verlies) er valt natuurlijk geen zonlicht op een paneel dat evenwijdig aan de bundel zonlicht wordt gehouden.<\/p>\n

\"cosinus\"<\/a>
\nDe cosinus<\/em><\/p>\n

De weerbarstige praktijk van PV<\/h3>\n

Hoe vertaalt zich dat nu naar de praktijk van PV panelen? Het is niet zo dat bovenstaande getallen 1 op 1 voor PV panelen kunnen worden overgenomen. Dit komt doordat PV panelen ook gevoelig zijn voor diffuus licht, welk licht niet rechtstreeks van de zon komt maar door atmosfeer en eventueel wolkendek vanuit allerlei richtingen. Uiteraard niet van beneden, tenzij… je daar bijvoorbeeld water of sneeuw hebt liggen (ga ik verderop nader op in). Ik heb begrepen dat voor de momenteel gangbare panelen de verdeling zo’n 50\/50 is. Dus 50% van de opbrengst komt voort uit rechtstreeks ingevallen zonlicht (en daar kunnen we dus winst boeken door het paneel loodrecht op de zon te richten), de andere helft uit het diffuse licht. En ook dat kunnen we wat ‘pimpen’. Overigens is het tevens goed ons hierbij te realiseren dat monokristallijne cellen gevoeliger zijn voor diffuus licht en polykristallijn gevoeliger voor direct licht. Dat is dan ook de reden dat in ons klimaat monokristallijn de voorkeur geniet.<\/p>\n

\"sun-tracking-vs-fixed\"<\/a>
\nTracking (vooraan) vs vaste opstelling (achteraan) van PV<\/em><\/p>\n

De mogelijkheden<\/h3>\n

Er is dus zowel winst te boeken door het paneel loodrecht op de bron te houden, als ook de omgeving van dusdanig reflecterend materiaal te voorzien dat meer diffuus licht op het paneel valt. Of gebruik te maken van aanwezige reflecterende lagen zoals water of sneeuw. (Dat laatste hebben we de afgelopen winters wel weer maar natuurlijk veel te weinig voor dit doel en net op tijden met toch al weinig zonlicht, tenzij je boven op een alp woont of zo…). Mocht het dus zo zijn dat je achtertuin redelijk op het zuiden ligt, grenzend aan een brede sloot, dan heb je een mooie uitgangssituatie om extra diffuus licht te vangen. Maar ook kan je denken aan witte bodembedeking zoals wit worteldoek (komen ook geen groene planten doorheen die het weer verpesten!) strategisch voor het paneel geplaatst. Al zou dat slechts 1 % meer opbrengen, dan rendeert een lapje worteldoek al snel gelet op huidige prijspijl PV panelen en lage prijs worteldoek. Natuurlijk moet je wel de plek ervoor hebben.<\/p>\n

Het meest veelbelovende paard van stal<\/h3>\n

Ten slotte nog ten aanzien van het meedraaiende paneel. Hoeveel energie gaat er nu eigenlijk ‘verloren’ doordat een paneel niet meedraait (en mogelijk terug te winnen door meedraaien)? Dit is redelijk eenvoudig te bereken met behulp van integraalrekening. Het komt erop neer dat bij een halve boog (dus zonopkomst pal oost en ondergang pal west) theoretisch 50% verloren gaat. Oftwel als het paneel meedraait gedurende zo’n dag (rond 21 maart en rond 20 september) dan valt er 2 (TWEE!) keer meer straling op, dan wanneer het paneel de hele dag pal op het zuiden staat. Theoretisch, want in de praktijk is juist wanneer het meedraaiende paneel maximaal meer oogst, de atmosfeer het grootste obstakel, zoals boven al eerder besproken. Voorts is de zonneboog groter in zomer en kleiner in winter, zie het plaatje bovenaan. Daarnaast zal relatief meer energie verloren gaan uit hoofde van de tweede hoofdwet van de thermodynamica<\/a>. Die komt erop neer dat energie zich altijd gelijkmatig over de gehele ruimte ‘wil’ verspreiden. En dat hoe hoger een locale concentratie ten opzichte van de omgeving, hoe harder de verspreiding gaat. Uit de praktijk van zonnecollectoren (die het voor vrijwel 100% van direct invallende straling moeten hebben en het juist fijn vinden warm te worden) is mij bekend dat 80% meer energie opbrengst met een meedraaiend paneel haalbaar is. Ofwel een verbeteringsfactor van 1,8.<\/p>\n

Reeds bekende ervaringscijfers PV<\/h3>\n

50% van het totaalresultaat uit direct invallen zonlicht maal rendementsverbetering van 80% resulteert in 40% meeropbrengst. Nu alleen nog met de nare eigenschap van PV verrekenen dat als PV warmer wordt (en dat wordt het want er valt 80% meer energie op die voor het grootste deel als warmte wordt geabsorbeerd, PV zelf ‘doet’ op z’n best 16%) het rendement terug loopt. Uit de praktijk bekende verbetering is rond de 30%. En da’s best jammer, want om die 30% te bereiken moet je wel een constructie bouwen die dat meedraaien goed genoeg mogelijk maakt EN stevig genoeg is zowel panelen te dragen als stormen te weerstaan.<\/p>\n

Prijskaartje en overige downside – red alert!<\/h3>\n

Zo’n constructie loopt over het algemeen dus aardig in de papieren waardoor 30% rendementsverbetering niet tegen de meerkosten en het grotere operationele risico opweegt. Daarnaast moet je definitief vaarwel zeggen tegen panelen die netjes met het vlak van een schuin dak nagenoeg samenvallen. Toch heb ik vorig jaar de uitdaging opgepakt een constructie te ontwikkelen die goedkoop en stevig genoeg kan worden om een interessante meerwaarde te bereiken. Eventueel in combinatie met eenvoudige waterkoeling om het rendement nog ietsje op te krikken. Die waterkoeling kan je natuurlijk ook toepassen op vaste panelen in de zomer.<\/p>\n

Het plan<\/h3>\n

Mijn voornemen is om dit jaar (als mijn SDE aanvraag wordt gehonoreerd) dit experiment langs de sloot (iedere procent meer tegen te verwaarlozen meerkosten is welkom) in onze achtertuin uit te gaan voeren. Ook lijkt mij interessant om te meten wat het effect van zo’n stuk wit worteldoek (of ander reflecterend materiaal) zoal blijkt te zijn. Vooral ook omdat ik dat worteldoek veel makkelijker in een halve boog om het paneel heen kan leggen (en weghalen voor het verschil) dan onze rechte sloot zodanig manipuleren \ud83d\ude09<\/p>\n

Gerelateerde artikelen<\/h3>\n