Hoe creëer je de optimale afstand tussen panelen op platte daken?

Ik krijg van installateurs vaak de vraag wat nou de juiste afstand is tussen panelen op een plat dak. Hier zijn wel een aantal vuistregels voor, zoals een tussenruimte gelijk aan de breedte van het paneel zelf, maar dit gaat helaas niet altijd op. Wat voor invloed heeft het als de ruimte op het dak beperkt is en je de panelen toch dichter bij elkaar plaatst? Waar ligt de juiste balans? In dit artikel lees je meer over de methoden die wij en de TU Delft gebruiken.

Hoe kleiner de afstand tussen de panelen, hoe meer schaduw

In het onderstaande figuur is de situatie schematisch weergegeven. De afstand tussen panelen noemen we ‘d’. Hoe kleiner deze afstand, hoe groter de hoek α zal worden, en dus hoe meer schaduw er op het achterliggende paneel zal vallen. Als de zon lager aan de horizon staat dan deze hoek α, zal er op (een deel van) het paneel schaduw vallen, waardoor je rendement lager is.

Schaduwhoek versus tijd

Afhankelijk van de tijd van de dag en het jaargetijde staat de zon onder een bepaalde hoek. Door de paneel afstand te kiezen bepaal je dus in feite welk deel van het directe zonlicht je zult mislopen door schaduwval van omliggende panelen. Hoe kleiner de afstand, hoe meer zonlicht je zult mislopen.

In de onderstaande figuur zie je de baan van de zon in verschillende maanden, met in rode lijnen de tijdstippen gedurende de dag. Als je een bepaalde schaduwvrije tijd in een bepaalde maand in gedachten hebt kun je hierbij de bijbehorende hoek α kiezen. In het voorbeeld hieronder is een schaduwvrije tijd van 10:00 tot 14:00 in de winter gewenst, de bijbehorende hoek α is dan uit te lezen in de figuur op 10 graden. De hoek α hangt af van de plaatsingshoek van de panelen en de oriëntatie (azimut). Hoe groter de plaatsingshoek, des te hoger het paneel en dus hoe groter de schaduwval. Daarbij verloopt de schaduw uiteraard anders voor panelen die op het oosten gericht staan dan voor panelen op het zuiden.

schaduw analyse

Als we even uitgaan van panelen op het zuiden met een schaduwvrije tijd tussen 10:00 en 14:00 in de wintermaand (hoek α=10 graden), dan is de te gebruiken tussenruimte als volgt:

Plaatsingshoek Tussenruimte in mm
0 0
2.5 247
5 494
7.5 740
10 985
12.5 1227
15 1468

Tabel 1: voor een hoek a van 10 graden (schaduwvrij in de winter tussen 10:00 en 14:00)

Deze tabel kan als leidraad worden gebruikt als je de verliezen zo veel mogelijk wilt beperken. Dus bij een plaatsingshoek van 13 graden op het zuiden dien je een tussenafstand van ongeveer 130cm aan te houden.

Naast direct zonlicht ook diffuus licht

Als het directe zonlicht wordt geblokkeerd hebben we ook nog inval van het diffuse licht, voornamelijk door weerkaatsing van licht door de atmosfeer. We maken hierbij de aanname dat diffuus licht uit iedere richting even sterk is. Wel wordt licht dat loodrecht invalt op het paneel beter opgevangen dan licht dat onder een hoek op het paneel invalt. Vooral in de winter is er veel diffuus licht, wat betekent dat er nog best wat opbrengst overblijft in het geval van schaduw. In onze rekenmodellen houden we rekening met zowel direct als diffuus licht. Dat is in onderstaande figuren weergegeven.

Van schaduwval tot opbrengst of verlies

We weten nu precies hoeveel direct en hoeveel indirect zonlicht er op het paneel valt. Een voorbeeld situatie is weergegeven in de staafdiagram hieronder. Wat je doorgaans ziet is dat het schaduwverlies procentueel groter is in de winter, maar omdat de totale instraling ook kleiner is, is de uiteindelijke invloed niet zo groot.

Opbrengst en verlies door onderlinge schaduw

Vervolgens moet je lichtinval worden omgerekend naar de paneel opbrengst. We gaan hier even uit van een conservatief scenario, waarbij we rekenen met de opbrengst op de onderkant van het paneel. Kortom, als er schaduw valt op de onderkant beïnvloed dat de performance van het gehele paneel. In de praktijk zal bij een landscape oriëntatie op een gegeven moment de bypass diode in werking treden om de verliezen te beperken. Dit gedrag is lastig te modelleren en nemen we nu nog even niet mee, wellicht in de volgende versie!

Meer weten over Solar Monkey?

Klik dan  hier voor meer informatie over hoe Solar Monkey jou kan helpen.

2021-04-23T08:40:42+01:00