Goede prestaties bij weinig zonlicht CIS tegenover c-Si-Twente Zon

Goede prestaties bij weinig zonlicht CIS tegenover c-Si

In andere case studies hadden we het al over de basisprincipes van zonne-energie en over het Light Soaking Effect, een betere temperatuurcoëfficiënt en de hoge schaduwtolerantie van Solar Frontier zonnepanelen t.o.v. kristallijne panelen.
Maar ook de gevoeligheid van een zonnepaneel voor het spectrum van het zonlicht speelt een rol bij het behalen van een optimaal rendement.

Gevoeligheid van een zonnepaneel voor het spectrum van het zonlicht: verschil tussen CIS en kristallijne zonnepanelen

Het zonlicht is samengesteld uit talrijke golflengtes die elk een eigen energieniveau hebben. Daarom verbrand je wel onder onzichtbaar ultraviolet licht (UV) en niet onder, eveneens onzichtbaar, infrarood (IR).

Grafiek stralingsintensiteit van de zonDeze grafiek toont dat:

  • het zichtbare zonlicht het hoogste energieniveau heeft (piek)
  • het UV-bereik vrij smal is
  • dat er een zeer breed bereik van IR licht is dat ook nog energie levert ondanks dat wij het niet kunnen zien

De efficiëntie van een zonnecel is niet uniform verdeeld over de verschillende golflengtes waaruit het zonlicht bestaat. Kristallijne technologie (poly en mono) haalt zijn hoogste efficiëntie bij direct zonlicht, dus links op de grafiek. CIS zonnepanelen zijn op hun beurt het meest efficiënt in het gebied rond 1.000 nm golflengte, een waarde vanaf  waar kristallijn zeer snel aan efficiëntie verliest.

De Standaard Test Condities (STC) zijn gedefinieerd op 1.000 W/m² zonne-instraling en een AirMass (AM) van 1,5 – deze waarde komt ongeveer overeen met een stand van de zon onder 48° boven de horizon. Onder deze omstandigheden zit de meeste energie op ca. 500 à 600 nm golflengte.Stand van de zon richting van het lichtHoe hoger de zon aan de hemel staat, hoe minder de lagere golflengtes door de atmosfeer weggefilterd worden. Op het aardoppervlak is een AM 1.0 gelijk aan een zonnestand pal boven je hoofd. Staat de zon heel laag aan de hemel, dan blijft er voornamelijk nog infraroodstraling over en zo goed als geen UV-straling.

De AM-waarde van 1.5 is dus vrij realistisch voor de lente en zomer in de Benelux maar tè optimistisch voor onze herfst- en wintermaanden.

Even terug naar de instraling. Onder STC neemt men 1.000 W/m² instraling aan. Deze waarde is niet realistisch voor onze Lage Landen. Buiten de atmosfeer (AM = 0) meten we gemiddeld genomen een instraling van 1.367 W/m², de zg. zonneconstante. Door de hogere breedtegraad van ons land, moeten we twee correcties doorvoeren: één op oppervlakte en één op atmosfeer. Beide hangen natuurlijk af van de stand van de zon, die varieert van ca 15° in december tot ca 60° in juni.
Een instraling van 1.000 W/m² is weinig of niet realistisch en in elk geval van zeer korte duur op jaarbasis. Het aandeel van lagere stralingsintensiteiten is veruit belangrijker dan de piekwaarde van 1.00 W/m², die onder STC als maatstaf gekozen werd.

Als we over een heel jaar bekijken, is het aandeel van energie uit kortegolf zonlicht minder belangrijk dan dat van langere golflengtes in de totale energieopbrengst.

CIS zonnepanelen zijn efficiënter dan kristallijne panelen bij langere golflengtes

Wat betekent dit in de praktijk?
Dat laat zich het beste uitleggen aan de hand van een voorbeeld.
Laat ons uitgaan van twee installaties van elk 4.080 Wp:

  • één met 24x Solar Frontier SF-170-S. De oppervlakte van een zonnepaneel Solar Frontier is ca. 1,23 m².
  • één met 17x poly-panelen van 240 Wp. De oppervlakte van een poly paneel is ca. 1,64 m².

Situatie 1: pal ZUID, 35 ° hellingshoek:

  • Solar Frontier 170 Wp: opbrengst: 4.018,8 kWh per jaar -> 985 kWh/kWp
  • Poly 240 Wp: opbrengst: 3.733,2 kWh per jaar -> 915 kWh/kWp

Situatie 2: pal OOST, 35 ° hellingshoek:

  • Solar Frontier: verlies t.o.v. ‘zuid’ ca. 10% => opbrengst 3.617 kWh per jaar
  • Poly paneel: verlies t.o.v. ‘zuid’ ca. 20% => opbrengst 2.987 kWh per jaar

VERSCHIL = 630 kWh in het voordeel van Solar Frontier

Indien we deze situatie voor 20 jaar berekenen, betekent dit een verschil van 12.600 kWh in het voordeel van Solar Frontier! De ongeëvenaarde esthetiek krijgt men er gratis bij.

Besluit:

De Standaard Test Condities wekken de indruk dat CIS panelen minder opwekken maar houdt enkel rekening met de eigenschappen onder extreem hoge instraling. Omdat de verhouding tussen direct en indirect zonlicht in de Benelux duidelijk overhelt naar méér indirect dan direct zonlicht, is de te verwachten opbrengst van CIS zonnepanelen 7 tot 15% hoger dan die van klassieke polykristallijne zonnepanelen.

Directe en diffuse straling op zonnepaneel

Stel hier uw vraag