PV-Systeem, Vermogen als functie van Paneelrichting & Tijd

Het PV-systeem bestaat uit een compact array op het zadeldak gericht op Oost (= +115 graden t.o.v. Noord), samen met een verspreide opstelling op het platte dak, die is gericht op Zuid (= +205 graden t.o.v. Noord).

Een array op de westkant van het zadeldak zou komplete dekking over de dag geven (= linkerkant van het huis), maar gezien de kijkrichting van -65 of +295 graden t.o.v. Noord (en vooral de schaduw van het dak van de buren uit die richting) lijkt dat niet erg rendabel.
Met zowel de originele 2021-configuratie als de actuele 2022-configuratie is er 'globaal' PV-productie zolang er licht is:
het verschil zit in de tijdstipzwaartepunten van de productie.

Wat is de achtergrond van die configuratie?
Hoe is de opbouw?
En hoe werkt dit in de praktijk?

Verwacht rendement is afhankelijk van de kijkrichting, zoals aangegeven in dit diagram, hoewel je daar niet op moet blindstaren, want de opbrengst is ook variabel met de tijd en met het jaargetijde.
Volgens dit diagram varieert op obze locatie (van 52 graden NB) de max. zonnestand van ca. 15 graden elevatie op 22 december tot ca. 62 graden elevatie op 22 juni.
De middenpositie zit in maart en september.
[Andere geoposities geven andere uitkomsten.]
Voorbeelden van productie uit dit systeem voor heldere, zonnige dagen rond die data, bij onbewolkt weer, zodat weinig 'rafels' in het grafiekbeeld komen.

Totaal = totale opbrengst deze dag voor het hele PV-Systeem
Bovenste P / blauwe lijn = 1960Wp/Involar&SAJ-omvormers, actueel vermogen (Wh) en behaald dagrendement (kWh/kWp)
Onderste P / rode lijn = 2950Wp/STECA&Solis-omvormers, actueel vermogen (Wh) en behaald dagrendement (kWh/kWp).

nominaal

originele paneel-verdeling

1960Wp = 1530Wp naar Oost/ elevatie 55 graden + 430Wp naar Zuid/ elevatie 15 graden ~ 80% / 20%
2950Wp = 580Wp naar Oost/ elevatie 55 graden + 2370Wp naar Zuid/ elevatie gemiddeld 15 graden ~ 20% / 80%
=> 2110 Wp oostgericht t.o.v. 2800Wp zuidgericht ~ 42% / 58%.

Die verdeling en orientatie zie je zichtbaar worden in de grafieklijnen:

de blauwe lijn heeft piekwaarde omstreeks 11:30uur vanwege de oostelijke kijkrichting
de rode lijn heeft piekwaarde omstreeks 13:00uur vanwege de zuidelijke kijkrichting
in de winter is de blauwe piek hoger dan de rode, want de lagere zonnestand past vooral beter bij de hogere paneel-elevatie van het zadeldak
in de zomer is omgekeerd de rode piek hoger dan de blauwe, want de hoge zonnestand en de lage paneel-elevatie van de panelen passen beter
in voorjaar en herfst zijn de rode en blauwe grafiek even hoog en min of meer elkaars spiegelbeeld
de combinatie van blauw en rood geeft steeds een breder opbrengstgebied dan ieder van de individuele grafieken.

Door de historie van upgrades en modificaties (met verschuiving van paneel-groepen om betere opstelling te krijgen) heeft ieder van de 2 bovengenoemde segmenten een 20%-component die in een andere richting kijkt.
Belangrijk is daarbij dat die 20%-component zijn eigen inverter heeft, zodat hij geen invloed heeft op de 80%-component!
Resultaat is dat de piek per segment iets lager is dan een segment dat 100% in 1 richting kijkt, en de 20%-component in andere richting veroorzaakt een 'schouder' in die richting.
Als je naar het eindresultaat kijkt over het hele jaar, dan wordt zichtbaar dat kijkrichting Zuid met 1 vaste elevatie van alle panelen niet altijd het allerbest is voor de dagelijkse PV-productie.
Een combinatie van kijkrichtingen zal heel vaak over de dag gezien een heel goede opbrengst laten zien, met een weliswaar lagere, maar bredere piek en daarmee het voordeel van langer durende productie van morgen tot avond.
Dat betekent dat er voor verbruik over de dag een gelijkmatiger vermogensbeschikbaarheid is.

Per 1 september 2018

1960Wp = 1530Wp naar Oost/ elevatie 55 graden + 430Wp naar Zuid/ elevatie 15 graden ~ 80% / 20%
3280Wp = 910Wp naar Oost/ elevatie 55 graden + 2370Wp naar Zuid/ elevatie gemiddeld 15 graden ~ 28% / 72%
=> 2440 Wp oostgericht t.o.v. 2800Wp zuidgericht ~ 46% / 54% => verdeling oost/zuid bijna in balans.

Je moet echter verder kijken dan alleen het eigen perceel.
Per mei 2021 hebben de buren hun huis verbouwd en op hun schuur een dakpartij toegevoegd,
waarvan de nok ook tot bijna +9m reikt.
Het effect is dat t.o.v. ons perceel de nok westwaarts opschuift en naar het zuiden uitbreidt.

Daardoor is de zon voortaan vanuit het oosten in de morgen langer geblokkeerd:
de 'deuk' in de rode grafieklijn geeft aan hoeveel energie met de huidige opstelling minder binnenkomt.
In het voorjaar hinder tot ca. 10:00uur, daarna verschuivend naar 11:00uur e.v.

De aanpassing genoemd op de 'opstellingspagina' krijgt daarmee enige urgentie:
a) voor STECA#2 de verdeelde panelen samenbouwen & opschuiven naar de straatkant is vermoedelijk een kleine verbetering,
= samengepakt op een schans met elevatie van ca. +10 graden
=> de opstelling neemt minder ruimte in en door compactere opstelling een gelijkmatiger belichting
=> in de zomer effectief uit groep STECA#2 hogere totaalopbrengst te verwachten (i.v.m. betere elevatie t.o.v. hoge zonnestand)
b) voor STECA#5 de verdeelde panelengroep samenbouwen achter de groepen van STECA#3 en STECA#4, in 2 mogelijke versies
b1) zuid-gericht op een schans met elevatie van < +10 graden is technisch equivalent aan de huidige opstelling,
maar compacter & minder afscherming door de nu gespreide opstelling van STECA#2 => lijkt op de opstelling a) voor STECA#2.
b2) oost-gericht plaatsing van de panelengroep in 1 lange rij evenwijdig aan de goot lukt niet,
daarom in 2 rijen, dwars tussen de groepen van STECA#2 en STECA#4 [zie plaatje]
Met elevatie van +30 graden kijken deze panelen evenwijdig aan het dakvlak van de buren, met energie-opbrengst (rekentechnisch, volgens PVGIS5) op jaarbasis vrijwel gelijk aan b1),
maar 600Wp capaciteit verschuift binnen de STECA-groep van zuid-gericht naar oost-gericht.
Eenvoudig hergebruik van de consoles van STECA#2 voor de nieuwe opstelling van STECA#5, en STECA#5 minder zichtbaar vanaf de grond.

Per 9 september 2021

1960Wp = 1530Wp naar Oost/ elevatie 55 graden + 430Wp naar Zuid/ elevatie 15 graden ~ 80% / 20%
3280Wp = 910Wp naar Oost/ elevatie 55 graden + 600Wp naar Oost/ elevatie 30 graden + 1770Wp naar Zuid/ elevatie gemiddeld 15 graden ~ 45% / 54%
=> 3040 Wp oostgericht t.o.v. 2200Wp zuidgericht ~ 60% / 40% => versterkte opbrengst in de morgen ten koste van capaciteit in de middag.

Zowel voor a) als b) is in de morgen de schaduwwerking vanwege buurman's nieuwe dak een moeilijk te schatten factor, zeker aanwezig tot ca. 10:00 uur:

bij hoge zonnestand
- geeft opstelling b1) praktisch wel enige, maar vermoedelijk niet veel winst door iets betere belichting vanuit het zuiden
- geeft opstelling b2) door licht uit het oosten mogelijk enig herstel voor de 'morgenschaduw-deuk' in de rode grafieklijn
bij lage zonnestand
- minder onderlinge schaduwwerking voor a) en b)
- door andere schaduwwerking al weinig opbrengst
=> geen grote winst te verwachten
de huidige keuze voor uitvoering van a) + b2) is poging tot alternatief t.o.v. huidige opzet,
volgens deze herziene Configuratietabel, geldend vanaf 9 september 2021.
De nevenstaande 'clearsky'-daggrafiek van eind oktober 2021 lijkt te tonen dat de modificatie effect heeft:
minstens een jaarcyclus praktische evaluatie nodig of deze opstelling over het jaar voldoende 'corrigerend' is.

De praktische resultaten op heldere dagen in 2022 staan hieronder.

Uit deze clearsky steekproef-grafieken met 'absolute' productie blijkt dat de schaduw van buurman's dak stevige invloed blijft hebben in de ochtend.
In de PV-grafieken voor 'relatieve' productie is de invloed te zien op de deelsystemen m.b.t. de productie over het jaar.

Opvangen van het verlies in de morgen kan alleen worden gerealiseerd buiten de genoemde schaduw:
- hoog boven op ons oostelijkgerichte zadeldak, boven de genoemde schaduw
- op ons westelijk gerichte zadeldak, door aanvullende invulling in de namiddag.
Voor beide opties betekent het
- aanschaf van extra, donkere PV-panelen + extra inverter(s)
- waarschijnlijk ombouwen van het 230V-huisnet van 1-fase-230V naar 3-fasen-230V i.v.m. het totale, nominale PV-vermogen > 5kWp.
Gehele of gedeeltelijk vervanging van het huidige PV-systeem door nieuwere, beter presterende elementen lijkt niet economisch i.v.m. de investeringshoogte.

Aanvullende PV-informatie

[for the basic layout valid till mid 2021]

Sitemap/ Jumplist voor deze website, incl. links to english versions of pages