Graphs with irradiation data Valkenburg ZH Netherlands related to PV production Leiden

Introductie

Zonnestroom opwekken is na installatie van de panelen en de rest van het PV-systeem niet (meer) zo'n eye-opener voor de meeste afnemers. Het systeem werkt, en je hebt er "eigenlijk" nauwelijks omkijken naar. Het systeem ligt of staat op het dak, en het zet volautomatisch stroom om in net"fähige" prik voor uw huishouden. Vele jaren lang. Maar hoeveel, in welk "ritme", en of het wel allemaal optimaal werkt is een thema waar u zich maar eens in moet gaan verdiepen. Eigen monitoring is sowieso beslist aan te raden, want aan een PV-installatie zie je aan de buitenkant niet zoveel of er wat aan "mankeert".

Een van de basisvoorwaarden voor een goed systeembeheer is zelfstandig kennis vergaren van de "ritmiek" van de instraling van de zon en het 1-op-1 daar aan gekoppelde "gedrag" van uw installatie. Als het systeem werkt, volgt de output van de installatie immers de fysieke instraling van de zon in grote lijnen. De "instralings-ritmiek" is ten eerste gebonden aan het dag-ritme zonsopkomst > theoretisch hoogste input midden op de dag > zonsondergang. Ten tweede aan het weertype (veel bewolking > [veel] minder theoretisch haalbare opbrengst). Ten derde uiteraard: aan het wisselen der seizoenen, gekoppeld aan de daar aan ten grondslag liggende daglengte, de stand van de zon, en de hoogte die deze magnifieke ster inneemt boven de horizon.

Gelukkig kunnen we wat instralings-data betreft ons aller weer instituut, het KNMI raadplegen. Daar staat natuurlijk nog steeds dat - merkwaardigerwijs al heel lang niet meer bijgewerkte - kaartje met instralings-data van 1971 tot en met 2000 (bespreking en herberekening maatstaf in artikel van 25/25 april 2007 door PPV).

Naast dat bekende kaartje, levert KNMI ook instralingsgegevens per weerstation, en wel per dag. Die kunnen via een keuzemenu worden opgeroepen ter download vanaf de volgende pagina:

http://www.knmi.nl/klimatologie/daggegevens/download.html

Uit die gegevens heeft Polder PV sedert 2013 de instralings-data voor voormalig militair (zelfs "Koninklijk") vliegveld Valkenburg (ZH), station nummer 210 geëxtraheerd. Dat vliegveld ligt op ongeveer 3,5 km. NW van de PV-installatie van Polder PV. Uit genoemde dagelijkse instralings-metingen heb ik in een Excel spreadsheet gedetailleerde dagelijkse, maandelijkse, halfjaarlijkse en jaarlijkse afgeleide data berekend, en deze in de vorm van grafieken op deze speciale webpagina getoond. Instralingsdata zijn voor Valkenburg beschikbaar vanaf 1 september 1951. Het gaat daarbij echter gedurende de eerste gemeten decennia alleen om "zonneschijnduur" en het er van afgeleide "percentage van de langst mogelijke zonneschijnduur".

Veel belangrijker is de werkelijk fysiek gemeten globale instraling (in energie hoeveelheid), die - waarschijnlijk ook op Valkenburg met een pyranometer - gemeten wordt in [kilo]Joule per vierkante centimeter (wordt in mijn spreadsheet later omgerekend naar kWh/m²). Die gegevens zijn beschikbaar vanaf 25 maart 1987. Deze laatste zijn gebruikt voor de meeste grafieken. Afgesloten wordt met een tweetal grafieken van het aantal - afgeleide- zonuren per dag en per jaar.

Gepoogd zal worden om eens in de zoveel tijd een update te geven, al zijn de trends al zeer duidelijk zichtbaar in deze lange tijdreeks van zo'n kwart eeuw voor de fysieke instraling van zonlicht.

Dagelijkse globale instraling Valkenburg (ZH) Status: 3 jan. 2015

KLIK op plaatje voor uitvergroting

In de eerste grafiek de fysieke "globale instraling" zoals op vliegveld Valkenburg (ZH) gemeten sinds 25 maart 1987, uitgedrukt in Joule/cm² per etmaal. Zeer goed is het seizoensmatige verloop te zien, waarbij vooral de "scherpe pieken in de zomer", en de "relatief brede dalen in de winter" opvallen. De omvang en de hoogte van de "maxima" in de zomer fluctueren behoorlijk. Het laagst gemeten "maximum" in een zomer werd in deze periode in Valkenburg gemeten in 1991, toen op 4 juli de hoogste instralingswaarde voor dat kalenderjaar werd bereikt: 2.774 Joule/cm².dag.

Veel hoger lag de maximaal gemeten dag-instraling op 1 juni 2011, die zelfs 3.064 Joule/cm².dag liet zien (rode diamant rechts), het hoogste instralings-niveau in de 27 jaar dat er op die lokatie gemeten is. 10,5% boven voornoemde "lage zomerwaarde" voor 4 juli 1991.

Qua minimum gemeten instraling moeten drie dagen deze trieste "eer" met elkaar delen (blauwe diamantjes). 16 december 1988, 16 december 2002, en 25 november 2005 hadden slechts een gemeten instraling van 16 Joule/cm².dag. Een factor 192 lager dan het absolute maximum van 1 juni 2011. Gelukkig zijn dat relatief weinig voorkomende omstandigheden.

Gemiddeld genomen werd er tot en met 31 december 2014 een hoeveelheid globale instraling van 1.059 Joule/cm².dag gemeten op Valkenburg (zwarte streepjeslijn). Omgerekend komt dat neer op een gemiddelde globale instraling van 2,94 kWh/m².dag.

Duidelijk is in ieder geval dat op basis van de trendmatige ontwikkeling - door de bank genomen - de seizoens-gerelateerde "input" van (globale) instraling zeer goed is te voorspellen. En dus ook, indirect, de te verwachten zonnestroom productie (die direct afhankelijk is van het niveau van instraling).

Globale instraling Valkenburg (ZH) per maand & jaar accumulaties

KLIK op plaatje voor uitvergroting

In deze grafiek de van de dag gegevens afgeleide instralingsdata geaccumuleerd per maand. Elke maand heb ik daarbij een eigen kleur gegeven (kleurverloop van blauw [jan.] via geel - oranje - bruin [zomermaanden] tot en met donker paars [dec.]). Jaren vanaf 1987. Dat eerste jaar is onvolledig (begin metingen: 25 maart 1987). Metingen in de grafiek lopen door tot en met 31 december 2014.

Uit deze grafiek en de er aan ten grondslag liggende spreadsheet kunnen de volgende zaken worden afgeleid:

In deze tweede grafiek dezelfde maandelijkse instralingsdata gepresenteerd zoals in het vorige exemplaar, maar nu gestapeld, en bovenaan in vetdruk voorzien van het daar uit volgende totaal resultaat voor de instraling in het kalenderjaar.

In deze gestapelde kolom grafiek is de licht wisselende aandeel verdeling per maand per kalenderjaar goed te zien, met daarbij uiteraard een zeer significant aandeel voor de instraling in de zomerse maanden mei (geel) tot en met augustus (lichtbruin). Ik heb het aandeel van die vier zonnige maanden in de totale jaarlijkse instraling ook nog even apart uitgerekend: dat komt op een fors gemiddelde van 59% van het totaal, met uitschieters naar 55% in 2002, en zelfs bijna 63% in het daar aan voorafgaande jaar 2001. Als u er zorg voor draagt dat uw PV-installatie minimaal in die vier belangrijk(st)e maanden NIET (deels) wordt beschaduwd, hebt u al een groot deel van de totaal haalbare jaaropbrengst te pakken, aannemend dat die globaal genomen de hoeveelheid instraling volgt.

Afgezien van het onvolledige jaar 1987 (dataset niet compleet) kunnen we ook de totale jaarsommen van de instraling vergelijken. Daaruit blijkt voor Valkenburg ZH een langjarig gemiddelde (1988-2014) van 385.793 J/cm².jaar (equivalent aan bijna 1.072 kWh/m².jaar). Extremen zijn in dat opzicht opgetreden in de kalenderjaren 1998, met slechts 348.862 J/cm².jaar (9,6% afwijking van gemiddelde naar onder), en het zeer instraling rijke "record" jaar 2003, met 419.004 J/cm².jaar (8,6% afwijking van gemiddelde naar boven).

De laatste zes jaren vanaf 2009 lagen wat ontvangen globale instraling betreft allemaal boven het langjarige gemiddelde. 2009 (+5,2%), 2011 (+ 3,6%), resp. 2014 (+ 3,1%) waren bovenmatig instralings-rijke jaren. 2010 deed het met 2,2% meer instraling t.o.v. het langjarige gemiddelde. 2012 en 2013 kwamen qua geaccumuleerde zoninstraling op een "bonus" van 0,7-0,8% meer t.o.v. het gemiddelde. Zie verder ook deliberaties onder "aantal zonuren".

Meer details maandelijkse en jaarlijkse instraling (toegevoegd 5 januari 2015)

Weergegeven is de instraling per maand in Joule/cm² volgens opgave KNMI (conversie naar kWh/m²: vermenigvuldigen met 0,00278). Alle jaren vanaf 1987 (1e in Valkenburg ZH, onvolledig door KNMI gemeten jaar) zijn over elkaar heen geprojecteerd om de spreiding in de instraling goed te kunnen weergeven. Van de complete reeks (met volledig bekende data per maand) is het gemiddelde berekend, weergegeven in de zwarte curve. Duidelijk is, dat de spreiding in de "zomerse" maanden mei tm. juli het grootst is: in theorie "zeer zonrijke" maanden, met soms enorme piek opbrengsten (hoogste weergegeven in deze periode: mei 1989, met 74.911 J/cm², 28% hoger dan het langjarige gemiddelde). Maar als er tijdens een significant deel van zo'n "in principe zomerse" maand een of meerdere depressies over ons land komen waaien, kan de totaal opbrengst fors tegenvallen. Zo is er een all record summertime low in Valkenburg ZH gemeten (in de getoonde periode) in juni 1991, toen er slechts 47.093 J/cm² werd geregistreerd. 21% minder dan het langjarige gemiddelde..

In het voor- en najaar, en vooral in de winter is de spreiding véél minder dan in de zomermaanden. Dit heeft te maken met (a) veel hogere aandelen diffuus licht, en (b) kortere daglengtes. Die factoren maken dat zeer hoge opbrengsten veel minder vaak voorkomen, en de spreiding van de maandproducties dus beperkt is. Vooral in hartje winter (december en januari) is die spreiding zéér klein, op de schaal voor het hele jaar.

2014 t.o.v. langjarig gemiddelde
Om 2014 uit te lichten, heb ik een kleinere versie van de voorgaande grafiek gemaakt, met alleen de resultaten voor vorig jaar, met het langjarige gemiddelde in dezelfde grafiek.

Uit deze grafiek wordt in een oogopslag duidelijk dat maart en juni 2014 in Valkenburg ZH "bovenmatige" hoeveelheden zoninstraling hebben gehad (2014: paarse curve, langjarige gemiddelde: zwarte curve). Daarbij ook meteen de notitie, dat de derde maand van 2014 zelfs - in de bekende meetreeks vanaf 1987 - zelfs een recordmaart is geweest (met hakken over de sloot). Er werd toen 35.227 J/cm² gemeten, 24% meer dan het langjarige gemiddelde. Daarmee stak maart 2014 in onze regio de loef af van het op vele (andere) fronten "record zonjaar" 2003 (maart: 34.939 J/cm²), resp. 1993 (33.852 J/cm²), in de gemeten periode.

Verder waren er in 2014 kleine positieve uitschieters in september en november, maar die lagen niet erg ver boven de langjarige gemiddeldes voor Valkenburg ZH. De enige echt "negatieve" maand in 2014 was mei, met slechts 56.022 J/cm² instraling, bijna 5% lager dan het gemiddelde. Maar dat was nog lang geen "negatief record" voor die maand. Die "eer" gaat naar mei 1996, toen er zelfs 17% minder licht instraalde dan in de meetperiode vanaf 1987.

Er waren nogal wat mensen die in 2013 steen en been klaagden over de opbrengsten in de normaal gesproken voor zonnestroom opwekking zeer productieve maanden april tot en met juni. Niet geheel onterecht, het was in dat jaar vaak somber weer in die maanden, wat tot nogal wat hypothetische zwarte wolkjes boven tweets en blogs leidde. Ook Polder PV kon het als vanouds feilloos aan de productie data van het langjarig aanwezige 1,02 kWp deelsysteem laten zien.

Daaruit bleek ook dat zelfs maart er slecht van af kwam, en dat vooral de "theoretische topmaand" mei 2013 sterk was achtergebleven bij het langjarige gemiddelde. Pas in juli was er weer goed nieuws: de opbrengst in die maand lag een behoorlijk stuk boven het langjarige gemiddelde (dikke zwarte lijn in grafiek). Toch rezen er al twijfels, en werd er op fora e.d. al zeer vroeg gesproken over "een slecht jaar", en dergelijk onheil. Waren die slecht onderbouwde claims wel terecht? Was het echt zo bar? Om dat met hard feitenmateriaal inzichtelijk te krijgen, heb ik destijds voor het eerste half jaar van 2013 de KNMI instralingsdata verder uitgewerkt, en daar de volgende twee grafieken uit gedestilleerd (bijgewerkt tm. 2014). Ditmaal heb ik de globale instraling direct in de wat "behapbaarder" uitdrukking kWh/m² uitgedrukt. Behapbaar, omdat inmiddels iedereen weet / zou moeten weten wat "een kilowattuur" is, en wat een vierkante meter zonnepaneel zo'n beetje voorstelt (met daarbij de uitdrukkelijke waarschuwing: de "ene vierkante meter zonnepaneel is de ander nog niet"...).

In gele diamantjes de geaccumuleerde instraling van de dagelijkse (cq. maandelijkse) hoeveelheden bepaald over het eerste half jaar, tot en met 30 juni. In blauwe cijfers jaren waarbij die hoeveelheid onder het langjarige "eerste half jaar gemiddelde" (592 kWh tm. 2014) bleef steken. In rode cijfers de jaren die bovengemiddeld presteerden t.o.v. dat langjarige "eerste half jaar gemiddelde". Direct is duidelijk dat er een lange periode is geweest dat er een bovengemiddeld "hoge" instraling is geweest (in Valkenburg ZH), van 2002 tot en met 2011, met 2004 ongeveer "langjarig gemiddeld". Dat 2003, zoals al vaker door mij gesteld, gezien onze productie resultaten voor dat jaar, een absoluut record jaar was met de zoninstraling (eerste half jaar 646 kWh/m², 9,1% boven het langjarige "eerste half-jaar gemiddelde"). Dat ook 2011 - althans voor dit eerste halve jaar - zeer goed scoorde met slechts 3 kWh/m² minder dan (overall) topjaar 2003. En, opvallend, dat de laatste twee halve eerste jaren, 582 resp. 572 kWh/m², het weer een stuk slechter deden dan het langjarige gemiddelde (1,5% resp. 3,2% slechter in 2012 resp. 2013).

Daaruit volgt dus ook dat het eerste halve jaar van 2013 in Valkenburg iets minder instraling heeft gekend dan dezelfde periode in 2012, al is het verschil niet zeer groot. Bovendien moet hier worden gezegd dat die "magere" prestatie voor het eerste halve jaar in de afgelopen twee kalenderjaren nog best meevalt als je de getoonde jaarreeks gaat bekijken. Maar liefst 6 jaren deden het nog slechter dan 2013 in die eerste 6 maanden, met als absolute "record" houder in de getoonde periode 1998. Waarbij slechts een miezerige 525 kWh/m² de toen nog extreem schaarse zonnepaneel bezitters in onze contreien (exclusief Polder PV, we leefden toen nog in onzalige onwetendheid en hadden zelf ook nog geen PV-modules) spreekwoordelijk tot waanzin zou kunnen hebben gedreven... Dat dieptepunt lag voor Valkenburg zelfs 11,2% onder het langjarige gemiddelde voor de eerste jaarhelft. KNMI repte in hun jaaroverzicht van dat jaar over "zeer nat, zeer warm, en aan de sombere kant"... Daarbij wel rekening houden met de mogelijkheid van variaties tussen lokaties onderling, al is vaak globaal gezien het "jaarbeeld" wel redelijk consistent voor alle landstreken.

Instraling 1e jaarhelft Valkenburg ZH - afwijkingen t.o.v. voorgaande jaar & t.o.v. langjarig gemiddelde

In deze instralings-grafiek heb ik de afwijkingen weergegeven van de instraling in de eerste jaarhelft in de reeks 1988-2014. Ten eerste de afwijking per jaar t.o.v. het voorgaande jaar (1e jaarhelft), in violette streepjes (schaal: rechter Y-as). Die afwijkingen liepen in negatieve zin op tot 9,7% minder dan het voorgaande jaar in 1991, en in positieve zin tot 13,9% in 1989. De eerste jaarhelft van 2013 had slechts 1,7% minder globale instraling op Valkenburg ZH dan in 2012. Die van 2014 was echter weer fors hoger dan in het voorgaande jaar (door hoge opbrengsten in maart en juni): weer 8,1% hoger.

De tweede reeks, gele streepjes, geeft het procentuele aandeel van de instraling in de 1e jaarhelft weer t.o.v. het langjarige gemiddelde (schaal: linker Y-as). Daarbij zijn de extremen in negatieve zin in het jaar 1998 (88,9% van gemiddelde globale instraling) en in positieve zin in 2003 opgetreden (109,4% van langjarig gemiddelde), op vliegveld Valkenburg. De eerste jaarhelft van 2013 lag slechts iets onder de gemiddelde jaarinstraling, met 96,8% op een acceptabel niveau. Het mag dan wel subjectief als een "slecht eerst half jaar" in het geheugen staan genoteerd. De harde feiten laten een iets ander verhaal zien, althans: voor Valkenburg ZH.

De eerste 6 maanden van 2014 waren gemiddeld genomen veel lichtrijker dan het langjarige gemiddelde: ruim 4% hoger. Maar een record werd het bij lange na niet, ondanks suggesties van het tegendeel.

2014 is inmiddels afgerond, dus naar analogie van de grafieken voor de eerste jaarhelft, kunnen we nu dus ook de exemplaren voor de tweede jaarhelft tonen.

Instraling van de 2e jaarhelft, compleet vanaf 1998 tot en met 2014. Opvallend is dat het langjarige gemiddelde voor de 2e jaarhelft substantieel lager ligt dan dat voor de eerste: 481 i.p.v. 592 kWh/m², een verschil van bijna 19%.

De verdeling van de "extremen" is ook heel anders: 1993 scoorde het laagst voor de tweede jaarhelft, met 432 kWh/m², 10% minder dan het halfjaar gemiddelde. Daar tegenover staat een tweede halfjaar opbrengst van max. 537 kWh/m² in 1995, 12% boven het halfjaar gemiddelde.

2013 liet in de tweede jaarhelft duidelijk meer zonlicht zien dan in 2012, zelfs iets beter dan de juist slechtere prestatie in de eerste jaarhelft: 509 om 498 kWh/m², 2,2% beter dan in 2012 (HII), tegenover 572 om 582 kWh/m², 1,7% slechter dan in 2012 (HI).

Ook al bleef de tweede jaarhelft van 2014 nog "bovengemiddeld", duidelijk is dat deze minder zonlicht ontving dan in het voorgaande jaar (488 i.p.v. 509 kWh/m², 4,1% minder). Een trend die significant afwijkt van die voor het eerste halfjaar, toen 2013 wat zonlicht receptie ver achterbleef op de eerste 6 maanden in 2014 (grafiek). Ook hieruit dient meteen een waarschuwing te volgen: op basis van data uit alleen het eerste halfjaar is nog geen enkele zinnige gevoltrekking te maken voor de uitkomst in het hele kalenderjaar...

Afwijkingen van gemeten instraling t.o.v. gemiddelde over periode 1988 tm. 2014, tweede jaarhelft (gele symbolen, linker Y-as, 100% is "gemiddeld"). En verschil instraling tweede jaarhelft van een jaar t.o.v. het voorgaande kalenderjaar (paarse symbolen, rechter Y-as, in procent). Hier vallen in negatieve zin op de jaren 1993 (89,9% instraling tweede jaarhelft t.o.v. langjarige gemiddelde) en 1996 (12,5% minder instraling tweede jaarhelft t.o.v. die in 1995). En in positieve zin 2003 (107,9% van langjarige gemiddelde) resp. 2009 (11,3% meer instraling tweede jaarhelft t.o.v. die in 2008).

Terwijl 2013 de op een na hoogste globale instraling kende in de tweede jaarhelft, in de reeks 1988-2013 (106%), was de afwijking t.o.v. het voorafgaande jaar relatief bescheiden (2,2% meer instraling HII).

2014 deed het in deze jaarhelft beduidend minder dan in 2013 (4,1% lager). Maar er kwam nog wel meer licht naar beneden in die jaarhelft dan het langjarige gemiddelde aangeeft (1,6% meer).

In deze grafiek het overzicht voor het volledige kalenderjaar, van 1988 tot en met 2014. 1998 gaat in deze time-line als absoluut "bodem" jaar in, op Valkenburg, met slecht 969 kWh/m², 9,6% onder het langjarige gemiddelde van 1.072 kWh/m². 2003 was - ook voor het destijds volledig functionele 1,02 kWp Polder PV systeem - het "gedroomde topjaar". M et maar liefst 1.164 kWh/m², 8,6% meer zonlicht dan het langjarige gemiddelde. Verder opvallend: vanaf 2009 alle jaren met bovengemiddelde zoninstraling. Een trend die trouwens ook in Duitsland is gesignaleerd: gemiddeld genomen meer zonlicht per jaar. 2012 en 2013 hadden een bijna even grote hoeveelheid instraling. 2014 ontving beduidend meer in Valkenburg (3,1% meer dan langjarig gemiddeld). Maar het is in deze historische reeks beslist geen "recordjaar", het komt op de zesde plaats.

In de data voor Valkenburg is ook een veel langere time-line voor de zonneschijnduur te vinden. Deze wordt al sinds 1951 bijgehouden. De "eenheid" is in tienden van een uur. Deze heb ik - voor Valkenburg - in de volgende grafiek uitgezet:

De maximale gemeten dagelijkse zonneschijnduur in deze lange historische reeks viel op 30 juni 1976, en bereikte een waarde van 15,9 "zonuren" (op een etmaal duur van 24 uur, dus 66% van dat etmaal). Opmerkelijk is dat er ook negatieve waarden van -0,1 zijn vastgesteld (diverse data). Volgens de data opgave wordt die waarde "toegekend" bij een zonneschijnduur van minder dan 0,05 uur in een etmaal.

De "gemiddelde zonneschijnduur" van alle dag metingen in deze lange reeks bedraagt 4 en een half uur.

Uit de dagelijkse zonneschijnduur zijn natuurlijk ook andere tijdreeksen tevoorschijn te toveren. In de volgende, zeer belangrijke grafiek de jaarlijkse accumulaties van de zonneschijnduur, in uren per jaar.

Per volledig bemeten kalenderjaar zijn de volgende kern data gedestilleerd uit de KNMI data, met volledig bemeten jaar reeks van 1952 tot en met 2014:

Tevens zijn in de grafiek achtereenvolgens een lineaire trendlijn te zien (rood, gestreept), en - inmiddels - 3 curves met het gewogen gemiddelde van drie periodes. Eentje voor het gemiddelde van de laatste 5 jaar inclusief het bekeken jaar (magenta curve). Een voor het gemiddelde van de laatste 10 jaar inclusief het bekeken jaar (paarse curve). En een derde voor de laatste 25 jaar (blauwe curve).

Uit alle drie de laatstgenoemde curves, en met name die voor de periode van 25 jaar (die grotere afwijkingen tussen jaren onderling het best "nivelleert"), blijkt zeer duidelijk: de laatste jaren zijn er gemiddeld genomen steeds meer zonuren gemeten op vliegveld Valkenburg, dan in het laatste millennium. En dat is goed nieuws voor eigenaren van PV-installaties.

Hoe verhoudt de op vliegveld Valkenburg ZH gemeten "globale instraling" zich tot de productie resultaten bij Polder PV (3 km. verder ZO-waarts)? Dat laat de hierboven weergegeven grafiek zien. Als "outlier" heb ik daarbij ook de jaarlijkse productie data ingebracht van het beroemde (sinds een paar jaar geoptimaliseerde) PV-systeem van Ton Peters / Blauwe Hoek Spijkenisse (blauw). Een stuk zuidelijker gelegen in dezelfde provincie (maar niet noodzakelijkerwijs met 1 op 1 vergelijkbare instralingscondities als op Valkenburg...). De resultaten van de verschillende PV-deelsystemen zijn in de smalle kolommen weergegeven als specifieke opbrengsten, dus terug gerekend naar het betreffende opgestelde nominale vermogen in de betreffende groep modules (kWh/kWp per kalenderjaar, linker Y-as). Daarbij zijn de resultaten van de deelsystemen 4x 93 Wp (bruin), 6x 108 Wp (groen), en het totaal van die 10 panelen (1.020 Wp, paars) in aparte kolommen getoond. De door KNMI Valkenburg gemeten globale zoninstraling in het betreffende jaar heb ik in de vorm van een doorschijnende brede lichtgele kolom met oranje rand weergegeven, met als referentie de rechter Y-as (in kWh/m²). De resultaten zijn weergegeven sinds 2004, het eerste jaar dat de PV-installatie van Ton Peters in Spijkenisse het complete kalenderjaar voor het eerst vol aan de bak is geweest (gestart in november 2003).

Voor 2005 zijn de resultaten voor Polder PV niet representatief, omdat er diverse omvormers waren uitgevallen (buiten onder PV-modules gemonteerd), en er helaas lang gewacht moest worden voordat het verantwoordelijke bedrijf (Nuon) een - heftige - renovatie actie startte. In andere jaren zijn eventuele korte omvormer defecten zeer snel (meestal direct op de dag zelf) gedetecteerd en direct hersteld. Die hebben nauwelijks invloed op de totale jaar producties gehad.

Ook 2010 is niet representatief vanwege de bijna anderhalve maand durende werkzaamheden m.b.t. de dakrenovatie in oktober-november, die een merkbare, doch gelukkig niet "dramatische" invloed hebben gehad op de jaarproductie.

Op het eerste gezicht lijkt er een redelijk eenduidig verband te zijn tussen de op Valkenburg (in het horizontale vlak) gemeten globale instraling en de productie van zonnestroom, zowel in Leiden (linker drie smalle kolommen, 30 graden tilt op open frames, oriëntaties ongeveer op zuid), als in het verder zuidelijk gelegen Spijkenisse (laatste smalle blauwe kolom, 44 graden tilt, schuindak ZZO). Maar er komen beslist onverwachte discrepanties voor, die waarschijnlijk te wijten zijn aan tijdelijke systeem defecten of andere incidenten.

In ieder geval is duidelijk dat, zoals te verwachten gezien de systeem set-up, het Spijkenisse systeem het systematisch een stuk beter doet dan bij de Polder PV deelsystemen. Wat verklaarbaar is, omdat we hier in Leiden een suboptimaal systeem hebben met lange DC kabel lengtes (was tm. mei 2005 AC bekabeling), verre van optimale efficiënties hebbende micro-omvormers per zonnepaneel (OK4E-100, vermoedelijk in commerciële versies gemiddeld niet ver boven de 92% efficiëntie uit komend). En er nogal wat kabel verbindingen zijn waardoor mogelijk extra verliezen optreden. Een deel van het Polder PV systeem (4 panelen) wordt in de wintermaanden bij zonnig weer bovendien partieel beschaduwd door de voorste rij modules (laagstaande zon). Al blijft het verlies door die tijdelijke schaduw redelijk binnen de perken (zie kwantificering in twee artikelen).

In 2012 zijn de verschillen met het gemiddeld sowieso beter presterende Spijkenisse systeem groter geworden omdat er daar een zeer goede (prototype van) StecaGrid omvormer is ingezet met hoog rendement (vervanging van de oudere Philips EVO's 300/500 micro-inverters). Dat heeft de resultaten daar een flinke boost gegeven en medio april 2012 al meteen een nieuw vermogensrecord opgeleverd.

Bij het eigen systeem zijn de aanvankelijk opgetreden verschillen tussen de onderlinge deelsystemen "4x 93 Wp" versus "6x 108 Wp" (specifieke opbrengsten) kleiner geworden tot vrijwel verdwenen. In het begin, toen de omvormers nog buiten onder de modules hingen, waren die verschillen groter. De laatste jaren is dat sterk afgenomen, en liggen de bruine en groene, en dus ook de paarse kolommen (laatste = gemiddelde resultaat eerste twee genoemde) op een vergelijkbaar niveau. Het kan liggen aan iets sterkere degradatie van de 108 Wp modules (die andersoortige cellen hebben, volgens de experts van Energiebau: in ieder geval dus niet de bij de 93 Wp gebruikte Photowatt cellen, zie ook verder), maar er zijn mogelijk meer oorzaken in onze complexe systeem setting.

Kijken we in de primaire spreadsheet naar de langjarige trends in deze cijfers, vallen de volgende zaken op:

Als we nu de "verhouding" tussen de specifieke opbrengsten van de deelsystemen gaan bepalen t.o.v. de globale instraling in Valkenburg, kunnen we getalsmatig zien of er jaren fors zijn afgeweken van de langjarige gemiddeldes. En is er een betrouwbaarder maat om verschillen per jaar te vinden, door het uitsluiten van de werkelijk gemeten, van jaar tot jaar fluctuerende (globale) instraling. Dat heb ik in Excel gedaan, met de volgende bevindingen, en de resultaten weergegeven in bovenstaande grafiek. Daarbij wederom rekening houden met het feit dat Spijkenisse iets andere globale instraling gehad kan hebben dan Valkenburg (ZH) / Leiden, het systeem staat slechts ter referentie in de grafiek weergegeven. 2010 is voor onze installatie geen "normaal" jaar vanwege de dakrenovatie in de herfst, de negatieve waarden voor dat jaar worden hier niet in beschouwing genomen.

Door Siderea.nl (dé instralings-specialist van Nederland, met eigen voorspellend model voor de prestatie van zonnestroom systemen) werd ik gewezen op het maken van een afgeleide tabel. Namelijk, de fysieke productie van deelsystemen afzetten tegen de instraling die hier in de buurt op Valkenburg (ZH) wordt gemeten. Volgens Rob de Bree moet daaruit een "maat" voor de eventueel optredende degradatie van de zonnepanelen afgeleid kunnen worden. Want in principe zou de verhouding in het geval van "geen degradatie" ongeveer constant moeten blijven. Daarom heb ik een laatste grafiek toegvoegd.

Per "subgroep" bij Polder PV zijn de verhoudingen tussen kWh productie in een bepaald jaar weergegeven t.o.v. de instraling gemeten in Valkenburg (ZH). Bruin: 4x 93 Wp (= 372 Wp), groen: 6x 108 Wp (= 648 Wp), paars: alle tien modules bij elkaar (1.020 Wp). 2010 niet representatief (dakrenovatie jaar, anderhalve maand niet gerealiseerde productie in late herfst). Per "groep" heb ik door Excel tevens lineaire trendlijnen laten optekenen. Daaruit blijkt duidelijk dat deze alle drie een licht neerwaartse trend laten zien. Dit, terwijl gemiddeld genomen de trend bij de instraling juist omhoog is gegaan in de afgebeelde periode (gele stippellijn bovenin, licht positieve helling).

Dit geeft duidelijk aan dat ook bij Polder PV de opbrengst (licht) vermindert. Een normaal fenomeen, wat te maken heeft met diverse vormen van "veroudering" van zowel het silicium materiaal in de zonnecellen, als bij alle inbeddingsmaterialen, verbindingen etc. Maar dramatisch is het beeld beslist niet, de opbrengsten blijven behoorlijk goed "op niveau".

Opvallend is het feit dat het "negatieve verloop" vooral zichtbaar is bij de 6 stuks 108 Wp modules (groene stippellijn), geïnstalleerd in oktober 2001. De vier oudere 93 Wp panelen, geplaatst in maart 2000, lijken (nog) nauwelijks een opvallende achteruitgang te kennen (bruine stippellijn). Mogelijk is een ander zonnecel type hier debet aan: de twee bij ons gebruikte modules van Shell Solar hebben twee verschillende typen cellen (foto in sectie PV-systeem). Omdat de 6 108 Wp modules met 64% van het vermogen in de 1,02 kWp basis-installatie de hoogste impact hebben, wordt ook de trendlijn voor de 10 modules (paarse stippellijn) in negatieve zin beïnvloed.


Het begint met instraling	links	PV-systeem	basics	grafieken graphs	huurwoningen	nieuws	index

Instralingsgegevens KNMI Valkenburg (ZH) en relatieve opbrengsten Polder PV