Zonnepanelen en schaduw: werking, problemen en oplossingen

Wat doen zonnepanelen als de zon niet schijnt?

Een zonnepaneel beschikt over zonnecellen. Die vangen zonlicht op en zetten ze om in gelijkstroom. Die gelijkstroom stroomt door het paneel naar de omvormer. De omvormer zet de gelijkstroom vervolgens om in wisselstroom – bruikbare elektriciteit.

Wat gebeurt er als er geen zonlicht maar schaduw op de zonnecel valt? Een zonnecel die helemaal geen zonlicht opvangt, kan geen energie opwekken. Hoe minder zonlicht je zonnepaneelinstallatie opvangt, hoe minder elektriciteit de installatie opwekt.

Schaduw versus diffuus licht

Toch produceert een zonnepaneelinstallatie ook op bewolkte dagen elektriciteit. Weliswaar zal de installatie op een druilerige dag geen uitzonderlijk goede prestaties leveren. Het blijft sowieso de moeite waard om ook met weinig direct zonlicht een zonnepaneelinstallatie te laten plaatsen. 

Dat komt omdat het soort schaduw op bewolkte dagen niet hetzelfde is als de schaduw die bijvoorbeeld een schoorsteen op je dak werpt.

Zonnecellen kunnen diffuus licht (dat bijvoorbeeld weerkaatst wordt door de wolken of gefilterd wordt door de bladeren van een boom) ook omzetten in elektriciteit. Tijdens de winter of op een bewolkte zomerdag levert je installatie dus nog steeds energie, maar minder energie dan op een heldere zomerdag.

Volledige schaduw, bijvoorbeeld van een boom of dakkapel, heeft een groter negatief effect op de energieproductie. Zonnepanelen die volledig bedekt zijn – bijvoorbeeld door een dikke laag dode bladeren – zullen (nagenoeg) geen elektriciteit opwekken.

Invloed van volledige schaduw op 1 enkele zonnecel – bijvoorbeeld door een blad of tak

Ligt er een blad op 1 enkele zonnecel, maar vangen alle andere zonnecellen wél nog zonlicht op? Dan moet de stroom die de andere zonnecellen opwekken zich een weg banen door die ene beschaduwde cel.

Omdat de beschaduwde zonnecel zelf geen elektriciteit opwekt, zal die de stroom nagenoeg zelf opnemen. Weliswaar neemt de beschaduwde zonnecel niet alle opgewekte energie op. Toch heeft de opname een negatieve invloed op de productie van de installatie.

De beschaduwde zonnecel zet de opgenomen energie om in warmte. De cel wordt bijgevolg een zogenaamde hot spot. De hot spot kan zodanig heet worden dat de zonnecel smelt. Je wilt hot spots dus zo veel mogelijk vermijden. Ze kunnen de levensduur van je zonnepanelen inkorten.

Invloed van volledige schaduw op meerdere zonnecellen – bijvoorbeeld door bomen of de dakkapel van je buren

Wat als er meerdere zonnecellen in de schaduw liggen? In theorie zou de stroom die de zonnecellen die wel energie opvangen opwekken, door al de beschaduwde cellen moeten stromen. Het effect op de productie van zonne-energie zou enorm zijn.

Gelukkig zijn nieuwe zonnepaneelinstallaties voorzien van zogenaamde bypass diodes.

De bypass-diodes

Elk zonnepaneel wordt door een bypass-diode in 3 banen opgedeeld.

Eenvoudig gezegd zorgen de bypass-diodes ervoor dat de zonnepaneelinstallatie de banen met kapotte of beschaduwde zonnecellen negeren. De elektriciteit stroomt dus niet doorheen die beschaduwde of kapotte zonnecellen, maar stroomt via een omleiding (de bypass) naar de omvormer.

Daarvoor schakelt de bypass-diode 1/3de van het zonnepaneel (het deel dat beschaduwd wordt) tijdelijk uit. 

De invloed van schaduw op de energieproductie is dankzij de bypass-diodes een stuk kleiner. De opbrengst van de zonnecellen die wel nog energie opwekken, wordt niet geabsorbeerd door de beschaduwde of kapotte zonnecellen. 

De omvormer

Wat als een groot deel van een zonnepaneel beschaduwd wordt? Dan komen de bypass-diodes voor een probleem te staan. Daarvoor biedt de omvormer een oplossing. De software die de omvormer gebruikt, bepaalt hoe slim de zonnepaneelinstallatie kan omgaan met beschaduwde zonnecellen en -panelen. Het is de omvormer, of eerder de software in de omvormer, die dicteert wat in welke situatie moet gebeuren.

Een goede omvormer berekent hoe die de opbrengst kan maximaliseren, ook bij weinig zonlicht en veel schaduw.

Hoeveel energie levert een zonnepaneel op in de zon? Hoe kun je de opbrengst berekenen?

Dat verschilt per zonnepaneel. Niet enkel het vermogen van de zonnepanelen, maar ook de werking van de omvormer bepalen de energieproductie van de zonnepaneelinstallatie. Hoe slimmer de omvormer omgaat met schaduw en hoe beter je zonnepaneelinstallatie voorzien is op beschaduwing, hoe kleiner het effect op je energieproductie.

Online vind je verschillende tools om je te helpen bij de berekening. Ook kan een zonnepaneelinstallateur de berekening voor jou maken.

Oplossingen: zo ga je om met schaduw op je zonnepanelen

Er zijn verschillende handige technische snufjes en relatief eenvoudige ingrepen waarmee je de invloed van schaduw op de opbrengst van je zonnepanelen installatie kunt beperken. 

Optie 1: Goede of meerdere MPP trackers

Elke omvormer beschikt over een MPP-tracker (afkorting voor maximum power point tracker). De MPP-tracker bepaalt, eenvoudig uitgelegd, wanneer de bypass-diodes in actie schieten en zorgt ervoor dat je zonnepanelen het beschikbare zonlicht optimaal benutten.

Bij schaduw op 1 of meerdere zonnecellen geeft de MPP-tracker de bypass-diodes aan hoe ze moeten reageren.

Een kleine omvormer (met een vermogen kleiner dan 3 kW) beschikt doorgaans maar over 1 enkele MPP-tracker. Omvormers met een vermogen boven 3 kW kunnen over 2 of meerdere MPP-trackers beschikken.

Een omvormer met meerdere MPP-trackers zal meer accuraat kunnen reageren op schaduw en het bruikbare zonlicht dus beter kunnen benutten.

Optie 2: Meerdere MPP-trackers en meer strings

Een normale omvormer wordt een string-omvormer genoemd. De zonnepanelen zijn, met zo’n omvormer, in serie op elkaar aangesloten. Het betekent dat de energie van het verst gelegen zonnepaneel door alle andere zonnepanelen stroomt voor die in de omvormer belandt en wordt omgezet in bruikbare elektriciteit.

Als je een omvormer met meerdere MPP-trackers gebruikt, kun je de zonnepanelen op 2 of meerdere verschillende strings aansluiten. Er zijn dan 2 (of meerdere) groepen zonnepanelen die in 2 (of meerdere) series op elkaar zijn aangesloten.

Zijn de zonnepanelen in de ene string beschaduwd? Dan heeft dat geen effect op de energieproductie van de zonnepanelen in de andere string.

Beste oplossing voor veel panelen

Met meerdere strings werken is een goede oplossing voor grote zonnepaneelinstallaties met 12 of meer zonnepanelen. 

Optie 3: Optimizers

Een zonnepaneelinstallatie met optimizers bestaat uit panelen die elk voorzien zijn van een eigen MPP-tracker. Die MPP-trackers kunnen de bypass-diodes nog preciezer regelen dan MPP-trackers die in de omvormer zitten.

Optie 4: Micro-omvormers en parallelle schakeling

Een zonnepaneelinstallatie met micro-omvormers bestaat uit zonnepanelen die elk voorzien zijn van een eigen, kleine omvormer.

Met micro-omvormers vormt elk zonnepaneel een eigen string. Er is dus geen schakeling in serie, maar een parallelle schakeling.

Schaduw op het ene zonnepaneel heeft geen invloed op de productie van het andere zonnepaneel. De stroom hoeft immers niet door het beschaduwde zonnepaneel te stromen, waardoor je energieverliezen elimineert.

Uiteraard zijn de micro-omvormers ook voorzien van hun eigen MPP-trackers voor een nog betere opbrengst.

Met micro-omvormers kun je bovendien de productie van elk individueel zonnepaneel monitoren. 

Goede oplossing voor kleine installaties

Micro-omvormers kun je ook voor kleine zonnepaneelinstallaties gebruiken. 

Optie 5: Minder zonnepanelen plaatsen 

Een goedkopere oplossing? Minder zonnepanelen plaatsen – of toch, geen zonnepanelen in de schaduw plaatsen.

Een zonnepaneelinstallatie met 12 zonnepanelen waarvan 2 zonnepanelen het grootste deel van de dag beschaduwd worden, presteert niet noodzakelijk beter dan een installatie met 10 zonnepanelen die wél de hele dag zonlicht opvangen – zeker als je geen optimizers of micro-omvormers gebruikt.

Optie 6: Oriëntatie van het zonnepaneel: verticaal of horizontaal op hellend of plat dak

Minder voor de hand liggend, maar eigenlijk vrij logisch: de oriëntatie van je zonnepanelen speelt een rol in de invloed van schaduw op je energieproductie. 

Hoe minder zonnepanelen geraakt worden door een strook schaduw, hoe kleiner het effect op je energieproductie. Een strook schaduw die op meerdere zonnepanelen valt, heeft een groter effect op je energieproductie.

Het is dus beter als de schaduw van bijvoorbeeld een boom op 1 verticaal georiënteerd zonnepaneel valt dan wanneer diezelfde schaduw 3 horizontaal georiënteerde zonnepanelen raakt. 

Omgekeerd kan natuurlijk ook. Als een dakkapel schaduw werpt op 3 verticaal georiënteerde zonnepanelen, is dat storender dan wanneer de dakkapel 1 horizontaal gelegen zonnepaneel raakt.

Advies: Laat een zonnepaneelexpert de situatie analyseren

De beste tip voor een zo hoog mogelijke energieproductie? Doe beroep op de kennis en expertise van een zonnepaneelexpert. Hij of zij bekijkt de situatie op je dak en kan berekenen welke zonnepaneelinstallatie de beste opbrengst levert.

Daarbij houdt hij of zij rekening met schaduw en zonlicht doorheen het jaar, zodat je ook tijdens de wintermaanden op een redelijke energieproductie mag rekenen.

De toekomst: zonnepanelen die ook in de schaduw werken

Op zonnepanelen die helemaal geen last hebben van schaduw is het nog even wachten. Verschillende bedrijven zijn daarmee druk in de weer. Het Chinese AIKO ontwikkelt bijvoorbeeld een zonnepaneel waarbij de bypass diode niet 1/3de van het zonnepaneel uitschakelt, maar enkel de beschaduwde zonnepanelen omzeilt. 

Benieuwd welke zonnepanelen bij weinig zon het beste werken? Ontvang deskundig advies op maat

Kies je voor optimizers? Of, laat je toch beter zonnepanelen met micro-omvormers plaatsen? Of, herbekijk je liever je hele zonnepaneelinstallatie? Wat de beste optie is, verschilt per dak en woning.

Precies daarom is het aan te raden om advies in te winnen bij een zonnepaneelexpert. Die analyseert de situatie op je dak, bekijkt de energienoden van je gezin, en weet je feilloos te vertellen welke oplossing het meest geschikt is.

Stel via onderstaand formulier al je vragen over zonnepanelen, schaduw en zonne-energie, en ontvang gratis een vrijblijvend antwoord van ervaren installateurs. Zo laat jij straks zonnepanelen plaatsen die het hele jaar door optimaal presteren, zoveel mogelijk energie opwekken, en zo min mogelijk verlies lijden bij schaduw.