Een tijdje terug vroeg een collega mij om raad hoe hij het beste zijn zonnestroompanelen op het dak neer kon leggen. Hij was bang dat een dakkapel veel schaduw zou geven, en daarmee een grote hap uit zijn jaaropbrengst zou nemen. Het lukte me in eerste instantie niet hem gerust te stellen, maar toen kreeg ik plotseling een idee.

Een tijdje terug heb ik eens geëxperimenteerd met Google Sketchup, een leuke gratis toepassing om op simpele wijze 3D-tekeningen te maken. Met dit programma kun je letterlijk in een paar seconden een simpel huis tekenen. Het programma biedt ook de mogelijkheid om de zon en de schaduwen die hij werpt voor elke tijd van het jaar en elk tijdstip op de dag te projecteren. Hiermee kan makkelijk inzichtelijk gemaakt worden of zonnestroompanelen (of een zonneboiler) last hebben van schaduw van bv. onderdelen van het huis, bomen of andere gebouwen. Een dergelijke simulatie geeft een eventuele opbrengst dan wel niet in cijfers weer, maar het geeft wel een goed idee van plekken op een gebouw waar het echt geen goed idee zou zijn om zonnestroompanelen neer te leggen.

In dit stukje zal ik proberen wat tips te geven hoe je makkelijk en snel duidelijk kunt maken of zonnestroompanelen last hebben van schaduw. Het zal geen complete Sketchup-cursus worden, al was het maar omdat ik zelf ook maar beperkte kennis van het programma heb. Ik gebruik zelf de Engelstalige versie, dus alle aanwijzingen zullen in het Engels zijn.

1 Download, installatie en configuratie

Download het programma hier, en installeer het. Installatie is eenvoudig en zal geen probleem vormen voor iemand die al eens eerder een computerprogramma geïnstalleerd heeft. Voor zover ik weet is het programma alleen beschikbaar voor Windows.

Er hoeft eigenlijk maar één ding geconfigureerd te worden, en dat is de lokatie van de gebruiker, want anders klopt de stand van de zon niet. Klik op Window -> Model Info en selecteer daar Netherlands en een plaats die dicht bij je woonplaats ligt. Het is ook mogelijk om een lengte/breedte-coördinaat ingeven maar een dergelijke nauwkeurigheid is voor deze toepassing echt niet nodig.

2 Een huis bouwen

Het kan handig zijn om vooraf een aantal van de (Engelstalige) instructiefilmpjes te kijken die Google online heeft staan, zodat je de basishandelingen van het programma kent. Een simpel huis bouwen is niet moeilijk, het grote geheim is eigenlijk dat je het zo simpel mogelijk moet houden. Als je je verder wilt verdiepen in Sketchup is het prima mogelijk om een heel gedetailleerd model van een huis te tekenen, maar dat kost veel tijd. Om beschaduwing van zonnestroompanelen zichtbaar te maken is een versimpeld huis voldoende – als de basismaten maar kloppen. Ik zal veelvuldig naar de instructiefilmpjes verwijzen. Om je een handje te helpen kun je hier het Sketchup-bestand downloaden van de twee huizen zoals hierboven afgebeeld. Het achterste huis is een identieke kopie van het voorste huis. Alle plaatjes zijn klikbaar om het volledige formaat te kunnen bekijken.

Beginnen met het tekenen van een huis is makkelijk: teken een vierkant of rechthoek op de grond van de gewenste grootte. Het voorbeeldhuis heeft een grondvlak van 8×8 m. Trek dit vierkant omhoog tot de gewenste hoogte van de dakranden, in dit voorbeeld 6 meter.

Je krijgt dan een blok zoals zoals hier rechts afgebeeld.

a

a

a

a

Teken met de Line tool over het midden van het blok de nok van het dak, en gebruik de Move/Copy-tool om die de gewenste afstand omhoog te trekken – in dit voorbeeld 3 meter.

We hebben nu na een paar muisklikken al een vorm die herkenbaar is als een huis.

a

a

a

a

a

Volgende stap is het toevoegen van de zonnestroompanelen en een paar details die schaduw kunnen veroorzaken, zoals in dit voorbeeld een dakkapel en een schoorsteentje.

De zonnestroompanelen, deur en ramen zijn simpele rechthoekjes, die ik met Paint Bucket tool ingekleurd heb. Door een zonnestroompaneel van het dak te kopiëren naar de voorgevel heeft hij gelijk de goede hoek, maar die kan indien nodig aangepast worden met de Rotation tool.

De dakkapel ben ik begonnen als rechthoek op het schuine dak, en heb daarna met losse lijnen het uitstekende deel getekend. Dit vergt enige oefening, maar is niet moeilijk. Het schoorsteentje heb ik eerst naast het huis op de grond getekend, en later naar het dak verplaatst. Het zijn twee cilinders van verschillende diameter op elkaar gestapeld. Om het schoorsteentje beter te laten opvallen heb ik hem een kleurtje gegeven.

Als laatste heb ik het hele huis gekopieerd en 20m naar achter gezet, zodat we kunnen zien hoe de schaduw van het voorste huis op het achterste huis valt. De boom voor de deur van het voorste huis heb ik uit de Google Sketchup database gehaald met de Get Models tool. Deze database is gevuld met honderdduizenden objecten van mensen, fietsen, zonnestroompanelen tot huizen, schepen, etc., etc., etc. Het is ook mogelijk zelfgebouwde objecten te uploaden naar deze database.

Deze huizen staan met hun voorgevel naar het zuiden, maar indien nodig kunnen ze met de Rotation tool makkelijk gedraaid worden naar de gewenste windrichting.

Rest nog maar één ding en dat is het inschakelen van de schaduwen. Klik daarvoor op Window -> Shadows en klik op Display Shadows.

3 Simuleren

Nu we klaar zijn met bouwen kunnen we kijken hoe de verschillende panelen last hebben van beschaduwing. Met de schuifjes in het scherm Shadow Settings kan elke tijd van het jaar en elk tijdstip op de dag geselecteerd worden.

Rond 21 juni, de langste dag van het jaar, schijnt de zon het langst en staat hij het hoogst aan de hemel, en dus is de potentiële opbrengst van een zonnestroompaneel het hoogst.

Duidelijk is het paneel aan de rechterkant naast het schoorsteentje niet handig ligt; tot 12:00 heeft het paneel last van schaduw en dat zorgt voor een grote opbrengstvermindering.

Ook het paneel naast de dakkapel ligt niet gunstig; vanaf ongeveer 14:00 krijgt die last van schaduweffecten en ook dat neemt een grote hap uit de opbrengst.

Alleen het paneel hoog op het dak en het paneel wat boven de voordeur hangt hebben totaal geen last van beschaduwing.

Niemand gaat natuurlijk een paneel direct naast een schoorsteen of dakkapel plaatsen als er verder nog ruimte is op een dak, maar soms is er geen keus als de dakruimte beperkt is. Het belang van beschaduwing wordt nog groter bij grotere zonnestroominstallaties waarbij vele panelen in serie staan. Gedeeltelijke beschaduwing van één paneel zorgt dan gelijk voor een grote vermogensvermindering van alle panelen in één serie (‘string’). Een simulatie in Sketchup kan dan de noodzaak aantonen om een grote string op te delen in deelstrings, of om bv. een schoorsteentje te verplaatsen.

Als laatste heb ik een klein wijkje met zes huizen getekend, allemaal met zonnestroompanelen, en elk met een eigen beschaduwingsprobleem. Het Sketchup bestand kan hier gedownload worden om mee te experimenteren.

Speel er maar eens mee, en schuif bv. met de panelen om de schaduwproblemen op te lossen.

Hopelijk hebben mensen hier wat aan. Eén van de dingen die ik nu natuurlijk zou moeten doen is ons eigen huis tekenen in Sketchup. Omdat ik echter goed weet wat onze schaduwsituatie is zal dat iets zijn wat ik op het lijstje ‘moet ik ooit nog eens doen’ zet. Hoe dan ook heeft het plaatje wat ik mijn collega mailde hem overtuigd, hij heeft de panelen op het dak gelegd en ik verwacht dat hij een prima opbrengst zal hebben.

Update: Hier is een interessant document met wat meer informatie over accuraat werken met schaduwen in Sketchup.