Hoe werken zonnecellen? – deel 2

We beginnen met een praktisch voorbeeld op het verlies van 1 zonnecel.
(Klik om de foto te vergroten)

Wetende dat onze zonnecel een stroom van 8A kan creëren bij 0,5 Volt, zitten we aan 4 W bij volle inschijning van de zon (STC).zonnepaneel
Echter als er een deel bezet is kan dit voor serieuze consequenties zorgen.
We zien op bovenstaande afbeelding dat er een blaadje en een rare substantie bovenop de zonnecel liggen.
Onze zonnecel is rechthoekig waarbij een zijde relatief 20x lang is, dat maakt dat de oppervlakte 400x² meet. (x is een afstandsmaat)
We kunnen zo berekenen dat 1x² ongeveer 0.02 ampère produceert.

De oppervlakte van het blaadje bedraagt ongeveer 39x², het blaadje laat ongeveer 20% van het licht door. 39x² * 20% * 0,020A = 0,15A
Terwijl deze oppervlakte van de cel normaal 0,78A had kunnen produceren.

De oppervlakte van de rare substantie bedraagt verder 3,2x², de doorschijnbaarheid is echter 5%. 3,2x² * 5% * 0.020A = 0.0032A
Normaal had dit deel van de cel 0,064 ampère kunnen produceren.

De oppervlakte van de cel zonder obstakels is 357,8x².
Dit zou dus zo’n 7,156 Ampère produceren bij ideale omstandigheden.

De totale opbrengst van de cel is nu dus nog maar 7,31 Ampère. Dus een verlies van 0,69A door deze obstakels. De cel zou daarbij nog maar 3,65 Watt produceren. Voor die ene cel lijkt dit maar een klein verwaarloosbaar verlies. Een gemiddeld zonnepaneel bestaat echter niet uit één cel maar uit 60 cellen. Deze ene cel bevalt een obstakel, de overige 59 cellen zijn vrij van obstakels. Echter staat het paneel in serie daardoor is de opbrengst: 7,31A * 60 cellen * 0,5V = 219,3 Wattpiek

Dat is zo’n 20,7 Watt minder voor het gehele paneel, enkel veroorzaakt door het relatief kleine obstakel. Het vermogen van het paneel zonder obstakel is 240 Wp.


Strings

Zonnepanelen staan normaal ook in serie vaak in de industrie benoemd als strings. Dit omdat hoogvoltage DC beter is voor de omzetting naar AC en om kabel verliezen te beperken. Echter blijft wel het risico dat een klein obstakel een enorm verlies teweeg kan brengen. Zo’n obstakel kan bestaan uit schaduw, uitwerpselen, bladeren, stof, zand en enzovoort.

Instring het voorbeeld van vorig deel hebben we berekend dat ons paneel zo’n 20,7 Watt minder oplevert. 18,9 Watt door het blaadje en 1,8 Watt door de rare substantie. Echter geldt dit voor alle panelen in die string. Stel dat we 20 panelen in onze string hebben staan, dan bedraagt het verlies 378 Watt en 36 Watt door de onbekende substantie. Door deze relatief kleine schaduwveroorzakers hebben we dus een totaal verlies van een enorme 414 Watt. Onze fictieve installatie bestaat daar uit 20 panelen van 240Wp, totaal 4800 Wattpiek. 8,6% Gaat dus verloren.
Dit is bij een inschijning van 1000W/m², maar bij situaties waar de zon minder sterk schijnt, blijft het verband lineair bestaan.
Dit illustreert het gevaar van een obstakel. Echter komt er vaak een obstakel op en is dit op meerdere cellen en panelen tegelijk. Dit is vooral een gevaar is er vooral als een gehele cel bedekt wordt, dit geld zeker voor schaduw!

Echter zijn er ook systemen waarbij men één omvormer per paneel gebruikt dit heeft als voordeel dat een enkel paneel niet de opbrengst van de hele installatie naar beneden kan halen. Echter is dit een grotere investering, ongeveer 10% op het geheel extra, daarom blijft het een afweging. Mensen die in een bosrijke wonen of panelen zetten op een schaduwgevoelige plaats, zijn waarschijnlijk beter af met zogenaamde micro-omvorers.

One thought on “Hoe werken zonnecellen? – deel 2

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *