Heeft de beweging van zonne-energie invloed op de energieopwekking?

Zonne-energie lijkt misschien een no-brainer: de zon is er altijd, toch? Maar hoe de zon beweegt, maakt in feite veel uit voor hoeveel sap uw panelen produceren. Het is als een dans: waar de zon staat, bepaalt wanneer en waar die stralen je panelen raken, waardoor je energie verandert. Laten we eens kijken hoe deze zonnedans dingen verandert voor jouw kracht.

Zonnepanelen werken door licht om te zetten in elektriciteit. Wanneer licht het paneel raakt, zorgt het ervoor dat elektronen bewegen, en deze beweging creëert een elektrische stroom. De efficiëntie van deze conversie is afhankelijk van omstandigheden zoals de stand van de zon, de lichtintensiteit en de blootstellingsduur.

De vaardigheid van zonnepanelen hangt samen met de hoek waarin het zonlicht binnenkomt. Een dak dat op het zuiden is gericht, krijgt bijvoorbeeld 's middags meer zonlicht dan een plat dak.

De sterkte van het zonlicht bereikt zijn hoogtepunt wanneer de zon op zijn hoogste punt staat, meestal rond het middaguur. Atmosferische omstandigheden, zoals bewolking of smog, kunnen het zonlicht verstrooien, waardoor de energieproductie met ongeveer 30% kan afnemen.

Cool weetje: de zon zendt ongeveer 1.360 watt per vierkante meter naar de atmosfeer. Als het eenmaal door de atmosfeer en het stof heen worstelt om je huis te raken, is het meer dan 1000 watt.

Het lijkt erop dat de zon elk uur ongeveer 15 graden beweegt, omdat de aarde draait. Zonnesystemen doen meestal een van de volgende twee dingen om bij te blijven:

Single-Axis Trackers: deze panelen draaien van oost naar west. Ze zijn goed voor het verkrijgen van ongeveer 20-30% meer energie dan wanneer ze maar op één plek vastzitten.

Dual-Axis Trackers: deze bewegen zich elke dag en door de seizoenen heen om de zon op te vangen. Ze zijn geweldig ten noorden of ten zuiden van de evenaar, waar het pad van de zon veel verandert.

De hoek van de zon ten opzichte van de evenaar van de aarde verandert met de seizoenen.

Zonnepaneelsystemen produceren grotere hoeveelheden energie in de zomermaanden, omdat ze gedurende langere tijd direct zonlicht hebben en bovendien een grotere hoeveelheid stroom genereren als gevolg van de hogere temperaturen die worden veroorzaakt door de ontvangst van energie van de zon. Er wordt bijvoorbeeld naar schatting 60 kilowattuur (kWh) per dag geproduceerd met behulp van een PV-systeem voor zonne-energie met een piek van 5 kilowatt (kWp) in juni en ongeveer 35 kWh geproduceerd op een soortgelijk systeem in december.

Hoeveel zonlicht er beschikbaar is tijdens de wintermaanden en de positie van de zon aan de hemel tijdens de wintermaanden, hebben invloed op hoe goed het PV-systeem functioneert. Als zich bijvoorbeeld een aanzienlijke hoeveelheid sneeuw ophoopt op het oppervlak van zonnepanelen, kunnen de algehele prestaties van een PV-systeem met bijna 50% afnemen als de sneeuw niet wordt opgeruimd.

Zonnepanelen blijven functioneren, zelfs als het bewolkt is, hoewel hun rendement afneemt.

Dit komt omdat wolken het zonlicht verstrooien, waardoor de sterkte van directe stralen afneemt. Maar door deze verstrooiing kan er nog steeds wat indirect licht de panelen bereiken. Bij dunne bewolking kan de opbrengst van zonnepanelen met de helft afnemen. Ter vergelijking: zware bewolking zou de productie kunnen verlagen tot slechts 10-20% van de gebruikelijke hoeveelheid.

Ingenieurs hebben een aantal oplossingen ontwikkeld waarmee ze kunnen omgaan met periodes van inconsistent zonlicht door apparatuur te implementeren zoals:

Lithium--ionbatterijen om extra energie te leveren wanneer dat nodig is. Tesla's Megapack heeft bijvoorbeeld voldoende capaciteit om ongeveer 3.600 woningen gedurende acht opeenvolgende uren van stroom te voorzien. In combinatie met windturbines creëren zonnepanelen een continue energietoevoer, omdat windgeneratoren de hele nacht energie produceren.

Het Middelgrunden-windpark in Denemarken combineerde met succes windproductie met fotovoltaïsche (PV) zonnetechnologie en kon de afhankelijkheid van het elektriciteitsnet met ongeveer 70 procent verminderen.

Thermische opslag is een andere oplossing. Dit zijn grote tanks met gesmolten zout die gevuld zijn met warmte-energie die wordt geproduceerd door zonnetechnologie. Eenmaal gevuld met warmte kan de energie maximaal 10+ uur of langer in het gesmolten zout worden vastgehouden. Daarom kan er 's nachts energie worden geproduceerd, zelfs als er geen zonlicht beschikbaar is.

Over updates gesproken: Down Under in Australië heeft CSIRO een aantal perovskiet-zonnecellen gemaakt. Deze dingen werken zelfs als het bewolkt is en verhogen de zonne-energieopbrengst met 40%.

De energieproductie uit zonne-energie is sinds 2010 van vrijwel niets naar bijna 7% van de energie in de wereld gestegen! Best cool, hè?

Toch zijn er enkele dingen die we moeten uitzoeken:

Netwerken: Soms gaat de stroom van zonne-energie aan en uit, wat moeilijk is voor elektriciteitsnetwerken. Slimme technologie en systemen die reageren op stroomverbruik kunnen hierbij helpen.
Recycling: Zonnepanelen gebruiken vieze dingen zoals cadmium. Europa wil tegen 2030 de meeste panelen recyclen.
Goed nieuws: Marokko heeft een enorme zonnecentrale die meer dan een miljoen mensen van stroom voorziet! Het bespaart ook energie voor als de zon niet schijnt.