Wat is de beste hoek voor zonnepanelen

Beste hoek voor zonnepanelen

Welkom bij dit informatieve artikel.

Wilt u een echt efficiënt zonne-energiesysteem bouwen, maar weet u niet hoe u de juiste oriëntatie van de zonnepanelen kunt bepalen en hoe u de perfecte hellingshoek kunt berekenen?

Geen probleem, op deze pagina vindt u alle informatie en adviezen waarmee u stap voor stap de juiste oriëntatie (azimuth hoek) en de beste hellingshoek van uw panelen (tilt hoek) kunt bepalen aan de hand van de seizoensperiode waarin u een hogere elektriciteitsvraag heeft en aan de hand van de geografische locatie waar u het zonne-energiesysteem wilt installeren.

Dankzij een wiskundige formule en onze kaart van de breedtegraad van de Verenigde Staten leert u de optimale hellingshoek voor uw stad te berekenen, zowel in de zomer als in de winter, zonder tijd te verliezen en gratis.

In welke richting moeten de panelen worden georiënteerd?

Bij het ontwerpen van een zonnestroomsysteem is het van essentieel belang de dakzijde te kiezen waarop de panelen moeten worden gemonteerd. We moeten dus weten aan welke kant er gedurende de hele dag een hogere zonnestraling is om een zo hoog mogelijke stroomproductie te hebben. Aangezien zonnepanelen productiever zijn wanneer de zonnestralen loodrecht op hun oppervlak staan, is de zeker beste oriëntatie diegene die recht op ZUID gericht is (azimuthhoek = 180 °). In de landen van het zuidelijk halfrond (zoals Zuid-Afrika en Australië) is de beste oriëntatie daarentegen die pal NOORD.

In het geval dat installatie in de zuidelijke richting niet mogelijk is of we schaduwproblemen hebben (zoals een zeer hoge boom), is het mogelijk om de oriëntatie van de panelen enigszins te wijzigen.

Het is namelijk nuttig te weten dat, indien de zonnepanelen buiten het ware zuiden gericht zijn, tot maximaal 45° (zuid-oost en zuid-west), de jaarproductie een eerder beperkte vermindering ondergaat (1-3%). De zonnestraling die de panelen ontvangen is vrijwel gelijk. Worden de panelen echter onder een grotere hoek dan 45° ten opzichte van het ware zuiden gedraaid, dan begint de productie sterk af te nemen.

Op 90° ten opzichte van het ware zuiden (dus oost en west), kan de productie tot 30% dalen. Deze daling is te wijten aan het feit dat zonnepanelen, gedurende het grootste deel van de dag, worden blootgesteld aan zwak en niet loodrecht zonlicht. Deze panelen zullen zeker zonne-energie produceren, maar in mindere mate dan panelen die recht op het zuiden gericht zijn.

Wat is de optimale kantelhoek voor zonnepanelen?

Wel, nu we weten dat de optimale richting het zuiden is, moeten we de optimale kantelhoek vinden.

In de eerste plaats moeten we bij de keuze van de hellingshoek voor zonnepanelen op het dak van een huis aan twee basisbehoeften voldoen: de behoefte aan energieopwekking en de behoefte aan een esthetisch verantwoord en duurzaam eindresultaat. Het dak van een huis heeft al zijn eigen helling en hellingshoek, dus moet er een compromis worden gezocht tussen deze twee behoeften. Als u de optimale hoek voor productiedoeleinden kent, kunt u het beste compromis voor onze installatie kiezen.

Als u daarentegen de structuur voor een zonnescherm met zonnepanelen of de structuur voor een op de grond gemonteerd zonnesysteem of voor een innovatieve parkeerplaats wilt bouwen die bedekt is met meerdere panelen die in serie of parallel zijn bedraad, zal deze gids zeer nuttig zijn in de ontwerpfase van de structuur, omdat hij u de optimale hellingshoek van de structuur ten opzichte van het horizontale vlak zal verschaffen.

De optimale hellingshoek die onze zonnepanelen zullen hebben, wordt in wezen beïnvloed door twee factoren:
– de breedtegraad van de geografische plaats waar we ze willen monteren
– de tijd van het jaar waarin we meer energie nodig hebben

Hoe beïnvloedt de breedtegraad de hellingshoek?

Zoals ik al eerder zei, hoe meer een zonnepaneel loodrecht op de zonnestralen staat, des te meer produceert het elektriciteit. De maximale energieproductie wordt ’s middags bereikt, wanneer de zon haar maximale hoogte aan de horizon bereikt. We moeten dus in de loop van het jaar de maximum- en minimumhoogte van de zon op het middaguur kennen om te weten hoeveel graden onze panelen gekanteld moeten worden. Hiervoor komen twee speciale dagen van het jaar ons te hulp.

Zoals velen van u al weten, is er een dag van het jaar waarop we minder uren licht hebben en een dag van het jaar waarop we meer uren licht hebben. Deze dagen heten …
– winterzonnewende
– zomerzonnewende

De zomerzonnewende, waarop we meer uren licht hebben, is 20 of 21 juni en de zon staat ’s middags op haar hoogste jaarhoogte (zie figuur); terwijl de winterzonnewende, waarop we minder uren licht hebben, 21 of 22 december is en de zon ’s middags op haar laagste jaarhoogte staat (zie figuur).

Op grond van de breedtegraad waar we leven, verandert ook de maximale en minimale jaarlijkse hoogte van de zon op de middag. Zoals te zien is in de onderstaande figuur (kaart credit: Mapsofworld.com), ligt de breedtegraad van het vasteland van de Verenigde Staten tussen ongeveer 49° noorderbreedte (Alaska niet meegerekend), tot iets meer dan 26° zuiderbreedte (Texas). Om de hoogte van de zon tijdens de zomer- en winterzonnewende te kennen, hoeven we alleen maar de breedtegraden te bepalen waarop we ons zonnestroomsysteem willen installeren. Laten we eens kijken naar de figuur hieronder. Als we bijvoorbeeld in Chicago zijn, zal de breedtegraad ongeveer 42° zijn.

Latitude of Continental United States

Berekening van de maximale zonshoogte op het middaguur

Als de breedtegraad eenmaal is vastgesteld, moeten we er 23° van aftrekken (de huidige hoek waaronder de aarde bij benadering schuin staat). De laatste wiskundige bewerking is: 90 – (verkregen resultaat). In het geval van Chicago zullen we het culminatiepunt van de Zon op 71° hebben, verkregen uit de berekening 90 – (42-23). Voor een maximaal energierendement tijdens de zomerzonnewende moeten de zonnepanelen in Chicago naar het ZUID gericht zijn en 19° gekanteld worden (90-71). Op die manier staan de panelen op het middaguur perfect loodrecht op de zonnestralen.

Berekening van de minimale zonshoogte op het middaguur

Om de zonshoogte op het middaguur tijdens de winterzonnewende te berekenen, moeten we in plaats van aftrekken, 23° optellen. De daaropvolgende wiskundige bewerking blijft ongewijzigd. Het resultaat voor Chicago is 90 – (42 + 23) = 25°. Om tijdens de winterzonnewende een maximaal energierendement te krijgen, moeten de zonnepanelen in Chicago naar het ZUID gericht zijn en 65° gekanteld worden (90-25). Op die manier staan de panelen op het middaguur perfect loodrecht op de zonnestralen.

Uit de berekeningen blijkt meteen dat een hoge hellingshoek van de panelen een grotere energieproductie tijdens het winterseizoen zal bevorderen, terwijl een lage hellingshoek van de panelen een grotere energieproductie tijdens het zomerseizoen zal bevorderen.

Welke hellingshoek moeten we kiezen voor ons systeem?

Als we in Chicago zijn en we alleen in de winter energie nodig hebben, is het goed om een hellingshoek tussen 53° en 65° te kiezen (voorbeeld 59°), terwijl als we alleen in de zomer energie nodig hebben, het goed is om een hellingshoek tussen 19° en 30° te kiezen (voorbeeld 24,5°). Als we daarentegen meer behoefte hebben tijdens het zomerseizoen, is het goed om een hellingshoek tussen 19° en 42° te kiezen (bijvoorbeeld 30°). Als we daarentegen een grotere behoefte hebben tijdens het winterseizoen is het goed om een hellingshoek te hebben tussen 42° en 65° (bijvoorbeeld 53°).

Als onze energiebehoefte in Chicago het hele jaar door constant is, kunnen we kiezen voor een middenweg, zoals 42°, altijd met oriëntatie in de ZUID-richting.