Schaduwelementen hebben vanzelfsprekend een negatief gevolg op de opbrengsten van zonnepanelen. Micro-omvormers en Power Optimizers zouden een oplossing voor het schaduwprobleem moeten bieden. Maar genereren deze technologieën wel hogere opbrengsten dan de gekende ‘standaard’ omvormers ?

In de wetenschappelijke studie ‘Annual Yield Comparison of Module Level Power Electronics and String Level PV Systems with Standard’ van Sinapis et al. wordt de impact van de gekende ‘standaard’ omvormers (bijvoorbeeld SMA) op de opbrengsten van zonnepaneleninstallaties met schaduwelementen vergeleken met die van micro-omvormers en Power Optimizers (bijvoorbeeld SolarEdge technologie).

Schaduwelementen bij een zonnepaneleninstallatie hebben 2 nadelige gevolgen:

  1. Opbrengstverliezen
  2. Verhoogde temperatuur van de cellen die in de schaduw liggen (‘hot spots’)

Standaard worden er in elk zonnepaneel 3 bypass diodes geïntegreerd. Om een hogere opbrengst bij schaduwelementen te genereren, zou men meer bypass diodes per paneel kunnen opnemen. Dit gebeurt in de praktijk echter zelden. In het onderzoek van Sinapis et al. wordt de impact onderzocht van het verhogen van het aantal bypass diodes naar 6, 12, 30 of zelfs 60 stuks.

Case study

De onderzochte case bestaat uit een typische zonnepaneleninstallatie van 9 zonnepanelen op een Nederlands dak. Gezien de 9 panelen omgeven worden door een dakvenster, is er sprake van schaduwelementen.

Dak studie

In de studie worden typische meteorologische data van een volledig jaar gebruikt om zo een realistische simulatie op te zetten voor perioden met en zonder schaduw.  Onderstaande afbeelding toont de resultaten van de simulatie. Er blijkt voornamelijk schaduw op te treden in de nabije omgeving van het dakvenster (licht- en donkergrijs gebied) en minder bij de schoorsteen en de andere delen van het dak (geel-oranje gebied).

Zonne-instraling wetenschappelijk onderzoek

De resultaten van de simulatie kunnen als volgt samengevat worden:

  • Bij 3 of 6 bypass diodes per paneel scoren de micro omvormers steeds het best, gevolgd door de standaard omvormers
  • Bij 12, 30 of 60 bypass diodes scoren de standaard omvormers het best
  • Bijgevolg scoren de standaard omvormers altijd beter dan de Power Optimizers, ook bij schaduwelementen!
  • Deze conclusie kan worden veralgemeend, onafhankelijk van de geografische locatie:
    • Standaard omvormers scoren zowel in Reykjavik, Eindhoven als Madrid beter dan de Power Optimizers, rekening houdend met de schaduwelementen gedurende een heel jaar
    • De gekleurde balk in onderstaande grafiek, met opbrengstfactor op de Y-as, verwijst naar de resultaten met 3 bypass diodes per string. Het zwarte gedeelte komt er bij ten gevolge van verhoging diodes tot 60 stuks.

resultaten wetenschappelijk onderzoek

Een samenvatting van het onderzoek van Sinapis et al. vindt u hier.