Inhoud
Hoe werken zonnepanelen?
Bij zonnepanelen wordt zonne-energie omgezet in elektrische energie door zonnecellen. De meeste zonnecellen bestaan uit silicium (een soort halfgeleider).
Zonne-energie kan elektronen vrijmaken in silicium. Die wekt vervolgens spanning op in de zonnecel. Door meerdere zonnecellen in het paneel aan te sluiten, kan er elektriciteit gaan stromen.
Opbouw van een zonnepaneel
Elke fabrikant maakt zijn zonnepanelen op een andere manier. Maar de werking en structuur zijn in alle gevallen hetzelfde. Het paneel bestaat van boven naar beneden uit de volgende zes lagen:
- Een aluminium frame om de verschillende lagen bij elkaar te houden.
- Veiligheidsglas om de zonnecellen te beschermen.
- Een laag kunststof die de zonnecellen beschermt tegen water.
- Zonnecellen die zonne-energie opvangen.
- Nog een plastic laag ter bescherming van de achterkant.
- Een robuuste achterplaat voor isolatie en bescherming.
De zonnecellaag is het functionele deel van het zonnecelpaneel. Deze fotovoltaïsche cellen zetten zonlicht om in gelijkstroom.
Werking zonnepanelen: 4 stappen
Hoe werken zonnepanelen? De werking van zonnepanelen verloopt in 4 stappen:
Stap 1: Energie van de zon als basis
Zonne-energie is een groene energie, net als windenergie en waterenergie. Zonne-energie is quasi onuitputtelijk, daarom kan het duurzame energie worden genoemd. Want zonne-energie wordt gehaald uit een natuurlijke bron, de zon en die zorgt voor warmte en licht.
Stap 2: Zonne-energie opvangen
Via zonnepanelen kunnen we gratis energie van de zon halen en omzetten in elektrische energie. Op de daken van woningen en bedrijven worden zonnepanelen geplaatst. Om het meeste zonlicht op te vangen, zijn de zonnepanelen bij voorkeur op het Zuiden gericht.
Om het rendement van de zonnepanelen wordt het best in een hellingshoek van 36 graden geplaatst. Ook zonder die ideale omstandigheden behalen ze alsnog een uitstekend rendement.
Stap 3: Zonne-energie omzetten naar elektriciteit
De energie die door zonnecellen wordt verzameld, noemen we “gelijkstroom”. Je kan die niet direct als elektrische energie gebruiken. Want thuis gebruiken we wisselstroom. De omvormer zet die geproduceerde gelijkstroom om in wisselstroom.
Door een thuisbatterij toe te voegen aan de PV-installatie kan deze wisselstroom ook worden opgeslagen. Zo kan je ‘s nachts of bij laagstaande zon je groene stroom gebruiken en ben je minder afhankelijk van een elektriciteitsleverancier.
Stap 4: Elektriciteit terug- of bijleveren
Als er groene stroom opgewekt wordt die minder is dan de verbruikte stroom, kan je de opgewekte stroom van de energieleverancier als overschot gebruiken. Als je meer opwekt dan je verbruikt, is het mogelijk om terug te geven aan je energieleverancier. Dit noemen we het verschil tussen verbruik en teruglevering aan het net, kortweg salderen.
Goed om te weten is dat het rendement van de zonne-installatie in de loop van de tijd iets zal afnemen. De jaarlijkse stroomopwekking wordt met ongeveer 0,5 % verminderd. Daardoor is het rendement van zonnepanelen na 25 jaar ongeveer 13 % lager dan het eerste jaar. Bij het berekenen van de kosten en baten van zonnepanelen is hiermee rekening gehouden.
Factoren die de werking van zonnepanelen beïnvloeden
Als je overweegt zonnepanelen te kopen, wil je natuurlijk dat de zonnepanelen optimaal werken. Niet alleen de kwaliteit van de zonnepanelen beïnvloedt de werking, maar ook om de toestand van je huis, zoals de aard en richting van het dak. De hellingshoek van het afzonderlijk paneel en de richting zijn erg belangrijk om het rendement te behalen.
Lees hieronder de factoren waarmee je best rekening houdt omdat ze een invloed hebben op de werking van zonnepanelen:
Oriëntatie & richting
Als je de zonnepanelen naar het zuiden kan richten, kan je de beste richting krijgen en het grootste rendement behalen. Als jouw dak ook geschikt is voor een hellingshoek van 36 graden, dan is het rendement van jouw zonnepanelen het beste. In werkelijkheid zal jouw dak echter beperkt zijn en zal je zich moeten aanpassen aan minder dan ideale omstandigheden. Met een helling tussen 20 graden en 50 graden bereik je al een normaal rendement bereikt.
Niet elk huis kan zonnepanelen op het zuiden hebben. De zuidoost- of zuidwestrichting kan ook acceptabele opbrengsten opleveren. Ten slotte moet ook rekening worden gehouden met de schaduwen van hogere gebouwen in het gebied. Als ze op bepaalde momenten van de dag voor schaduw zorgen, heeft dat natuurlijk ook invloed op het rendement van zonnepanelen.
Met andere woorden moet elk huis of ander gebouw moet afzonderlijk worden bekeken om de zonnepanelen op de juiste plaats te zetten om het meeste rendement op te leveren.
Temperatuur & Schaduw
Circulatiestroom is de aanleiding waarom de schaduw het rendement van zonnepanelen vermindert. De stroom die in de beschaduwde cel vloeit, zal afnemen, waardoor de elektronen niet meer zullen bewegen. Daarom is de schakeling in een seriesysteem eigenlijk maar zo efficiënt als zijn schaduwverbinding. Om het opbrengstverlies te minimaliseren, heeft het paneel bypass-diodes die de beschaduwde cellen temporair kunnen “overslaan”.
Door het gebruik van bypass-diodes wordt de werkelijke opbrengst van het zonnepanelen verlaagd. Het systeem bestaat gewoonlijk uit 3 bypass-diodes. Elke bypass-diode schakelt een derde van het systeem uit, dus de output wordt met een derde verminderd. Vermijd daarom de schaduw.
Bij hogere temperaturen is het rendement van zonnepanelen lager. Voor elke 10 graden temperatuurstijging daalt het vermogen met ongeveer 5 %. Daarom is het belangrijk dat lucht achter het paneel kan stromen zodat de temperatuur niet te hoog oploopt.
De omvormer mag niet te heet worden. Hoe meer licht er op de panelen valt, hoe heter de omvormer wordt. Wanneer de omvormer oververhit raakt, daalt het rendement. Let daarom bij het kiezen van de plaats van de omvormer ook op voldoende vrije luchtstroom rondom de omvormer.
En in de winter?
Een veel voorkomende vraag is of de zonnepanelen werken in de winter. In de winter zijn er minder zonuren, maar dat betekent niet dat er geen licht op de panelen valt. Het zonnepaneel blijft actief, alleen zijn de zonuren en stralingsintensiteit lager. Daardoor is het rendement in de winter ook wat laag.
Het rendement van zonnepanelen varieert sterk gedurende het jaar. Dit hangt samen met het verschil in maandelijkse stralingsintensiteit. De zonnestraling is in de zomer sterker dan in de winter en heeft dus een hogere stralingsintensiteit. Daarom draagt de zonneschijntijd in de zomer meer bij aan de opbrengst van zonnepanelen dan de zonneschijntijd in de winter.
Omvormers
Een omvormer zet de gelijkstroom van het zonnepaneel om in wisselstroom. Om vermogensverlies te minimaliseren, kan de omvormer dicht bij het zonnepaneel worden geplaatst. De omvormer kan bij het opstarten enige geluiden maken, zoals een tikkend geluid of een licht zoemend geluid.
De pv-panelen zijn in serie aangesloten op de omvormer. In grotere systemen kunnen meer serieschakelingen worden aangesloten op stringomvormers. Als je van tevoren weet dat deze in de schaduw zal staan, kan je met micro omvormers werken. Dan heeft elk zonnepaneel zijn omvormer en zorgt het beschaduwde paneel er niet voor dat het rendement minder wordt. Systemen met micro-omvormers zijn wel duurder.
Interesse in zonnepanelen? Ontvang gratis offertes
Als je van plan bent om zonnepanelen te plaatsen hou je dus best rekening met de hoger vermelde factoren. Wil je het beste rendement uit je zonnepanelen halen? Laat je dan adviseren door professionals om te achterhalen hoe je de zonnepanelen het best plaatst voor een zo goed mogelijk rendement.
Vraag gratis vrijblijvende offertes via onderstaand formulier.