Schaduw op zonnepanelen berekenen: zo werkt het

Schaduw is de meest onderschatte factor bij zonnepanelen. Een dak dat op papier prima ligt kan in de praktijk tegenvallen doordat er om half vier een schoorsteen overheen kruipt. En het verlies is zelden evenredig: een paneel dat voor een kwart in de schaduw ligt levert vaak veel meer dan een kwart minder op.

Wat schaduw werpt

• Gebouwen. Een hoger buurpand, een liftopbouw, een aanbouw. Die staan er het hele jaar en veranderen niet.
• Bomen. Wisselen met het seizoen en groeien door. Een boom van acht meter is over tien jaar twaalf meter.
• Het dak zelf. Schoorstenen, dakkapellen, ontluchtingen, een hogere dakhelft.
• De panelen onderling. Op een plat dak beschaduwt de ene rij de volgende als ze te dicht op elkaar staan. Daar gaat de rijafstand over.

Waarom de winter bepalend is

Op 21 december komt de zon op onze breedtegraad niet hoger dan ongeveer 14,6 graden. Een obstakel van vier meter hoog werpt dan een schaduw van vijftien meter. In juni staat diezelfde zon rond het middaguur op 61 graden en is die schaduw nog geen twee meter.

Dat betekent twee dingen. Ten eerste: schaduw die je in de zomer nauwelijks ziet, kan in de winter een groot deel van de dag over je panelen liggen. Ten tweede: het is minder erg dan het lijkt, want in december haal je toch al weinig op. De maanden die je opbrengst bepalen zijn april tot september, en dat is precies waarom je naar het hele jaar moet kijken en niet naar één moment.

Direct en diffuus licht: waarom 20 procent schaduw geen 20 procent verlies is

Zonlicht komt op twee manieren binnen. Direct licht komt in een rechte lijn van de zon; dat is het licht dat een schoorsteen kan tegenhouden. Diffuus licht is het licht dat door de hemel wordt verstrooid en van alle kanten komt. In Nederland is grofweg de helft van de jaarlijkse instraling diffuus — logisch, met ons weer.

Een obstakel neemt vooral het directe deel weg. Wie zegt "dit paneel zit twintig procent in de schaduw" bedoelt meestal twintig procent van het directe licht, en dat komt neer op ruwweg tien procent van de instraling. Bij een schaduw die het halve uitzicht op de hemel wegneemt, zoals een muur vlak naast het paneel, gaat er ook diffuus licht verloren en pakt het ongunstiger uit.

Bomen zijn geen muren

Een gebouw laat niets door. Een boomkroon wel. Een loofboom in vol blad laat ruwweg tien tot twintig procent van het licht door; dezelfde boom kaal in de winter zo'n veertig tot vijftig procent. Naaldbomen houden hun naalden en blijven het hele jaar dicht.

Reken een boom dus nooit als een muur. Maar reken hem ook niet weg: een boom groeit, en een populier die nu naast je dak staat is over vijftien jaar een probleem.

Het venijn zit in de elektra

Dit is waar veel misgaat. Panelen in een string staan in serie, en de stroom door een serieschakeling wordt bepaald door het zwakste paneel. Ligt er één paneel in de schaduw, dan trekt dat de hele string omlaag.

Moderne panelen hebben bypassdiodes die de schade beperken tot een deel van het paneel, maar het effect blijft groot. Wie schaduw verwacht, heeft twee oplossingen:

• Power optimizers per paneel, zodat elk paneel op zijn eigen optimum draait.
• Micro-omvormers, waarbij elk paneel zijn eigen omvormer heeft.

Of, veel simpeler en vaak beter: verdeel je strings zo dat de panelen die schaduw krijgen bij elkaar in één string zitten, en de vrije panelen in een andere. Dan sleept de schaduw de rest niet mee.

Hoe DakMeter het uitrekent

In DakMeter bouwt de tool per paneel een horizonprofiel: voor elke kompasrichting de hoogste hoek waaronder er iets in de weg staat. Daarvoor gebruikt hij de buurpanden binnen veertig meter — die staan met hun werkelijke hoogte in het landelijke 3D-model — plus de bomen uit de landelijke boomhoogtekaart, en de schoorstenen en dakkapellen die je zelf intekent.

Daarna wordt het jaar doorlopen, per half uur, en bij elke zonnestand geteld of de zon boven of onder die horizon staat. Bomen tellen daarbij met een doorlaatfactor die verschilt tussen zomer en winter. Elk paneel krijgt zo een percentage en een kleur op de luchtfoto.

Wat de tool niet doet, en niemand op afstand kan doen: iets zeggen over jouw strings en omvormer. Het getal gaat over licht, niet over stroom.

Wat je zelf nog moet controleren

• Bomen die er nog niet stonden of er niet meer staan. De boomhoogtekaart heeft peiljaar 2022. Kijk op de luchtfoto.
• Groei. Panelen liggen er dertig jaar; die boom groeit door.
• Nieuwbouw in de buurt. Een geplande flat ten zuiden van het dak staat in geen enkele database.
• Antennes, masten en kabels. Dun, maar een kabel over een paneel geeft een harde schaduwlijn.