f97.beDE WERKPLAATS VAN ERIK SCHMIDT
← Alle begrippen

Woordenlijst · Energiesector & energietransitie

Instraling

Instraling zonne-energie fotovoltaïsche energie Globale straling Directe straling Diffuse straling opbrengst

Instraling duidt in de zonne-energie de zonnestraling aan die op een bepaald oppervlak valt. In de fotovoltaïsche energie beschrijft ze het zonne-energieaanbod waaruit een module elektriciteit kan opwekken. In het dagelijks taalgebruik staat de term voor twee verschillende grootheden. De ene is het momentane stralingsvermogen per oppervlak, de andere is de over een periode opgetelde stralingsenergie per oppervlak. Wie beide door elkaar haalt, maakt vaak rekenfouten.

De momentane grootheid heet vakmatig bestralingssterkte en wordt uitgedrukt in watt per vierkante meter (W/m²). Ze geeft aan hoe sterk de zon op een bepaald ogenblik op een oppervlak inwerkt. De in de tijd opgetelde grootheid heet bestraling of instralingssom. Ze wordt meestal uitgedrukt in kilowattuur per vierkante meter, bijvoorbeeld kWh/m² per maand of per jaar. Eén kilowattuur per vierkante meter komt overeen met 3,6 megajoule per vierkante meter. Ter illustratie: een jaarsom van ongeveer 1.086 kWh/m² komt, gemiddeld over alle 8.760 uren van het jaar, slechts overeen met circa 124 W/m², omdat nachten, winter en bewolking meetellen. Piekwaarden rond het middaguur liggen daarentegen een veelvoud hoger. Voor opbrengstberekeningen is vooral de opgetelde grootheid van belang.

Directe straling, diffuse straling en globale straling

Zonnestraling bereikt een oppervlak langs verschillende wegen. Directe straling komt zonder noemenswaardige verstrooiing uit de richting van de zonneschijf. Ze is hoog bij een heldere hemel en veroorzaakt scherpe schaduwen. Diffuse straling ontstaat door verstrooiing aan luchtmoleculen, aerosolen en wolken. Ze komt uit vele richtingen van de hemel en is ook bij een bedekte hemel aanwezig. Globale straling is de som van directe en diffuse straling op een horizontaal oppervlak. De meeste gegevens van weerdiensten en klimaatgegevens hebben betrekking op deze grootheid.

Voor fotovoltaïsche installaties volstaat de horizontale globale straling alleen niet, omdat modules meestal gekanteld en op een bepaalde windrichting georiënteerd zijn. Voor de elektriciteitsopwekking telt de instraling op het modulevlak, in het Engels Plane of Array (POA). Die bestaat uit drie delen: het directe aandeel, het diffuse hemelaandeel en de straling die door de bodem of de omgeving wordt weerkaatst. Planningstools zoals PVGIS van de Europese Commissie rekenen de horizontale gegevens daarom om naar de gekozen helling en oriëntatie. Als resultaat geven ze de instraling in het modulevlak weer. Een naar het zuiden gekantelde module ontvangt in Midden-Europa over het jaar een andere instraling dan een horizontaal oppervlak, een oost-westdak of een verticale gevel.

Bij bifaciale modules, dus bifaciale PV, benut ook de achterzijde van de module licht. Dan wordt de weerkaatsing van de ondergrond belangrijk, die wordt beschreven met de albedo. Lichte grind, sneeuw of lichte dakbedekking kaatsen duidelijk meer licht terug dan donkere grond of gras.

Ordes van grootte in Duitsland

Volgens gegevens van de Deutscher Wetterdienst (DWD) bedroeg de gemiddelde jaarsom van de globale straling in Duitsland in de periode 1991 tot 2020 ongeveer 1.086 kWh/m². Afzonderlijke jaren wijken daar duidelijk van af. Het jaar met de minste straling sinds het begin van de betrouwbare metingen in 1983 was 1987 met ongeveer 950 kWh/m², het jaar met de meeste straling was 2022 met 1.227 kWh/m². Voor 2025 meldde de DWD als oppervlaktegemiddelde 1.187 kWh/m², de vierde plaats sinds 1983 en ongeveer 100 kWh/m² boven het gemiddelde van 1991 tot 2020. Sinds het begin van de jaren 1990 vertoont de reeks een stijgende trend.

Ook de ruimtelijke verschillen zijn duidelijk. De globale straling neemt toe van het noordwesten naar het zuiden. In 2025 lagen de laagste waarden in het noorden, met name in Sleeswijk-Holstein. Regio's zoals het Bodenmeergebied, de Breisgau of Neder-Beieren bereikten daarentegen piekwaarden van meer dan 1.300 kWh/m². Deze gegevens gelden voor het horizontale vlak. Op een gunstig gekantelde, onbeschaduwde modulevlak valt in Midden-Europa doorgaans meer straling.

Instraling is geen elektriciteitsopwekking

Instraling is de zonnegrootheid die als invoer dient. De opgewekte elektriciteit ontstaat pas na meerdere omzettings- en verliesstappen. Modules zetten slechts een deel van de invallende straling om in gelijkstroom. De werkelijke opbrengst wordt beïnvloed door het modulerendement, de celtemperatuur, de invalshoek, het lichtspectrum, vervuiling, veroudering, beschaduwing, kabelverliezen, verliezen in de omvormer en bedrijfsbeperkingen. PVGIS hanteert voor de systeemverliezen, zonder temperatuur- en spectrale effecten, standaard een forfaitaire 14 procent. Deze waarde is een richtwaarde en geldt niet voor elke installatie.

Een veelgemaakte fout is hoge instraling gelijk te stellen met hoog elektrisch vermogen. Het nominaal vermogen van een module in watt-piek wordt bepaald onder standaardtestomstandigheden (STC). Daarbij gelden 1.000 W/m² instraling in het modulevlak, 25 °C celtemperatuur en een genormeerd referentiespectrum. Deze omstandigheden dienen om modules te vergelijken en beschrijven niet de normale werking. In de praktijk valt hoge instraling vaak samen met hoge moduletemperaturen. Kristallijne siliciummodules verliezen aan rendement naarmate de temperatuur stijgt, daarom stijgt het vermogen dan minder sterk dan de stralingswaarden doen vermoeden. Hoe sterk een module opwarmt, hangt van de montage af: volgens PVGIS kunnen modules zonder achterventilatie bij 1.000 W/m² tot 15 °C heter worden dan vrij opgestelde modules. Omgekeerd leveren koele, heldere dagen, bijvoorbeeld in het voorjaar, vaak bijzonder hoge momentane vermogens op. Voor de jaaropbrengst telt echter niet de afzonderlijke piekwaarde, maar de som van de bruikbare instraling over de tijd.

Waarom instraling relevant is in het elektriciteitssysteem

Bij fotovoltaïsche energie bepaalt de instraling het verloop van de opwekking over de dag en het weer. Daarmee werkt ze rechtstreeks door op de residuele belasting, op elektriciteitsprijzen, op de netbelasting en op de behoefte aan flexibiliteit. Op zonnige dagen kan de gelijktijdige injectie van veel zonne-installaties de vraag uit het net sterk verlagen. Als opwekking, verbruik, opslag en netcapaciteit niet op elkaar aansluiten, kan dat leiden tot lage of negatieve beursprijzen, tot lokale netcongestie of tot afregeling.

De instraling schommelt sterk in ruimte en tijd. Overtrekkende wolkenvelden kunnen de opwekking van een regio binnen enkele minuten veranderen. Voor netbeheerders, directe vermarkters en balansverantwoordelijken telt daarom naast de jaarwaarde vooral de kortetermijnstralingsprognose. Ze is de basis van de injectieprognose en steunt op satellietgegevens, weermodellen en meetwaarden. Prognosefouten moeten worden opgevangen via intradaghandel, onbalansenergie of regelenergie. Met een groeiend aandeel PV wordt instraling zo van een grootheid voor de locatiebeoordeling een weersgrootheid die voor het hele systeem telt.

Locatie, oriëntatie en beschaduwing

De jaarlijkse instraling hangt af van de geografische locatie, maar de locatie alleen verklaart de opbrengst niet. Dakhelling, oriëntatie en beschaduwing kunnen binnen één plaats even grote of grotere verschillen veroorzaken dan het noord-zuidverloop in Duitsland. Een sterk beschaduwd zuiddak kan minder opleveren dan een vrij oost-westdak. PVGIS houdt in zijn berekeningen bijvoorbeeld ook rekening met het terreinprofiel aan de horizon, dus met de afscherming door heuvels of bergen.

Beschaduwing werkt bij fotovoltaïsche energie overproportioneel, omdat de cellen van een module in serie geschakeld zijn. Is een deel beschaduwd, dan kan dat de stroom van een hele celstreng beperken. Bypassdiodes, vermogensoptimizers of micro-omvormers verminderen dergelijke verliezen, maar heffen ze niet volledig op. Ook de oriëntatie bepaalt het opwekkingsprofiel. Zuidgerichte installaties hebben in Midden-Europa hoge middagpieken. Oost-westinstallaties spreiden de opwekking sterker over voormiddag en namiddag. Voor eigen verbruik, netaansluiting en vermarkting kan dit profiel belangrijker zijn dan de maximale jaaropbrengst per kilowattpiek.

Typische vereenvoudigingen

  • Zonneschijnduur is geen instraling: volgens de definitie van de Wereld Meteorologische Organisatie telt de zonneschijnduur de tijd waarin de directe zonnestraling loodrecht op de zonnerichting minstens 120 W/m² bedraagt. Ze zegt niets over hoe sterk de straling boven die drempel is en omvat de diffuse straling niet. Fotovoltaïsche installaties wekken ook bij bewolking elektriciteit op, zij het minder. Voor opbrengstmodellen is de stralingsenergie daarom veelzeggender dan het aantal zonuren.

  • Gelijk nominaal vermogen betekent niet gelijke opbrengst: twee installaties van elk 10 kilowattpiek kunnen sterk uiteenlopende hoeveelheden elektriciteit opwekken, afhankelijk van helling, oriëntatie, beschaduwing en techniek. Als kencijfer voor de vergelijking dient de specifieke opbrengst in kWh per kWp, die rekenkundig overeenkomt met de vollasturen.

  • Hoge instraling betekent niet automatisch hoge waarde: een hoge jaarsom verbetert de opbrengstkansen. Ze vervangt echter niet de toetsing van netaansluiting, oppervlak, vergunning, afregelingsrisico en prijsprofiel. Waar veel zonne-elektriciteit gelijktijdig wordt opgewekt, kan de marktwaarde van de opgewekte elektriciteit dalen als opslag, flexibele vraag en netten niet meegroeien.

Plaatsing in planning en bedrijf

Voor de planning worden instralingsgegevens uit grondmetingen, satellietdatasets, heranalyses en simulatieprogramma's gebruikt. PVGIS steunt in Europa bijvoorbeeld op uurlijkse, satellietgebaseerde stralingsgegevens en geeft naast de gemiddelde jaaropbrengst ook de schommeling van jaar tot jaar weer. Langjarige gemiddelden dienen om de jaaropbrengst in te schatten. Uurlijkse of kwartierprofielen heeft men nodig om eigen verbruik, opslagbedrijf, aansluitvermogen en vermarktingsopbrengsten realistisch te berekenen. Omdat afzonderlijke jaren duidelijk van het gemiddelde kunnen afwijken, werken opbrengstrapporten vaak met overschrijdingskansen. Een P50-waarde wordt statistisch in de helft van de jaren bereikt of overschreden, een P90-waarde in negen van de tien jaren. De P90-waarde ligt dienovereenkomstig lager.

In het bedrijf dienen instralingsmetingen in het modulevlak, bijvoorbeeld met pyranometers of referentiecellen, voor de prestatiecontrole. Zet men de gemeten opbrengst in verhouding tot de instraling, dan verkrijgt men kencijfers zoals de performance ratio. Zo kunnen defecte omvormers, vervuilde modules, stringfouten of nieuwe beschaduwing worden onderscheiden van louter slecht weer. Zonder verwijzing naar de instraling kan een lage dagopbrengst een technische fout verbergen.

Instraling toont welk zonneaanbod op een plaats en op een tijdstip aanwezig is. Ze verklaart echter niet alleen hoeveel elektriciteit wordt opgewekt, geïnjecteerd, verbruikt of economisch benut. Daarvoor moeten moduletechniek, installatielay-out, weer, netaansluiting, marktregels en verbruiksprofiel samen worden beschouwd. Correct gebruikt scheidt de term het natuurlijke energieaanbod van de technische omzetting en van het gebruik van de elektriciteit in het systeem.

Bronnen

Gerelateerde begrippen

Edited by eCMS on 11.11.2026 19:43

© 2026 Erik Schmidt. All rights reserved. Quotations with a link to the source are welcome.