• Praktijkvoorbeeld

    We geven een voorbeeld voor een plat dak omdat dit meestal het lastigste is (ook al valt dit voorbeeld nog mee). Aanname is dat het dak sterk genoeg is en dat we het huis kennen. Dus details zoals pijpen, schoorstenen, bomen, etc. zijn bekend. In werkelijkheid ligt het misschien meer voor de hand om het schuine dak te beleggen met panelen, maar de doelstelling is nu om een voorbeeld voor een plat dak te geven.


    Ons voorbeeld: het platte dak van een garage

    Stel, op de getoonde garage willen we een aantal panelen kwijt. Het jaarlijks verbruik is ca 4000 kWh (twee-onder-een-kap, gezinswoning). We willen zoveel mogelijk daarvan dekken met zonne-energie. Wat is mogelijk? We zullen zien wat we kunnen bepalen met ons stappenplan voor haalbaarheid dat je zelf kunt doorlopen. We beginnen met de afmetingen.

    Afmetingen bepalen

    Er zijn geen ernstige bronnen van schaduw, afgezien van het schuine dak van het huis zelf, wat zeker enige opbrengst gaat kosten. Immers, als de zon in het oosten (of zelfs iets ten noorden daarvan in de zomer) opkomt, zal het schuine dak een deel van de garage beschaduwen. Daarover later meer. Verder zou op de donkerste dagen het huis aan de onderkant voor enige schaduw kunnen zorgen, maar dit is verwaarloosbaar. We zouden de panelen iets schuin op het dak (meer richting zuiden) kunnen zetten maar kiezen er in werkelijkheid waarschijnlijk voor ze ongeveer richting zuidwest te zetten: 'het oog wil ook wat', en een paar graden scheelt zeer weinig opbrengst. Schuin opstellen op het dak maakt het exacte berekenen ook lastiger. Daar zijn eigenlijk al complexere en/of professionele tools voor nodig, die regelmatig door leveranciers van zonnepanelen worden gebruikt. Eventueel gratis alternatief is Google Sketchup, maar dit is ook relatief lastig te leren.

    Daarnaast zetten we geen panelen op het andere deel van het platte dak (bijkeuken), omdat er dan veel schaduwproblemen ontstaan. Er zouden misschien 1 of 2 kleine rijen richting zuidoost kunnen staan, maar zoals elders uitgelegd is het niet aan te raden om dit aan te sluiten op één omvormer. En met zo'n relatief klein oppervlak wagen we ons (nog) niet aan micro-inverters.

    De afstanden worden door Daft Logic zeer nauwkeurig aangegeven, wat ze uiteraard niet zijn. Er kunnen dus geen rechten aan worden ontleend en we ronden af op 1 cm.
    - Volledige lengte: 9,30 meter.
    - Volledige breedte: is 2,45 meter. We houden rekening met de schoorsteen (zwarte punt ongeveer in het midden bij de muur). Vandaar dat we niet de lengte tot aan de muur markeren.
    - We weten als bewoners dat er iets verhoogde randen staan aan de zijkanten. Daardoor is de bruikbare oppervlakte nog kleiner. Wel telt de volledige afstand mee voor de marges (Bouwbesluit), dus we meten de afstanden ook. De marges berekenen we later.
    - Beschikbare lengte: 8,50 meter.
    - Beschikbare breedte: 2,05 meter.

    Aantal panelen bepalen

    Welk formaat panelen zouden we hier overwegen? Dit bepaalt uiteraard ook hoeveel we kwijt kunnen. Bekijk eerst zelf de formaten die er zijn, op onze site of bij een leverancier. Het is vaak redelijk snel te zien welke ongeveer zouden kunnen. Hier lijkt het grote formaat 196 * 100 cm te kunnen in dubbel-landscape. Zie je dit niet snel, vul gewoon enkele voorbeelden in (formaten, hellingshoeken) in onze rekentool.

    Bij 'onze leverancier' zien we dat er grote dragers voor op platte daken beschikbaar zijn voor installatie van portrait of dubbel-landscape. Deze zijn standaard 15 graden, eventueel meer. Volgens de leverancier hebben bovendien deze panelen een maximaal vermogen van 295 Wp.

    We checken dus wat ongeveer past met de rekentool:
    - vermogen 295 Wp * 2 = 590 Wp, immers dubbel landscape,
    - hoogte (wordt schuine zijde) 100 cm * 2, immers dubbel landscape,
    - breedte van de panelen 196 cm,
    - kleinste zonnehoek 14 graden,
    - hellingshoek 15 graden,
    - aantal rijen 1,
    - aantal panelen per rij 4 (dubbel, maar in het formaat hebben we hier al rekening mee gehouden).
    - aantal marges naast de rijen 2 (zijkanten dak),
    - aantal marges voor/achter de rijen 1 (alleen vooraan richting zuidwest, aan de achterzijde staan de huismuur en de bijkeuken).

    Invullen, druk op de knop, wat blijkt nodig:
    - over de lengte van de garage hebben we nodig 888 cm, ofwel marge + 4 panelen + marge. Check: totale lengte was 9,30 meter, prima. De panelen zelf zijn uiteraard iets korter dan 8 meter, namelijk 4*196 cm. Ook dat past dus, beschikbaar was 8,50 meter.
    - over de breedte van de garage hebben we nodig 245 cm, ofwel marge vooraan + 1 rij panelen. Dat is dan ook exact wat we beschikbaar hebben. De horizontale afstand van twee panelen is iets minder dan 2 meter, immers de schuine zijde is 2*1 meter en dus is de horizontale afstand iets minder (Pythagoras, voor de liefhebbers). Dit laatste past ook precies, beschikbaar was 2,05 meter.

    Let nog op dat een grotere hellingshoek een hogere installatie betekent: iets meer opbrengst vanwege een gunstiger hoek, maar veel grotere dakrandmarges. Zoveel oppervlakte hebben we niet tot onze beschikking, dus dit moet de set maar worden. Nu uitzoeken wat dit zou kunnen opleveren...

    Oriëntatie bepalen

    Nu duidelijk is hoeveel panelen we op welke wijze op het dak willen en kunnen hebben, is het interessant een schatting te kunnen doen wat de opbrengst ongeveer wordt. Wat we nog nodig hebben, is de oriëntatie ofwel de windrichting waarheen de panelen staan. Hier zijn verschillende tools voor, maar één legt simpelweg een virtueel kompas over de kaarten van Google Maps. Dat bevalt ons wel.

    Zoals uitgelegd gebruiken we Google Compass daarvoor. De hoek waar we mee werken blijkt 215 graden te zijn, maar we zijn op zoek naar de hoek ten aanzien van het zuiden (die stellen we op 0 graden). Deze hoek is 35 graden ten westen van het zuiden, ofwel (plus) 35 graden. Naar het oosten zou min 35 zijn.


    Ons voorbeeld: oriëntatie van het dak

    Is deze oriëntatie goed voor de opbrengst? Vrij goed, inderdaad. De beste hoek is immers enkele graden ten westen van het zuiden. Dit is ongeveer 30 graden ten westen van de optimale ligging.

    Capaciteit en opbrengst bepalen

    In de vorige stappen hebben we met het geschikte oppervlak de geschatte capaciteit (Watt-piek) berekend. Je hebt de hellingshoek geschat of berekend, en de oriëntatie van het dak bepaald. Deze gegevens vul je hieronder in, evenals enkele andere, als volgt.

    In PVGIS vullen we de gegevens in zoals aangegeven.

    - Linksboven hebben we onze locatie doorgegeven en het dak opgezocht.

    - We gebruiken het standaard (nieuwste) model en kristallijne panelen.

    - Het veld daarna: 'Installed peak PV power' is eerder berekend als 2360 Wp. We vullen dus in 2.36 (kWp).

    - Daarna het veld 'Estimated system losses'.
    Geschatte systeemverliezen zijn eerder uitgelegd op onze site. 14% laten we zo staan. De schaduw veroorzaakt door het huis en enkele andere objecten laten we voor wat ie is, deze geven we namelijk later op met hulp van het schaduwbestand (horizon file).

    - Het volgende veld wijzigen we niet, de panelen zijn 'free standing'.

    - Dan de 'slope' ofwel hellingshoek. Met de rekken die op het platte dak komen, zullen de panelen een hoek hebben van 15 graden. We vullen dus 15 in. Negeer het vinkje.

    - Bij 'azimuth' gaat het om de oriëntatie. Met het kompas zagen we dat het om 35 graden gaat. We vullen dus 35 in. Negeer het vinkje.

    - We gebruiken geen trackers, de panelen staan vast op het dak.

    Bij de 'horizon file' uploaden we een bestand horizon.txt met de volgende waarden:

    60
    60
    60
    60
    60
    60
    30
    3
    3
    10
    10
    10
    10
    10
    10
    15
    3
    3
    

    De hoge waarden in het begin vertegenwoordigen het schuine huisdak dat (tot ongeveer 9:30u) schaduw werpt op het platte dak. Verderop mindere veroorzakers van schaduw, waaronder enige lagere bomen, huizen en het buurhuis in het zuiden (op 15 graden hoogte geschat). Dit bestand zou men veel nauwkeuriger kunnen maken, maar in dit geval gaat het om het voorbeeld.

    Voor de output maakt het niet veel uit wat je invoert, het kan later alsnog aangepast worden. We kiezen voor 'Show graphs', 'Show horizon' en type 'Webpage'. Daarna: tijd om te berekenen! Klik dus 'Calculate'. Het resultaat staat hieronder.

    
    Solar radiation database used: PVGIS-CMSAF
    
    Nominal power of the PV system: 2.4 kW (crystalline silicon)
    Estimated losses due to temperature and low irradiance: 8.0% (using local ambient temperature)
    Estimated loss due to angular reflectance effects: 3.5%
    Other losses (cables, inverter etc.): 14.0%
    Combined PV system losses: 23.6%
    
    Fixed system: inclination=15d, orientation=35d
    Month	Ed 	Em 	Hd	Hm
    Jan 	1.22	37.9	0.69	21.3
    Feb 	2.70	75.6	1.44	40.3
    Mar 	5.32	165	2.82	87.5
    Apr 	8.71	261	4.75	142
    May 	9.49	294	5.30	164
    Jun 	9.62	289	5.46	164
    Jul 	8.96	278	5.12	159
    Aug 	7.86	244	4.45	138
    Sep 	5.96	179	3.31	99.3
    Oct 	3.72	115	2.02	62.7
    Nov 	1.66	49.7	0.91	27.4
    Dec 	1.15	35.6	0.67	20.8
    
    Yearly average 	5.54 	169 	3.09 	93.9
    
    Total for year	2020 	1130
    
    Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh)
    Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh)
    Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received
        by the modules of the given system (kWh/m2)
    Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by 
        the modules of the given system (kWh/m2)
    
    

    In de hier verder niet afgebeelde grafieken zie je verder deze getallen ook staan per maand. Onderaan zie je welke baan de zon op de kortste (21 dec) en langste (21 jun) dag maakt. Een enorm verschil, zoals te zien in het voorbeeld:


    Ons voorbeeld: banen van de zon op 21 jun en 21 dec, grijs is schaduw

    Ofwel, in juni komt de zon ver voorbij het oosten op, zelfs richting het noorden (ca 140 graden). Hij komt zeer hoog aan de hemel: de top van de grafiek op nul graden komt tot 60 graden op de Y-as. De blauwe (winter)grafiek laat bijvoorbeeld zien dat de zon veel korter schijnt. Hij komt pas ver voorbij het oosten op, maar nu richtnig het zuiden. En hij komt ongeveer 14 graden boven de horizon, zeer laag dus. Dit is ook de 14 graden uit de berekening voor de afstand tussen meerdere rijen panelen op een plat dak. Het grijze gebied is schaduw uit de 'horizon file', de hoge schaduw wordt door het huis zelf veroorzaakt. Vooral in de winter is er dus enige last van schaduw, maar zoals al uitgelegd is rond deze dagen de opbrengst ook onder optimale omstandigheden erg laag.

    De totaal te verwachten jaaropbrengst zal ongeveer 2000 kWh zijn, ongeveer de helft van ons verbruik. Niet slecht, toch?

    Wat zou je hiervoor moeten betalen? Vraag eens enige offertes aan, om erachter te komen. Medio 2013 moet je ongeveer rekenen op ca 3300-3800 euro voor de materialen plus 1000 euro voor installeren (inclusief aanleggen van een extra groep).

    Wat zegt een 'geavanceerd model' zoals Zonatlas over ons voorbeelddak? Blijkbaar niet geschikt genoeg om een verdere berekening op uit te voeren. Niet waar dus. Vandaar dat we in de Links ook zeggen: aardige indicatie, maar wees kritisch. Dat geldt voor alle modellen, natuurlijk.