www.zonneenergie.eu Door: Lex Schiebaan - alles over zonne ...

www.zonneenergie.eu
Door: Lex Schiebaan

Beste lezer,
Zonne-energie is de energie bron van de toekomst. Dit e-boek is een eenvoudige
handleiding op zelf de opbrengst van uw zonne-energie systeem te kunnen berekenen met
behulp van de database van de Europese Commissie.
Veel lees- en leerplezier!
Lex Schiebaan
Colofon
Lex Schiebaan
Zonneenergie.eu
1e druk: juni 2012
Belangrijk
Dit e-boek is gratis en mag als zo danig worden weggegeven. Het mag uitsluitend in deze
vorm worden verspreid waarbij de inhoud en de vorm onveranderd blijven. Citeren mag mits
de bron erbij wordt vermeld.
Vrijwaring
Bij het samenstellen van dit e-boek is de grootste zorg besteed aan de juistheid van de
hierin opgenomen informatie.
Lex Schiebaan kan echter niet verantwoordelijk worden gehouden voor enige onjuist
verstrekte informatie in dit e-boek. Lex Schiebaan is niet aansprakelijk te stellen voor
eventuele schade als gevolg van onjuistheden, onvolkomenheden en/of onvolledigheden
in dit e-boek.
Over Zonneenergie.eu
Zonneenergie.eu is de site met objectieve informatie over zonne-energie. Op de site vind u
regelmatig informatie over alles wat met zonne-energie te maken. De ene keer is dat een
technisch onderwerp en de andere keer een leuk weetje. Op zonneenergie.eu vind je enorm
veel waardevolle tips, trucs en technieken op al deze fronten.
Zonneenergie.eu is interactief. U kunt dus gewoon vragen stellen en commentaar geven.
Graag zelfs! Laat een reactie achter op de site of stuur een mail naar: lex@zonneenergie.eu
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

Inhoud
1. Inleiding ..................................................................................................................... 4
1.1 Opbrengst berekenen ............................................................................................... 4
1.2 PV GIS .................................................................................................................... 4
2. Handmatig berekenen ................................................................................................ 5
2.1 Mogelijkheden .......................................................................................................... 5
2.2 Locatie en opbrengst ................................................................................................ 6
2.3 Potentieel van het dak .............................................................................................. 7
2.4 Zonne-energie systeem ............................................................................................ 8
3. Automatisch berekenen .............................................................................................. 9
3.1 Opbrengst berekenen met behulp van de PVGIS tool ................................................ 9
3.2 Het resultaat ...........................................................................................................14
Bijlage 1: Over Lex Schiebaan.......................................................................................15
Bijlage 2: Thermen ........................................................................................................16
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

1. Inleiding
1.1 Opbrengst berekenen
De opbrengst van een zonne-energie systeem is eenvoudig en moeilijk tegelijk. Het is
eenvoudig omdat de zon over tientallen jaren een gemiddelde energie afgeeft. Samen met
de locatie en de hoek van het dak is dan eenvoudig de opbrengst te berekenen. Het lastige
is dat zonnepanelen erg last hebben van schaduw. Hoewel hier zeer dure software voor is
om dit te berekenen is dit niet altijd 100% zeker. Houdt dus altijd rekening met opbrengst
verlies door schaduw en probeer schaduw te vermijden.
Bij zonne-energie wordt vaak gesproken met ingewikkelde thermen. In dit ebook zijn
de meeste thermen onderstreept. Hier kunt u op klikken voor meer informatie. Mocht u
vragen hebben dan kan u altijd een mail sturen naar: lex@zonneenergie.eu
1.2 PV GIS
PV GIS is de afkorting van Photovoltaic Geographical Information System (vrij vertaald het
Zonne-energie geografisch informatief systeem). Het is een tool van het Joint Research
Centrum (JRC) van de Europese Commissie. Het JRC heft als doel om onafhankelijk en
wetenschappelijk bewezen informatieve te geven over vele verschillende onderwerpen
waaronder dus de potentiele opbrengst van zone-energie door heel Europa en Afrika. Voor
elke plaats is vrijwel exact te berekenen hoeveel de opbrengst kan zijn.
Zonneenergie.eu of Lex Schiebaan heeft geen relatie met PVGIS of het JRC. Dit e-boek is
enkel en alleen geschreven om iedereen bekend te maken met PV GIS en om iedereen de
mogelijkheid te geven zelf de opbrengsten te berekenen. Let wel op de waarschuwingen die
in dit boek geschreven worden en die PVGIS ook hanteert. Hierin staat meestal dat de
opbrengst per situatie lastig te berekenen is en dus geen garantie is voor de daadwerkelijke
opbrengst.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

2. Handmatig berekenen
2.1 Mogelijkheden
De keuze van een ideaal systeem wordt bepaalt door 2 factoren:
1. Hoeveel energie verbruikt u
2. Hoe groot is uw dak
Elektriciteit
Om te beginnen moet u weten wat u aan elektriciteit verbruikt. Het is aan te raden te kijken
naar wat het verbruik nu is en wat het in het verleden is geweest. Het verbruik van elektra
wordt gemeten in kWh. En het is goed na te de denken over het toekomstig verbruik.
Overweegt u bijvoorbeeld om een elektrische auto aan te schaffen wat leidt tot meer verbruik
of wilt u juist gaan besparen en gaat u de oude droger vervangen door een warmtepomp
droger. Om een goede indicatie te krijgen kijkt u naar het energieverbruik van het afgelopen
jaar en het liefst naar de jaren ervoor. Het blijft gissen maar u weet nu in ieder geval wat het
verbruik is geweest. Teveel opwekken is zonde, te weinig natuurlijk ook.
Het dak
Als u weet hoe groot uw elektriciteitsverbruik is dan weet u hoeveel zonne-energie nodig is.
Zonnepanelen wekken +/- 125 kWh per vierkante meter op. Om het aantal meter te bepalen
deelt u het verbruik door 125 en zo heeft u het aantal benodigde meters. Als u bijvoorbeeld
3.500 kWh verbruikt heeft u 28 vierkante meter dakoppervlak nodig.
Het kan zijn dat het dak groot genoeg is om alle energie op te wekken maar vaak is het
kleiner dan u nodig heeft of zorgen obstakels op het dak voor minder mogelijkheden.
De keuze voor uw ideale systeem wordt dus bepaalt door deze factoren. Mocht de
oppervlakte op het dak niet voldoende zijn dan kan u altijd kijken naar speciale oplossingen
zoals micro-omvormers of hoog rendements panelen
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

2.2 Locatie en opbrengst
Het belangrijkste van een goed zonne-energie systeem is natuurlijk de opbrengst. Een
goede opbrengst begint met een goede locatie. Zonne-energie levert uiteraard het meeste
op als de panelen op het zuiden gericht zijn. Wanneer uw huis een dak heeft met een deel
op het zuiden en een deel op het noorden is de keuze natuurlijk snel gemaakt. Maar wees
gerust als het dak niet recht op het zuiden staat. Zelfs daken die pal op het oosten of westen
staan brengen nog genoeg op.
De opbrengst van uw dak kan u bepalen aan de hand van een zogenaamde instralingsschijf
of met behulp van software. Voor beide heeft u de hoek van het dak nodig en de positie van
het dak ten opzichte van het zuiden.
De hoek van het dak is eenvoudig in te schatten. De meeste daken hebben een hoek van
30-45 graden. U kan de hoek inschatten met behulp van de onderstaande voorbeelden:
De positie ten opzichte van het zuiden is te bepalen met een kompas of natuurlijk met
handige sites zoals Google Maps.
De opbrengst van een ideaal dak in Nederland varieert aan de hand van de ligging. Kort
samengevat is er meer energie aan de kust dan in het binnenland. Gelukkig is het verschil
minimaal, namelijk zo’n 7 %.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

2.3 Potentieel van het dak
De instralingsschijf is een eenvoudig maar doeltreffend hulpmiddel. Door de eerder bepaalde
hoek van het dak en de positie ten op zichtte van het zuiden is eenvoudig te bepalen van de
potentie is van het dak ten opzichte van het ideale. Het ideale dak in Nederland ligt natuurlijk
pal zuid, heeft een hoek van 35 graden en is vrij van Fout! Verwijzingsbron niet
gevonden..
Enkele voorbeelden van het potentieel van uw dak.:
Bron: Picosol
1. Het dak heeft een helling van 35 graden en ligt vol op het zuiden: 100%
2. Het dak heeft een helling van 15 graden en ligt vol op het oosten. Toch een mooie
opbrengst van meer dan 85%
3. Het dak heeft een helling van 60 graden en ligt bijna op het oosten. Geen ideaal dak
maar toch een opbrengst van 75%.
Zoals u ziet is vrijwel elk dak tussen oost een west geschikt voor zonne-energie.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

2.4 Zonne-energie systeem
Een zonne-energie systeem bestaat uit een beperkt aantal componenten. Zonnepanelen,
omvormer, montagesysteem en de bekabeling.
De zonnepanelen wekken de energie op die door de omvormer wordt omgezet in bruikbare
elektriciteit. De elektriciteit kunnen we gebruiken in het huis voor bijvoorbeeld verlichting en
de wasmachine.
Bron: Epia
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

3. Automatisch berekenen
3.1 Opbrengst berekenen met behulp van de PVGIS tool
De potentiele opbrengst van een zonne-energie systeem is eenvoudig te berekenen met de
PVGIS tool. De tool is te vinden op LINK http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/index.htm
Als u op de link klikt komt in de overzichtspagina van PVGIS. Hier kan u onder andere
opbrengst kaarten downloaden van alle landen in de Europa. Deze kaarten zijn te gebruiken
om handmatig de opbrengt te berekenen. Wij willen dit echter automatisch laten doen door
de tool. Hiervoor klikken we op het plaatje Europe:
Na het inloggen komen we op het volgende scherm:
U moet eerst u gewenste locatie invullen. Dit werkt net als Google Maps. Voor het voorbeeld
gaan we de mogelijke opbrengst van het paleis op de Dam berekenen en vullen we in:
Dam, Amsterdam
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

Na het klikken op SEARCH zien we het paleis op de dam. Toevallig heeft het paleis daken in
alle richtingen. Voor de eerste berekening gaan we uit van het zuidelijk gelegen dak.
Na het selecteren van de locatie gaan we de verdere gegevens invullen.
Radiation database
Voor de database kunnen we kiezen uit Classic en Climate. De classic database was er
uiteraard als eerste. Na een aantal jaar merkte ze echter dat de werkelijke opbrengst van
zonne-energie systemen hoger lag dan uit de database was berekend. Dit komt met name
doordat de classic database enkel uit ging van oude data (1981 – 1990) en van
grondstations. In de praktijk waren de opbrengsten echter meestal hoger en hebben ze een
nieuwe database gemaakt. Deze is gebaseerd op satelliet data gecombineerd met grond
stations in de periode van 1998-2011 en dus veel preciezer en actueler. We kiezen voor
Climate-SAF PVGIS.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

PV technologie
De technologie is in 99% van de gevallen Crystaline silicon. Dit is namelijk de techniek die in
alle standaard zonnepanelen zit. Als u overweegt dunnefilm zonnepanelen aan te schaffen
dan moet u een andere technologie aanvinken.
In dit voorbeeld gaan we uit van geïnstalleerd vermogen van 1 kWp. Dit is 1000 wattpiek en
dus bijvoorbeeld 4 zonnepanelen van 250 Wattpiek. Het vermogen van uw installatie is
wellicht bij u bekend en kan u hier ingeven. Wanneer u alleen wil weten wat de potentie van
uw dak is of bijvoorbeeld 2 verschillende daken wil vergelijken kan u hier het beste 1 kWp
laten staan omdat dit eenvoudig te vergelijken is.
Estimated system loses
De verliezen van het systeem staan standaard op 14%. De verliezen van het systeem duiden
op de verliezen in de omvormer, connectoren en de kabels. Aangezien omvormers
tegenwoordig meestal een rendement hebben van 95% of meer hebben ze een verlies van
5%. In de kabels aan de paneel kant mag maximaal 1% verlies ontstaan en in de kabels van
de omvormer naar de meterkast ook maximaal 1%. De standaard 14% is dus aan de hoge
kant. Wij gaan veiligheidshalve toch op 10% zitten.
De volgende gegevens gaan over het dak en de positie ten opzichte van het zuiden.
Mounting position
De bevestigings manier is meestal Free-standing. Dit betekend dat de zonnepanelen boven
op de dakpannen gemonteerd zijn. Wanneer de zonnepanelen in het dak verwerkt zijn
worden ze warmer en leiden meer verlies. Dan moet worden aan ingevoerd dat ze Builiding
Integrated zijn.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

Slope
De helling van het dak (zie ook paragraaf 2.3 Potentieel van het dak) is eenvoudig in te
schatten. Het is niet noodzakelijk de hoek op 1 graden nauwkeurig te weten maar hoe
exacter hoe beter natuurlijk.
Het paleis heeft vrij steile daken. We gaan uit van 60 graden.
Azimuth
Bron: ANP historisch archief
De azimuth is de positie ten op zichtte van het zuiden. Let op de vreemde gradenverdeling.
Normaal is het zuiden 180 graden maar in dit geval is het zuiden 0 graden. Het paleis op de
dam is net iets naar het westen gericht. We vullen hier 5 graden in.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

Tracking options
De volgende velden zijn alleen van belang voor zogenaamde trackers. Dit zijn systemen die
bewegen en de zon volgen. Dit is in Nederland vrijwel nooit het geval. Deze velden worden
leeg gelaten.
Output options
Bij de output kunnen we selecteren of de grafieken en de horizon getoond moeten worden.
Dit is optioneel en kunnen we aanvinken. Als output hebben we de keuze uit Web page /
Tekst file of een PDF. Meestal is de webpage het handigste.
Alle gegevens zijn nu ingevoerd en nu kan de opbrengst gecalculeerd worden. Klik op
CALCULATE
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

3.2 Het resultaat
Nu zijn alle opbrengst gegevens zichtbaar. In eerste instantie is de totaalopbrengst per jaar
het belangrijkste. Dit staat dikgedrukt onder de kolom Em. In de resultaten zijn nog diverse
gegevens te zien zoals de verwachte opbrengst per maand de grafieken hiervan. Tevens is
de stand van de zon te zien door het jaar heen.
Wanneer de koningin dus 4 zonnepanelen op het paleis op de
Dam zou plaatsen zouden deze 894 kWh opbrengen.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

Bijlage 1: Over Lex Schiebaan
Ingenieur Lex Schiebaan is sinds 2006 actief op het gebied van duurzame energie. Direct
werd zijn interesse getrokken door de zonne-energie. De pure vorm van energie en de
ongekende mogelijkheden gaven hem direct de impuls om te starten.
Direct na zijn studies elektrotechniek en technische bedrijfskunde is hij op reis gegaan om
meer van de wereld te zien. Hierdoor is hij gefascineerd geraakt door zonne-energie. Ik
dacht altijd dat zonne-energie het niet ging worden en wist er niet veel meer van dan het
natuurkundige principe en dat het van die lelijke blauwpaarse dingen zijn die op je dak
liggen. Totdat ik het boek Solar Revolution las. Werkelijk een fantastisch boek met alle
informatie over zonne-energie, een geweldige toekomst voor onze planeet.
Lex heeft zich in de jaren de kennis van de producten en de markt eigen te maken door
dagelijks met zonne-energie bezig te zijn. Zowel theoretische kennis door middel van zijn
opleiding en tientallen cursussen, congressen, seminars en beursbezoeken als in de praktijk.
Door veel zelf op het dak te staan heeft hij de praktische kennis in huis die vaak net het
verschil maakt tussen een goede installatie en een perfecte installatie.
Momenteel houdt hij zich bezig met het dagelijks actief promoten van zonne-energie. Kennis
delen is hierbij het motto. Door veel mensen de juiste informatie te geven en te helpen met
advies wordt zonne-energie groots. En dat is het belangrijkste.
Lex werkt ook aan vernieuwende en revolutionaire producten. Sommige liggen op de
tekentafel en andere worden al getest. Out of the box denken is hierbij noodzakelijk want de
meest vreemde en eenvoudige ideeën kunnen mogelijk leiden tot 1 van de oplossingen die
we nodig hebben.
Ook werkt Lex aan het opzetten van diverse non-profit projecten. Als vrijwillig projectleider
van een zonne-energie vereniging werkt hij mee om heel zonne-energie voor iedereen in
Nederland mogelijk te maken.
Zijn grote droom is om met zonne-energie iedereen te bereiken dus ook
ontwikkelingslanden. Zonne-energie in combinatie met opslag en licht zal leiden tot een
ongekende omslag in ontwikkelingslanden. Kinderen kunnen in het donker naar school en
leren, er kan gebeld worden, elektrische landbouwvoertuigen kunnen de productie van eten
verveelvoudigen en een elektrische pomp zorgt voor vers water. Kortom ongekende
mogelijkheden die aan het begin staan.
Het is een mooie inspirerende tijd waarin wij gaan zorgen dat we compleet anders met
energie omgaan en daardoor de klimaatverandering kunnen stoppen, nee zelfs tot het
verleden kunnen verklaren.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

Bijlage 2: Thermen
Over de technieken wordt vaak gesproken in ingewikkelde termen als wattpiek, strings,
inverters, thinfilm enz. In dit e-boek zullen we haarfijn uitleggen wat alles betekend. Mocht u
nog vragen hebben stuur dan een mail naar: lex@zonneenergie.eu
kWh
Het verbruik van elektrische energie wordt aangegeven in kWh. kWh is de afkorting van kilo
watt uur (hour). Een kWh is de eenheid om een bepaalde energie in een bepaalde tijd te
bepalen. Een kWh is dan ook letterlijk 1000 (kilo) watt (energie) per uur. Maar dat zegt u
wellicht nog niets. Het makkelijkste is dit uit te leggen aan de hand van een voorbeeld. Als u
bijvoorbeeld een stofzuiger heeft waarop staat 1000 Watt en deze een uur laat aan staan
heeft u gedurende een uur 1.000 watt gebruikt. 1kWh dus. Het gemiddelde verbruik van een
Nederlands gezin is bijvoorbeeld 3.500 kWh.
Wattpiek
Bij zonnepanelen wordt altijd gepraat over wattpieks. Een wattpiek is een aanduiding van het
vermogen van een zonnepaneel. Het zegt iets over de capaciteit van het paneel. Net zoals
een stofzuiger van 2.000 watt krachtiger is dan een stofzuiger van 1.000 watt.
Vermogen
Bij zonne-energiesystemen wordt vaak gepraat over het vermogen. Het vermogen van een
systeem of een zonnepaneel is goed te vergelijken met het vermogen van een auto. Het
aantal PK’s zegt wel iets maar niets over bijvoorbeeld de topsnelheid of het verbruik van de
auto. Het vermogen van een zonne-energie systeem is dus slechts een gegeven. Afhankelijk
van de locatie, de helling van het dak en de ligging ten op zichtte van het zuiden is het
mogelijk de opbrengst van het systeem te bepalen.
Opbrengst
Onder de opbrengst wordt verstaan de energie die een systeem in een bepaalde periode
produceert.
Strings
Een string is een aaneenschakelink van meerdere zonnepanelen. Dit wordt gedaan om 2
redenenen. Het is makkelijk om de zonnepanelen door te lussen zodat je niet vanaf elk
zonnepaneel 2 draden hebt die ergens naar binnen moeten. En het wordt gedaan om minder
verlies te hebben. Door de panelen door te lussen wordt de spanning van de string hoger en
is het verlies in de kabels en de panelen dus minder.
AC/DC spanning
AC staat voor Alternating Current ofwel Wisselstroom. Wiselstroom is de stroom die wij
normaal gebruiken in huis. DC staat voor Direct Current ofwel gelijkstroom. Gelijkstroom
komt bijvoorbeeld van een batterij of een accu.
Omvormer of Inverter
De omvormer is het hart van het zonne-energie systeem. Het is een apparaat welke de
gelijkstroom van de zonnepanelen omzet in bruikbare wisselstroom van 230 volt.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

Dunnefilm of Thinfilm
Dunnefilm is een techniek waarbij geen harde zonnecellen van silicium worden gebruikt. Bij
deze techniek wordt een zonnecel als het ware geprint op een ondergrond. De ondergrond
kan bijvoorbeeld glas zijn maar ook een flexibel materiaal. Omdat de zonnecel heel dun is
zijn de kosten van de cellen ook laag. Dunnefilm is dus meestal goedkoper dan
zonnepanelen van silicium. Nadeel is echter dat het rendement minder is. Voordelen van
dunnefilm is dat het er mooi uit ziet en goed te verwerken is in en op diverse materialen.
PV
PV is een afkorting van het Engelse woord Photovoltaic. Dat is weer een combinatie van de
2 woorden: Photo en Voltaic. Photo is afkomstig uit het Grieks en betekend licht. Voltaic is
afkomstig van volt en dat is de eenheid voor het meten van elektrische spanning. Het
betekend dus spanning van het licht of elektra van het licht. Vrij vertaald zon-elektra.
Silicium
Silicium is de grondstof van de zonnecellen. Silicium wordt gewonnen uit zand. Silicium is
het op één na meest aanwezige materiaal op aarde. De aardkorst bestaat voor meer dan
een kwart uit silicium. We zullen er dus nooit tekort aan hebben.
Cellen
De cellen van een zonnepaneel vormen de energiebron van het systeem. Zij zetten namelijk
de energie in het licht om in elektrische energie. De cellen worden gemaakt van silicium. Het
silicium wordt gezuiverd en gesmolten. Vervolgens worden een soort grote blokken silicium
gemaakt van circa 15 bij 15 centimeter en een meter lang. Uit de blokken worden de cellen
gezaagd. Hoe dunner hoe beter. Maar hoe dunner hoe breekbaarder de cel. De cel heeft
dan zijn vorm maar nog niet de mogelijkheid om energie te produceren. Hiervoor wordt deze
eerst behandeld zodat er een positieve en negatieve laag op komt. Vervolgens worden er
hellen dunnen lijntjes metaal op de cellen geprint. Deze dunne lijntjes metaal zorgen voor de
energie overdracht en deze worden weer aangesloten op dikkere metalen draden. De cel
heeft nu een positieve en negatieve kant. Onder invloed van het zonlicht gaat er een
stroompje lopen en dit is de energie die we nodig hebben.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan

STC
De standaard test condities worden omschreven door 3 onderdelen. De celtemperatuur, de
lucht massa en de lichtinstraling van de zon.
Celtemperatuur:
De celtemperatuur onder standaard test condities is 25°C. Dit is in de praktijk zelden
mogelijk. Wanneer de zon echt schijnt zal een donker paneel al snel warmer worden dan
25°C. In Nederland zal een paneel meestal tussen de 30°C en 60°C zijn.
Luchtmassa:
De luchtmassa is een totaal van alle factoren in de atmosfeer. Het heeft onder meer te
maken met waterdamp, activiteit van de zon, CO2 maar het belangrijkste is de hoek vanwaar
de zon op de aarde schijnt. Zoals in het onderstaande figuur duidelijk wordt is dat een
luchtmassa (AM) van 1.5 (STC) wordt bereikt wanneer de zon onder een hoek van 48,2° op
de aarde schijnt. Deze omstandigheden hebben te maken met de tijd van het jaar, het uur
van de dag en de andere omstandigheden.
© zonneenergie.eu lex@zonneenergie.eu Lex Schiebaan