Verlichting op zonne-energie – Vraag & Antwoord
Waarom is er 100 Watt zonne-energie nodig voor 3 Watt aan lampjes?
Dat klinkt een beetje overdreven, toch? 100 Watt aan zonne-energie, en 3 Watt aan lampjes. Maar dat heeft te maken met de ongunstige situatie in de winter.
situatie in de zomer: situatie in de winter:
Zonnepanelen leveren de meeste stroom als de zon loodrecht op het paneel schijnt. Dat is in de zomer het geval; de zon staat hoog aan de hemel. De zonnestralen schijnen recht op het paneel.
Maar in de winter is dat anders. De zon staat dan een stuk lager en schijnt niet meer loodrecht op het paneel. Het paneel levert dan minder energie. Dat kan ’s winters zelfs de helft minder zijn! Het ligt er aan hoe schuin je het paneel hebt geplaatst. Staat hij behoorlijk plat, dan vangt hij de minste zonnestralen. Staat het paneel meer rechtop, dan levert hij dus meer energie! Het is dus beter om het paneel wat rechter te plaatsen, omdat hij dan in de winter meer energie kan opwekken. Juist in de winter is het belangrijk dat de accu’s, die dan veel stroom verbruiken, goed geladen worden.
Reserve energie
Stel dat je lampen hebt die in totaal 3 Watt verbruiken. Dat is 3 Watt per uur! Een lange, donkere winternacht duurt ongeveer 17 uur. De lampen hebben dan 4,25 Ah uit de accu verbruikt. (17 * 3 / 12).
Het is niet ondenkbaar dat in de winter dagenlang de zon helemaal niet schijnt. Mist en bewolking komen vaak voor in de winter. Stel dat de lampen 5 nachten branden, dan kost dat dus 21,25 Ah.
Gelukkig levert het zonnepaneel altijd energie. Ook als het bewolkt is, levert het zonnepaneel nog 1% tot 10% energie, afhankelijk hoe zwaar (dicht) de bewolking is. De accu zal dus, ook met bewolking, steeds een klein beetje geladen worden. Maar dat zijn slechts kleine beetjes.
Daarom komt een krachtig zonnepaneel van bijvoorbeeld 100 Watt goed van pas! Deze levert in de winter zeker 50 tot 60 Watt. Dat is alleen rond de middaguren (11:00 tot 14:00), als de zon het hoogst aan de hemel staat. Buiten deze tijden levert het paneel wat minder stroom. Al met al kan een paneel van 100 Watt op een zonnige winterdag zo’n 24 Ah kan opwekken; een voorraad stroom voor bijna een week!
Het hoeft niet te zijn dat de zon een hele dag schijnt. Ook al geeft de zon slechts een ‘knipoog’ tussen de wolken; dat net even een flinke injectie stroom geven voor de accu. In de winter schijnt de zon gemiddeld 49 uur per maand.
Minimale laadstroom
Daarnaast is er nog een belangrijke voorwaarde voor accu’s. Als ze bijna leeg zijn, is het belangrijk dat ze met een grote stroom opgeladen kunnen worden. Door de hoge stroom kan de accu sneller worden opgeladen. Het voorkomt ook blijvende schade, die kan ontstaan als accu’s lange tijd leeg staan. De regel is dat accu’s met ongeveer 10% van de eigen capaciteit opgeladen moeten kunnen worden. Een accu van 27 Ah bijvoorbeeld, moet dus met een laadstroom van 2,7 Ah geladen kunnen worden.
Let op dat kleine zonnepanelen meestal rond de 18 volt leveren. Het aantal ampère op het typeplaatje is dus berekend op dit voltage. De accu werkt op 12 volt. Je moet het ampèrage dan omrekenen.
Voorbeeld:
Een zonnepaneel van 18 Volt levert 50 Watt. Dat is 2,8 Ampère (op 18 volt). Omgerekend naar 12 Volt is dat 4,2 Ampère!
In de winter kan het zonnepaneel niet de maximale energie leveren. Dat komt omdat de zon minder sterk schijnt en lager staat, zodat de zonnestralen niet recht op het paneel kunnen schijnen. Maar juist in de winter is het belangrijk dat aan de 10%-regel wordt voldaan. Er wordt veel stroom verbruikt uit de accu, en vooral dan is het belangrijk dat de accu met een goede stroomsterkte kan worden opgeladen. Accu’s moeten juist met een grote stroomsterkte geladen worden wanneer ze bijna leeg zijn.
Het zonnepaneel levert in de winter nog maar tot 60% van het maximale vermogen. Een paneel van 50 Watt levert dan nog slechts 30 Watt. Dat is 1,7 A (bij 18 Volt) / 2,5 A (bij 12 Volt). De minimale laadstroom is 10% van de accucapaciteit, dus bij een paneel van 50 Watt past een accu van ongeveer 25 Ah.
Overcapaciteit in de zomer
De conclusie is dus dat er in de winter net genoeg energie wordt opgewekt, maar in de zomer is er juist een overvloed aan energie. Wat kun je daaraan doen? Je zou in de zomer extra verbruikers aan kunnen sluiten, zoals verlichting of een vijverpomp. Let wel op dat het verbruik niet te hoog is, want ook zomers kunnen soms tegenvallen wat betreft zonlicht.
Verbruik schemersensor
Velen vergeten het: de schemersensor, maar ook bewegingsmelders, verbruiken altijd stroom. Ook als de verlichting uitgeschakeld is. Dit soort apparatuur verbruikt ongeveer 0,5 Watt, 24 uur lang. Omgerekend is dat 1 Ah per dag.
Goede tijden, slechte tijden
In de zomer zijn de nachten kort en de dagen lang. Er wordt weinig energie verbruikt en de accu’s zijn snel weer vol geladen. Dan is er niets mis. De belangrijkste vraag is of de accu in de winter genoeg geladen kan worden.
Je moet uit gaan van de slechtste omstandigheden. De kortste dag is 21 december. Volgens het KNMI schijnt de zon in december gemiddeld 49 uur. Dat is 1,5 uur per dag. In november en januari schijnt de zon al duidelijk meer; gemiddeld ongeveer 62 uur. December heeft dus de minste zonuren. Soms schijnt de zon minder. In december 2012 scheen de zon bijvoorbeeld maar 35 uur. Maar het kan nog minder, zoals de sombere december 2017 waarin de zon slechts 25 uur scheen. Mijn accu’s hebben het ternauwernood overleefd!
’s Winters staat de zon laag en schijnt hij minder fel. De zonnepanelen kunnen dan minder energie leveren. Als een zonnepaneel 100 Watt kan leveren, is dat alleen mogelijk als alle omstandigheden optimaal zijn. Dus als de zon loodrecht op het paneel staat (alleen rond het middaguur), niet te warme temperaturen en geen schaduw. Op een winterdag zijn deze omstandigheden niet optimaal en zal het paneel minder leveren, bijvoorbeeld maximaal 50 Watt.
Langzaam en snel laden
Het is lastig om te berekenen hoeveel energie er nodig is. Een loodaccu wordt maar langzaam geladen. Alleen als hij bijna leeg is, wordt er voor korte tijd met een grote stroom geladen. De laadstroom gaat daarna snel omlaag. Het duurt uren om de accu van 90% naar 100% lading te krijgen. Het betekent dus niet, dat als een zonnepaneel een uur lang 50 watt levert, er 4,2 Ah in de 12V accu geladen is. In de winter zal dat wel vaker het geval zijn, omdat de accu dan vaak bijna leeg zal zijn. En als een accu leeg is, dan wordt hij wel met een grote laadstroom opgeladen. Als de accu ongeveer 80% vol is, gaat de laadstroom direct flink omlaag. Als de accu steeds voller raakt, is de laadstroom zelfs bijna 0. Daarom duurt het meerdere dagen om de accu echt 100% vol te krijgen.
Gelukkig leveren zonnepanelen altijd energie, ook als de zon niet schijnt. In de winter, als het zwaarbewolkt is, levert een zonnepaneel van 100 Watt bijvoorbeeld nog zo’n 1,5 Watt. Het is duidelijk dat er dan wel een energietekort oploopt in de accu. Er moet regelmatig reserve bijgeladen worden.
Conclusie
Met alle info op deze site kom je al een heel eind. Wil je de meeste zekerheid hebben, kies dan voor een zonnepaneel dat liever iets te groot dan iets te klein is (maar nog wel binnen het bereik valt zoals in de tabel aangegeven).