Begrippenlijst

Wattpiek (Wp)

WattPiek is het vermogen van een zonnepaneel getest volgens Standaard Test Condities (STC). Deze STC is een vastgestelde testomgeving waarin het zonnepaneel gemeten wordt en uiteindelijk het vermogen kan worden vastgesteld. Elke zonnepaneel producent is verplicht deze STC te hanteren voor het vaststellen van het Wp vermogen van een zonnepaneel.

De STC condities zijn als volgt gedefinieerd:

• Het zonnepaneel dient beschenen te worden door 1000 Watt licht per m² dat vergelijkbaar is van zonlicht
• Het zonnepaneel heeft een temperatuur van 25 graden Celsius
• een lichtspectrum AM1.5 – “Air Mass”, dit is het aantal keer de dampkring van de aarde dat het licht aflegt voor het op het paneel belandt
• De windsnelheid dient 1 meter per seconde te zijn in deze testruimte

Als deze test wordt uitgevoerd zullen een aantal waardes gemeten worden aan het zonnepaneel om het vermogen en de kwaliteit van de cellen zoals deze zijn verwerkt in het zonnepaneel vast te stellen.

De volgende metingen worden verricht bij STC:

• Open-klem spanning: De spanning van het zonnepaneel komt zonder dat er vermogen gevraagd wordt (Voc)
• Kortsluitstroom: De stroom gemeten bij kortsluiting van het zonnepaneel (Isc)
• De spanning van het zonnepaneel met het hoogst haalbare stroom (Vmp)
• De stroom van het zonnepaneel met het hoogst haalbare spanning (Imp)

De laatste twee waardes zijn met elkaar gekoppeld en bepalen samen het Wp vermogen van het zonnepaneel. Zie ook MPP.

Maximum Power Point (MPP)

Een zonnepaneel produceert vermogen dat is uitgedrukt in Wp (WattPiek). Deze Wp waarde krijgt u door de gemeten stroom [I : ampère] en de spanning [U: volt] met elkaar te vermenigvuldigen: P = U x I. Helaas is het niet makkelijk om het vermogen van een zonnepaneel te bepalen. Als voorbeeld nemen wij een zonnepaneel met een aantal gemeten waardes om mee te rekenen als basis voor de uitleg van de MPP. Stelt u voor dat wij een zonnepaneel gaan meten in een STC omgeving en het zonnepaneel de volgende gemeten waardes aangeeft:

• 50,5 Volt
• 5,4 Ampère

Het vermogen van dit zonnepaneel zou dan theoretisch 50,5 Volt x 5,4 Ampère = 272,7 Wp moeten zijn. Nu is het zo dat als u kortsluiting zou maken tussen de + en – van het zonnepaneel de stroom hoger wordt, maar de spanning lager, bijvoorbeeld: 15 Volt x 6,8 Ampère = 102 Wp waarmee de Wp-waarde beduidend lager is dan bij de eerste meting.

Als we in een ander geval de spanning op het paneel meten zonder dat de omvormer aangesloten is dan is er geen stroom en wordt het vermogen [Wp] gelijk aan 0. Dit voorbeeld laat zien dat het vermogen [Wp] varieert afhankelijk van spanning en stroom. Als we de spanningen en stromen die we meten in een grafiek zetten en daarbij bij elk punt het vermogen (is spanning x stroom [Wp]) berekenen en intekenen zien we dat het vermogen ergens een maximum heeft. Er is dus blijkbaar een ideaal punt tussen de spanning en de stroom dat uiteindelijk het hoogste Wp getal zal geven, dit ideale punt wordt MPP (Maximum Power Point) genoemd. Op deze manier kan uitgezocht worden wat het maximale vermogen is dat een zonnepaneel kan leveren. Deze test wordt uitgevoerd in een STC omgeving (zie definitie STC) en bepaalt de Wp-waarde van het zonnepaneel. 

Rendement

Het rendement van een zonnepaneel geeft aan hoeveel energie deze kan produceren per vierkante meter in een omgeving met STC waardes. Een zonnepaneel is opgebouwd uit meerdere zonnecellen die met elkaar zijn verbonden. Er zijn modules met verschillende hoeveelheden en type zonnecellen. Tussen de zonnecellen zit +/- 3mm ruimte om kortsluiting en frictie te voorkomen tussen de cellen onderling. Al deze cellen worden weer met elkaar verbonden aan de randen van het zonnepaneel. Alle zonnecellen worden tussen verschillende lagen folie’s op een glasplaat versmolten tot een zogeheten laminaat. Dit laminaat heeft als deze klaar is bijvoorbeeld een afmeting van 100 x 160 cm. Wanneer het zonnepaneel wordt getest op zijn energieproductie capaciteiten zal deze worden beschenen met een lamp die exact 1000 Watt per vierkante meter aan licht uitstraalt, zoals uitgelegd bij hoofdstuk Wattpiek. Met een MPP tracker wordt gezocht naar de hoogst haalbare energieproductie terwijl het zonnepaneel wordt beschenen met 1000 Watt licht per vierkante meter.
Stel dat hier een vermogen uitkomt van 270 Watt.

Voorbeeld rendementsberekening

• Oppervlak zonnepaneel = 1,6 m²
• Gemeten vermogen bij STC = 270 Watt
• Opbrengst/m2 = Vermogen / Oppervlak = 270 Watt / 1,6 m² = 168,75 Watt/m²

Omdat het zonnepaneel beschenen is met 1000 Watt per vierkante meter en de uiteindelijke energie die opgeleverd wordt door het paneel uitkomt op 168,75 Watt per vierkante meter, betekent dit dat het rendement geljk is aan 168,72/1000 = 16,875% uitkomt. Soms wordt ook het rendement van een zonnecel aangegeven in de product specificaties. Omdat tussen de zonnecellen en aan de randen van het zonnepaneel ruimtes zitten waar geen zonnecellen geplaatst kunnen worden zal het rendement van het zonnepaneel altijd lager zijn dan het rendement van de zonnecel. Om een hoog rendement zonnepaneel te produceren is het dus zaak deze ruimtes tussen de zonnecellen en aan de randen zo klein mogelijk te houden. Soms wordt ook gebruik gemaakt van meerdere technieken in één zonnepaneel om zo een hoger rendement te behalen. Panasonic (voorheen Sanyo) maakt gebruik van de zogenoemde HIT techniek waarbij zonnecellen met een dunne Amorf coating op het glas samen voor een hoger rendement zorgen.
Samengevat: Rendement is het vermogen per vierkante meter bij een STC omgeving.

Efficiency

De efficiëntie van een paneel geeft de verhouding aan tussen het opgewekte vermogen en het ingestraalde vermogen.

Onder het hoofdstuk WattPiek (hierboven) kunt u lezen wat de STC (Standaard Test Conditie) is. De instraling bij de STC test = 1000 Wp/m^2.
Als u een paneel koopt met een vermogen van 270 Wp, dan is dat het vermogen voor het hele paneel met een oppervlak van 1,66 m^2. Per m^2 is de opbrengst van een paneel dan 270 Wp/1,66 m^2 = 163 Wp/m^2.

De efficiëntie is in dit geval 163 [Wp/m^2] / 1000 [Wp/m^2] = 16,3 %

Fill Factor

De Fill Factor is een kwaliteitskenmerk van zonnecellen.
Het is erg lastig om te zien of een zonnepaneel van slechte of goede kwaliteit is. Dit hangt af van twee zaken. U kunt een aantal punten zelf bekijken om inzicht te krijgen in de kwaliteit van de panelen.
De fysieke kwaliteit van een zonnepaneel is bijna niet te achterhalen en zit in de constructie van het frame, type connectoren, kit, glas en de folies die zijn gebruikt. Deze informatie wordt slecht of niet aangegeven door de producent maar is wel degelijk van belang. Zonnepaneel producenten geven tegenwoordig bijna allemaal 10 jaar fabrieksgarantie op de constructie van het paneel. Enkele producenten gaan zelfs al tot 12 jaar fabrieksgarantie.

De kwaliteit van de zonnecellen en hoe deze zijn verwerkt in het zonnepaneel kunt u zelf berekenen aan de hand van de eerder uitgelegde meetwaardes bij STC. De Isc ( = kortsluitstroom ) en Uoc ( = open klemspanning ) waarden zijn maximaal haalbare waarden, maar niet tegelijkertijd en dus praktisch niet haalbaar. De Impp ( = MPP stroom ) en Vmpp ( = MPP spanning) zijn de optimale waarden die haalbaar zijn als het zonnepaneel in gebruik is genomen.

Als u de volgende formule toepast op deze waardes krijgt u een percentage die aangeeft wat de uiteindelijke kwaliteit van de zonnecellen zijn zoals die zijn verwerkt in het zonnepaneel:

Impp x Vmpp = A (reële waarde)

Isc x Uoc = B (ideale waarde)

A / B = Fill Factor

De Fill Factor laat zien wat het percentage is tussen de reële en ideale waarde. Hoe hoger het percentage, hoe hoger de kwaliteit. De Fill Factor geeft niet de kwaliteit van de zonnecellen weer maar de kwaliteit van het totale paneel, dus ook van het zogeheten laminaat waarin deze cellen zijn verwerkt.
De kwaliteit zegt iets over de theoretisch haalbare opbrengst t.o.v.de werkelijke opbrengst. Dit is vooral van belang voor de leverancier. Het vermogen van het paneel dat vermeld wordt is altijd het realistische vermogen en dat is het belangrijkste voor de consument.

Inductielussen

Door blikseminslag ontstaan er in een ruime omgeving van deze inslag grote electrische velden. Deze electrische velden kunnen in stroomkringen een zeer grote spanning opbouwen. Deze opgewekte spanning is evenredig met het oppervlak tussen de stroomdraden. Hoe groter het oppervlak hoe groter de opgewekte spanning en omgekeerd. Dit betekent dat we eventuele schade kunnen minimaliseren door het oppervlak tussen de draden zo klein mogelijk te maken. In de tekening hieronder zien we 2 opstellingen waarbij meteen duidelijk te zien is dat in de linkeropstelling het oppervlak tussen de draden veel groter is dan in de rechteropstelling. De rechteropstelling zal dus een kleinere inductiespanning opwekken en is dus correct aangesloten.