de formule om het rendement van een zonnepaneel te berekenen?

Het rendement van een zonnepaneel is een essentieel criterium voor het beoordelen van de prestaties, omdat het bepalend is voor het vermogen van de apparatuur om zonne-energie om te zetten in elektriciteit. Hoe hoger de opbrengst, hoe efficiënter het zonnepaneel. 

In dit artikel leggen we uit wat de opbrengst van een zonnepaneel is, hoe je deze kunt berekenen (met een concreet voorbeeld) en welke factoren hierop van invloed zijn. We geven je ook enkele tips over hoe je de opbrengst van je zonnepaneel kunt maximaliseren en je investering sneller kunt terugverdienen. Laten we beginnen!

Wat is het rendement van een zonnepaneel?

Het rendement van een zonnepaneel, ook wel energie-efficiëntie genoemd, is een parameter die aangeeft welk deel van de invallende zonne-energie door het zonnepaneel wordt omgezet in "bruikbare" elektrische energie. Het is een belangrijke indicator voor de prestaties van een zonnepaneel, omdat we hiermee kunnen beoordelen hoe efficiënt het de ontvangen zonne-energie omzet in elektrische energie.

Zoals u in de rest van deze praktische gids zult zien, is het rendement van zonnepanelen een complexe parameter die afhangt van veel factoren met betrekking tot materialen, ontwerp, omgevingsomstandigheden en installatie. Het verbeteren van het rendement van zonnepanelen is een zeer dynamisch onderzoeksgebied, in lijn met de uitdagingen van duurzame ontwikkeling, maar ook tegen de achtergrond van de energiecrisis.

Hoe bereken je het rendement van een zonnepaneel?

Het rendement (η ) van een zonnepaneel wordt meestal uitgedrukt als percentage (%) door het elektrisch vermogen dat door het paneel wordt geproduceerd, of "P_out", te delen door het zonnevermogen dat op het oppervlak van het paneel valt, of "P_in", en te vermenigvuldigen met 100 om een percentage te krijgen.

Hier is de formule om het rendement van een zonnepaneel te berekenen: 

Zoals we zullen zien, hebben verschillende factoren invloed op het rendement van zonnepanelen, maar er zijn min of meer betrouwbare gemiddelden afhankelijk van het type zonnecel (tussen 10 en 22 %), met een theoretische limiet van 31 %.

Voorbeeld van een berekening van het rendement van een zonnepaneel

Laten we een voorbeeld nemen van hoe je het rendement van een zonnepaneel kunt berekenen. Stel, je hebt een zonnepaneel waarvan je het maximale elektrische uitgangsvermogen (Pmax) en het oppervlak weet, en je wilt het rendement berekenen.

1. Maximaal elektrisch uitgangsvermogen (Pmax): Stel dat het zonnepaneel een maximaal vermogen heeft van 300 W;
2. Oppervlakte zonnepaneel (S): stel dat het 2 m² is;
3. Standaard zonnestraling (G) : 1 kW/m² (1000 W/m²) ;
4. Incidentele zonne-energie (P_in): Vermenigvuldig de oppervlakte van het zonnepaneel met de standaard zonnestraling. P_in = S * G = 2 m² * 1000 W/m² = 2000 W ;
5. Efficiëntie zonnepaneel (η) : η = (Pmax / P_in) * 100 η = (300 W / 2000 W) * 100 = 15 %

In dit voorbeeld is het rendement van het zonnepaneel 15 %. Dit betekent dat 15 % van de invallende zonne-energie wordt omgezet in elektrische energie, terwijl de rest verloren gaat in de vorm van warmte of reflectie.

Waarom het rendement van een zonnepaneel meten? 

Rendement is een doorslaggevende KPI als het gaat om het beoordelen van de algehele prestaties van zonnepanelen, zowel voor professionals als voor eindgebruikers. Het meten van het rendement van zonnepanelen maakt het mogelijk om de prestaties van verschillende zonnetechnologieën te evalueren en te vergelijken, om fotovoltaïsche installaties te dimensioneren en te optimaliseren en, als je een professional of een enthousiasteling bent, om op de hoogte te blijven van de technologische vooruitgang op het gebied van zonne-energie.

We hebben een lijst samengesteld van de verschillende manieren waarop het rendement van zonnepanelen kan worden gemeten: 

De efficiëntie van zonnepanelen berekenen	Uitleg
Vergelijking van technologieën	Efficiency vergelijkt de prestaties van verschillende zonnepaneeltechnologieën en halfgeleidermaterialen. Dit helpt onderzoekers en fabrikanten om de meest veelbelovende technologieën te identificeren en hun inspanningen te richten op de ontwikkeling en verbetering ervan.
Keuze van het zonnepaneel	Zowel voor installateurs als voor consumenten is efficiëntie een belangrijk criterium bij het kiezen van zonnepanelen. Een paneel met een hoog rendement produceert meer elektrische energie voor een gegeven oppervlakte, wat vooral belangrijk is in situaties waar de ruimte beperkt is.
Energieproductie berekenen	Het kennen van de opbrengst van een zonnepaneel is essentieel voor het schatten van de energieproductie van een fotovoltaïsch systeem. Installateurs en ingenieurs kunnen deze informatie gebruiken om systemen correct te dimensioneren en om te bepalen hoeveel energie een systeem tijdens zijn levensduur zal produceren.
Beoordeling van kwaliteit en betrouwbaarheid	Een hoog rendement wordt over het algemeen geassocieerd met een superieure productiekwaliteit en hoogwaardige materialen. Door het rendement van zonnepanelen van verschillende fabrikanten te vergelijken, kunnen consumenten en installateurs een idee krijgen van de kwaliteit en betrouwbaarheid van de producten.
Technologische vooruitgang bewaken	Het meten van het rendement van zonnepanelen maakt het mogelijk om de vooruitgang in het onderzoek naar en de ontwikkeling van nieuwe zonnetechnologieën te volgen. Onderzoekers en fabrikanten kunnen de effectiviteit van hun innovaties beoordelen en hun inspanningen richten op het verder verbeteren van de energie-efficiëntie van zonnepanelen.

Laten we factor 3 nemen. Het rendement van zonnepanelen is een cruciale indicator om te bepalen hoeveel energie een fotovoltaïsch (PV) systeem in een bepaalde periode kan produceren. Als een zonnepaneel van 1 m² bijvoorbeeld 1000 W/m² zonlicht ontvangt en een rendement van 20 % heeft, zal het geproduceerde elektrische vermogen :

P_uit = Opbrengst × P_in × Oppervlakte 

P_uit = 0,2 × 1000 W/m² × 1 m² 

P_uit = 200 W

Dit zonnepaneel produceert dus 200 W van elektrische energie onder optimale omstandigheden.

Wat is het verschil tussen de productie van zonnepanelen en de opbrengst?

Er bestaat bij het grote publiek nog steeds een zekere verwarring tussen de opbrengst en het rendement van zonnepanelen. Deze twee grootheden zijn verschillend, maar nauw met elkaar verbonden: 

1. Het rendement van het zonnepaneel meet de efficiëntie waarmee het paneel invallende zonne-energie omzet in elektrische energie. Het wordt uitgedrukt in een percentage en wordt bepaald door de elektrische energie die door het paneel wordt geproduceerd te vergelijken met de zonne-energie die op het oppervlak van het paneel valt. Het is daarom een indicator van paneel-specifiekDit hangt af van het type zonnecel (mono-Si, multi-Si, CdTe, CIGS, etc.), de fabricagekwaliteit, eventuele optische en elektrische verliezen, de bedrijfstemperatuur en de invalshoek van het licht;
2. De productieverwijst naar de hoeveelheid elektrische energie die daadwerkelijk door een zonnepaneel wordt geproduceerd gedurende een bepaalde periode, meestal uitgedrukt in kilowattuur (kWh) of megawattuur (MWh). De productie is afhankelijk van een aantal factoren, zoals de efficiëntie van het zonnepaneel, de hoeveelheid invallende zonne-energie (zonne-instraling), omgevingsfactoren (temperatuur, bewolking en schaduw) en installatie (oriëntatie, hellingshoek, kwaliteit van het montagesysteem).

Welke factoren beïnvloeden de efficiëntie van een zonnepaneel?

Het rendement van zonnepanelen is een complexe parameter die afhangt van een aantal factoren. De volgende tabel geeft een overzicht van deze variabelen, met meer gedetailleerde uitleg in de tweede kolom voor een beter geïnformeerd publiek.

Factor	Uitleg	Invloed op de prestaties(score van 5)
Type zonnecellen	monokristallijn silicium (mono-Si): rendement tussen 18 % en 22 %S polykristallijn silicium (multi-Si): rendement tussen 15 % en 18 %Tadmiumcelide (CdTe) : rendement tussen 10 % en 12 %C koper indium gallium diselenide (CIGS): rendement tussen 12 % en 16 %Perovskieten: potentieel rendement tot 25 % (opkomende technologie)	5/5
Productiekwaliteit	Het niveau van defecten in het halfgeleidermateriaal kan de recombinatie van ladingsdragers verhogen.De uniforme dikte en samenstelling van de absorberende laag verbetert de lichtabsorptie en efficiëntieDe kwaliteit van de metaalcontacten beïnvloedt de waargenomen elektrische verliezen.	4/5
Optische verliezen	Reflectie (percentage licht dat wordt gereflecteerd door het paneeloppervlak) en parasitaire absorptie door niet-actieve materialen hebben een invloed op de efficiëntie.	3/5
Elektrische verliezen	Niet in de laatste plaats vanwege de interne weerstand van het halfgeleidermateriaal, de onderlinge verbindingen en de metalen contacten.	3/5
Bedrijfstemperatuur	Deze factor wordt gemeten door de temperatuurcoëfficiënt. Voor siliciumcellen daalt de efficiëntie met 0,3 % per graad Celsius boven 25°C.	4/5
Invalshoek van licht	De absorptie is maximaal en de efficiëntie is optimaal wanneer het licht loodrecht op het oppervlak van het zonnepaneel staat.	3/5
Schaduweffecten	Ze kunnen worden geneutraliseerd door bypass diodes te gebruiken en het ontwerp te optimaliseren.	3/5
Installatie	Oriëntatie, helling en ventilatie hebben invloed op de opbrengst van het zonnepaneel.	4/5

Hoe kan ik de opbrengst van een zonnepaneel optimaliseren?

Het rendement van een zonnepaneel hangt af van een aantal factoren, waarvan sommige extern zijn, maar de gebruiker heeft een kleine speelruimte om het te optimaliseren. We leggen het uit.

#1 Het niveau van het zonlicht

Hoe meer zonlicht, hoe meer energie. Het is cruciaal om een locatie te kiezen met veel zonlicht om de prestaties van de zonnepanelen te maximaliseren. Meteorologische gegevens en de Solar Atlas kunnen u helpen om de zonne-instraling in uw omgeving te bepalen. 

#2 Oriëntatie van de zonnepanelen 

Op het noordelijk halfrond moeten zonnepanelen naar het zuiden gericht zijn om zoveel mogelijk zonlicht op te vangen. Omgekeerd moeten ze op het zuidelijk halfrond naar het noorden gericht zijn. Oriëntatie op het oosten of westen kan ook worden overwogen, maar dit kan de totale opbrengst iets verlagen.

#3 De helling van de zonnepanelen 

De optimale hellingshoek hangt af van de breedtegraad van de installatielocatie en varieert gedurende het jaar. Als algemene regel geldt dat de optimale hellingshoek gelijk is aan de breedtegraad van de installatielocatie. Om de opbrengst te maximaliseren, kan de hellingshoek van de zonnepanelen op verschillende tijden van het jaar worden aangepast.

#4 De invloed van temperatuur 

Het rendement van zonnepanelen neemt af naarmate de temperatuur stijgt. Goede ventilatie en voldoende afstand tussen de panelen en het dak kunnen helpen om een optimale bedrijfstemperatuur te behouden en de opbrengst te verbeteren.

#5 De invloed van beschaduwing 

Schaduw kan een aanzienlijke negatieve invloed hebben op de prestaties van zonnepanelen. Vermijd waar mogelijk de installatie van zonnepanelen op plaatsen die gevoelig zijn voor schaduw, zoals onder bomen of in de buurt van hoge gebouwen. Het gebruik van zonnepanelen met bypass diodes of micro-omvormers kan de impact van gedeeltelijke beschaduwing verminderen.

#6 Zonnepaneeltechnologie 

Zonnepanelen op basis van monokristallijn silicium zijn over het algemeen efficiënter dan zonnepanelen op basis van polykristallijn silicium of andere technologieën.

#7 Onderhoud van zonnepanelen

Stof, puin en vuil kunnen zich ophopen op het oppervlak van de panelen en hun prestaties verminderen door zonlicht tegen te houden.

Hoe een installatie van zonnepanelen rendabel maken

Gemiddeld verdient een investering in zonnepanelen zichzelf terug in ongeveer vijftien jaar... en dit break-even punt lijkt te versnellen naarmate de paneelprijzen dalen en de energieprijzen stijgen. Er zijn een aantal maatregelen die je kunt nemen om je investering sneller terug te verdienen: 

1. Het zonnepotentieel van de locatie evalueren vóór de installatie ; 
2. Keuze uit monokristallijn silicium zonnepanelen van hoge kwaliteit;
3. Geoptimaliseerde oriëntatie en helling gedurende de hele dag en het hele jaar;
4. Zorg ervoor dat de installatie wordt uitgevoerd door gekwalificeerde professionals en dat de dimensionering van het systeem is aangepast aan je energiebehoeften;
5. Voer regelmatig onderhoud uit aan de zonnepanelen: reinig de panelen, inspecteer de kabels, steunen en omvormers, enz;
6. Een kwaliteitsomvormer gebruiken ;
7. Pas je energieverbruik aan de uren zonneschijn aan en overweeg de installatie van een energieopslagsysteem om gebruik te maken van overtollige energie;
8. Profiteer van stimuleringsmaatregelen en subsidies van de overheid;
9. Als je zonnepaneel meer elektriciteit produceert dan je gebruikt, kun je overwegen om het overschot terug te verkopen aan het elektriciteitsnet.