Verticale bifaciale zonnepanelen - energieproductie voor verschillende locaties en breedtegraden

Hoeveel energie produceren verticale zonnepanelen?

De jaarlijkse opbrengst van verticale zonnepanelen is sterk afhankelijk van de locatie. Zonnestraling, breedtegraad, weersomstandigheden, oriëntatie en de reflectiviteit van het dakoppervlak beïnvloeden allemaal hoeveel elektriciteit een verticaal systeem met twee gevels per jaar produceert.

De meest bruikbare vergelijkingsmaatstaf is de jaarlijkse specifieke opbrengst , uitgedrukt in kilowattuur per geïnstalleerd kilowattpiekvermogen, oftewel kWh/kWp . Een specifieke opbrengst van 900 kWh/kWp betekent dat een zonne-installatie van 100 kWp naar verwachting ongeveer 90.000 kWh elektriciteit per jaar zal produceren.

Er is geen eenduidig antwoord op de vraag hoeveel energie verticale zonnepanelen produceren. Dezelfde verticale zonne-installatie zal in Tromsø, Londen, New York of Doha een aanzienlijk verschillende jaarlijkse opbrengst leveren, omdat de beschikbare zonne-energie en de verdeling van zonlicht gedurende het jaar verschillen.

Het VPV Yield Portal presenteert gesimuleerde jaarlijkse specifieke opbrengsten voor een groeiend aantal steden en locaties wereldwijd. De resultaten zijn gebaseerd op het Over Easy Solar-energieopbrengstmodel en maken het mogelijk om de prestaties van verticale zonnepanelen te vergelijken met behulp van consistente systeemveronderstellingen.

Het VPV Yield Portal – Ontdek de energieopbrengst van verticale bifaciale zonnepanelen bij u in de buurt.

Dit artikel presenteert een representatieve selectie van locaties uit het portaal. Voor elke locatie wordt de gesimuleerde jaarlijkse opbrengst van een onbeschaduwde Over Easy Solar-installatie weergegeven onder twee scenario's voor het dakoppervlak:

• Lage albedo (0,05) , wat duidt op een zeer donker en zwak reflecterend oppervlak.

• Hoge albedo (0,70) , wat duidt op een zeer wit of reflecterend oppervlak.

Albedo beschrijft het percentage invallend zonlicht dat door een oppervlak wordt weerkaatst. Door deze twee uitersten te selecteren, wordt het typische bereik van de verwachte energieopbrengst van een goed ontworpen verticaal zonnesysteem op de betreffende locaties weergegeven. Weerkaatste zonnestraling van het dak kan een aanzienlijk effect hebben op de jaarlijkse productie.

De cijfers in dit artikel beschrijven de jaarlijkse elektriciteitsproductie ten opzichte van het geïnstalleerde vermogen. Ze moeten niet worden verward met het rendement van zonnepanelen, dat aangeeft hoe effectief een paneel het zonlicht omzet in elektriciteit. Wanneer mensen zoeken naar het rendement, de opbrengst of de prestaties van verticale zonnepanelen, zoeken ze vaak naar de jaarlijkse productie in kWh/kWp in plaats van het in het laboratorium gemeten rendement van de zonnecellen.

Opbrengst van verticale zonnepanelen per locatie - van noord naar zuid

De onderstaande tabel vergelijkt de gemodelleerde jaarlijkse specifieke opbrengst van een onbeschaduwde Over Easy Solar-installatie op 15 representatieve locaties. Alle locaties maken gebruik van dezelfde systeemconfiguratie, met verticale bifaciale modules gericht op het oosten en westen en een bifacialiteit van 95%. Op deze manier kan het effect van locatie en dakreflectie op een consistente basis worden vergeleken.

De cijfers geven de jaarlijkse specifieke opbrengst in kWh/kWp weer, afgerond op de dichtstbijzijnde kWh/kWp. Het betreft gemodelleerde resultaten, geen productiegaranties of feitelijke gegevens. Voor een diepere analyse van de gegevens en de factoren die de energieopbrengst beïnvloeden, en voor een overzicht van gegevens van verschillende locaties, lees het artikel over de opbrengst van verticale zonne-energie.

Locatie	Breedte	Jaarlijkse opbrengst, lage albedo	Jaarlijkse opbrengst, hoge albedo
Tromsø, Noorwegen	69,65° N	648 kWh/kWp	781 kWh/kWp
Oslo, Noorwegen	59,91° N	748 kWh/kWp	939 kWh/kWp
Kopenhagen, Denemarken	55,68° N	819 kWh/kWp	1.038 kWh/kWp
Berlijn, Duitsland	52,52° N	834 kWh/kWp	1.063 kWh/kWp
Londen, Verenigd Koninkrijk	51,51° N	807 kWh/kWp	1.028 kWh/kWp
Parijs, Frankrijk	48,86° N	903 kWh/kWp	1.158 kWh/kWp
Zürich, Zwitserland	47,38° N	896 kWh/kWp	1.161 kWh/kWp
New York, Verenigde Staten	40,71° N	1.045 kWh/kWp	1.372 kWh/kWp
Madrid, Spanje	40,42° N	1.212 kWh/kWp	1.584 kWh/kWp
San Francisco, Verenigde Staten	37,77° N	1.273 kWh/kWp	1.676 kWh/kWp
Tokio, Japan	35,68° N	949 kWh/kWp	1.252 kWh/kWp
Doha, Qatar	25,29° N	1.241 kWh/kWp	1.710 kWh/kWp
Accra, Ghana	5,60° N	1.239 kWh/kWp	1.712 kWh/kWp
Sydney, Australië	33,87° Z	1.155 kWh/kWp	1.522 kWh/kWp
Kaapstad, Zuid-Afrika	33,92° Z	1.293 kWh/kWp	1.714 kWh/kWp

Tromsø heeft gedurende bepaalde perioden van het jaar gunstige zonnehoeken voor verticale zonnepanelen, maar de beperkte instraling in de winter vermindert de totale jaarlijkse productie. Plaatsen zoals Madrid, Doha, Accra en Kaapstad ontvangen aanzienlijk meer zonne-energie gedurende het jaar en behalen daardoor hogere berekende specifieke jaarlijkse opbrengsten.

Het scenario met hoge albedo verhoogt de gesimuleerde jaarlijkse opbrengst in oost-westrichting met ongeveer 20% tot 40% op de locaties in de tabel. Deze vergelijking is opzettelijk gebaseerd op twee sterk uiteenlopende albedo-waarden om het potentiële bereik te illustreren. De werkelijke oppervlakte zal normaal gesproken ergens tussen deze scenario's in liggen.

De tabel geeft slechts een representatieve selectie weer. Gesimuleerde opbrengstresultaten voor andere steden en landen zijn beschikbaar in het VPV Yield Portal .

Verticale zonne-energieproductie gedurende het hele jaar - voorbeelden uit Tromsø, Londen, New York en Doha.

Het jaarlijkse kWh/kWp-verbruik is nuttig voor het vergelijken van locaties, maar het geeft geen informatie over wanneer de elektriciteit wordt opgewekt. De maandelijkse productieprofielen voor Tromsø, Londen, New York en Doha illustreren hoe sterk de seizoensverdeling verandert met de breedtegraad en het klimaat.

Gemodelleerde maandelijkse specifieke opbrengst voor onbeschaduwde Over Easy Solar-installaties in Tromsø, Londen, New York en Doha. De grafiek vergelijkt de oost-west- (geel) en zuid-noord-oriëntatie (oranje) bij albedowaarden van 0,05 en 0,70.

De maandelijkse grafiek introduceert ook een tweede oriëntatie. Bij een oost-westoriëntatie wijzen de twee zijden van de verticale bifaciale panelen naar het oosten en westen. Bij een zuid-noordoriëntatie wijzen ze naar het zuiden en noorden.

De oriëntatie beïnvloedt zowel het jaarlijkse totaal als het seizoensgebonden productieprofiel. In de vier voorbeelden zorgt de zuid-noord-configuratie ervoor dat de productie meer verschuift naar de maanden met een lagere zonnestand, terwijl de oost-west-configuratie over het algemeen sterker is tijdens de periode met een hoge zonnestand. De omvang van dit effect hangt af van de locatie, de albedo en de systeemgeometrie.

In dit artikel wordt uitgegaan van een oost-westoriëntatie, omdat dit de meest voorkomende is voor verticale zonnepanelen. Zoals echter blijkt uit de maandelijkse gegevens, kan een zuid-noordoriëntatie een gelijkmatiger verdeelde energieopwekking over het hele jaar opleveren, wat nuttig of waardevol kan zijn. Voor een uitgebreidere uitleg over oriëntatie, bifaciale instraling en de factoren die de opbrengst van verticale PV-systemen bepalen, zie Energieopbrengst van verticaal gemonteerde bifaciale zonnepanelen .

Het dagelijkse productieprofiel - voorbeelden voor Tromsø, Londen, New York en Doha.

Verticale zonnepanelen die oost-west georiënteerd zijn, produceren doorgaans twee pieken per dag: één 's ochtends en één 's middags. De onderstaande grafiek toont de gemodelleerde gemiddelde productie gedurende elk uur van de dag in juni.

Gemodelleerde gemiddelde uurproductie in juni voor oost-west georiënteerde Over Easy Solar-installaties in Tromsø, Londen, New York en Doha. De grafiek vergelijkt een lage albedo van 0,05 met een hoge albedo van 0,70.

Een hoge albedo verhoogt de productie gedurende een groot deel van de dag en vermindert de relatieve diepte van de middagdip. Het kenmerkende ochtend- en middagproductieprofiel blijft echter op alle vier locaties zichtbaar.

De jaarlijkse, maandelijkse en uurlijkse resultaten laten samen drie verschillende aspecten van de prestaties van verticale zonne-energie zien: hoeveel elektriciteit het systeem gedurende het jaar produceert, hoe de productie over de seizoenen is verdeeld en wanneer het systeem overdag elektriciteit produceert.

Werkt verticale zonnestraling alleen op hoge breedtegraden?

Nee. Verticale zonnepanelen kunnen over een breed scala aan breedtegraden een goede hoeveelheid elektriciteit produceren. Hoge breedtegraden kunnen gedurende bepaalde perioden van het jaar gunstige zonnehoeken bieden voor verticale modules, maar de breedtegraad alleen bepaalt niet de jaarlijkse energieopbrengst.

Echter, naarmate we zuidelijker komen, speelt de albedo van het oppervlak een grotere rol. De reden is eenvoudig: locaties verder naar het zuiden ontvangen vaak aanzienlijk meer zonnestraling wanneer de zon hoog aan de hemel staat, waardoor verstrooid licht van het onderliggende oppervlak zeer belangrijk wordt.

Zoals in een ander artikel is besproken, tonen praktijkgegevens voor zuidelijke locaties zoals Doha aan dat de energieopbrengst ruim boven de 2000 kWh/kWp kan uitkomen, hoger dan onze schattingen op basis van modellering.

Ook op hoge breedtegraden zijn er kenmerken die geschikt zijn voor verticale zonne-energie. Lage zonnehoeken kunnen een sterke bijdrage leveren in de lente, herfst, 's ochtends en 's middags, en noordelijke locaties kunnen waardevolle seizoensgebonden of dagelijkse productieprofielen bieden. Deze voordelen mogen echter niet zo worden geïnterpreteerd dat verticale zonne-energie uitsluitend een technologie voor noordelijke gebieden is.

Verticale zonnestraling werkt zowel op hoge als lage breedtegraden. Het jaarlijkse resultaat hangt af van het complete zonneklimaat, inclusief totale instraling, zonnebaan, bewolking en albedo, en niet alleen van de breedtegraad.

Het VPV Yield Portal toont gemodelleerde resultaten voor locaties variërend van Noord-Europa tot het Midden-Oosten, Afrika, Azië, Australië en Noord- en Zuid-Amerika.

Hoe het VPV-opbrengstsimulatiemodel is ontwikkeld

De resultaten in het VPV Yield Portal worden gegenereerd met behulp van het energie-opbrengstsimulatiemodel van Over Easy Solar, ontwikkeld in samenwerking met het Institute for Energy Technology (IFE) in Noorwegen. Het doel van het model is om te schatten hoe een specifieke Over Easy Solar-installatie presteert onder verschillende zonne- en klimaatomstandigheden.

Het model is gebaseerd op metingen van 13 onderzoeks- en pilotinstallaties die tussen 2021 en 2023 zijn opgezet. Deze installaties bestreken verschillende locaties, dakoppervlakken, albedo-omstandigheden, oriëntaties, rijafstanden en systeemgeometrieën. Op diverse locaties werden zowel de zonnestraling als de elektriciteitsproductie gemeten.

Sommige van de onderzoeksinstallaties waren ontworpen als flexibele testopstellingen. Hierdoor kon Over Easy Solar parameters zoals dakreflectiviteit, paneelafstand en -oriëntatie variëren en het gesimuleerde effect vergelijken met gemeten veranderingen in energieproductie.

Deze meetmethode is belangrijk omdat verticale bifaciale systemen niet betrouwbaar gemodelleerd kunnen worden door alleen rekening te houden met de instraling die direct op de module valt. Het model moet ook rekening houden met gereflecteerd licht, de interactie tussen de panelen, de baan van de zon, de geometrie van het montagesysteem en systeemverliezen.

De resultaten van het portaal bieden daarom een consistente basis voor het vergelijken van locaties. Elke locatie wordt gesimuleerd met dezelfde gedefinieerde Over Easy Solar-systeemconfiguratie en aannames, waardoor het mogelijk is om het effect van klimaat, breedtegraad en oppervlaktereeflectiviteit te isoleren.

De cijfers moeten nog steeds worden geïnterpreteerd als gemodelleerde schattingen, niet als productiegaranties of werkelijke gegevens. De werkelijke projectopbrengst wordt beïnvloed door lokale schaduw, dakgeometrie, omliggende gebouwen, sneeuw, vervuiling, elektrisch ontwerp, beschikbaarheid van systemen en weersvariaties van jaar tot jaar.

Conclusie

Er bestaat geen vast jaarlijks rendement voor verticale zonnepanelen. Bij dezelfde systeemconfiguratie varieert de berekende opbrengst aanzienlijk tussen locaties, omdat de jaarlijkse zonnestraling, breedtegraad, oriëntatie/azimut, weersomstandigheden en de reflectiviteit van het dak allemaal van invloed zijn op het resultaat.

De simulaties laten ook zien dat verticale zonne-energie niet beperkt is tot noordelijke of hooggelegen gebieden. Locaties in het noorden kunnen gedurende bepaalde perioden van het jaar profiteren van gunstige zonnehoeken, maar locaties verder naar het zuiden behalen vaak een hogere specifieke jaarlijkse opbrengst omdat ze over het algemeen meer zonne-energie ontvangen. In de gemodelleerde voorbeelden varieert de jaarlijkse oost-westopbrengst van ongeveer 650 kWh/kWp in Tromsø met een donker oppervlak tot bijna 2000 kWh/kWp op locaties met hoge instraling en een sterk reflecterend oppervlak.

De meest zinvolle vergelijking is daarom niet of verticale zonne-energie werkt in een bepaalde breedtegraadzone, maar hoe een gedefinieerd systeem presteert onder de daadwerkelijke omstandigheden van een locatie. Het VPV Yield Portal is ontworpen om gemodelleerde resultaten te leveren voor een bredere selectie van steden en landen, gebruikmakend van consistente aannames.

--

Wilt u een offerte voor uw betonproject? Dien hier een projectaanvraag in.