Inhoud
Hoe werkt een zonnepaneel?
Bij zonnepanelen wordt zonne energie omgezet in elektrische energie met behulp van zonnecellen. De meeste zonnecellen bestaan uit silicium (een soort halfgeleider).
Zonne energie kan elektronen vrijmaken in silicium. Deze wekt spanning op in de zonnecel. Door meerdere zonnecellen in het zonnepaneel aan te sluiten, kan er elektriciteit gaan stromen.
Opbouw van een zonnepaneel
De zonnepanelen van elke fabrikant worden op verschillende manieren gemaakt maar de werking en structuur zijn hetzelfde. Het zonnepaneel bestaat van boven naar beneden uit de volgende zes lagen:
- Aluminium frame houdt de verschillende lagen bij elkaar
- Veiligheidsglas om zonnecellen te beschermen
- Kunststof laag die zonnecellen beschermt tegen water
- Zonnecellen die zonne-energie opvangen
- Nog een plastic laag voor bescherming aan de achterkant
- 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 kunnen we neerleggen in 4 stappen, namelijk:
Stap 1: Energie van de zon als basis
Zonne-energie is een groene energie, net als windenergie en waterenergie. Zonne energie is praktisch onuitputtelijk, daarom kan het duurzame energie worden genoemd. Want zonne-energie wordt gehaald uit 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 mee te pikken, zijn de zonnepanelen op het zuiden gericht.
Om het rendement verder te verbeteren kunnen zonnepanelen het beste onder een hoek van 36 graden worden geplaatst. Ook zonder deze ideale omstandigheden kunnen uitstekende rendementen worden behaald.
Stap 3: Zonne-energie omzetten naar elektriciteit
De energie die door zonnecellen wordt verzameld, noemen we “gelijkstroom”, die momenteel thuis niet als elektrische energie kan worden gebruikt. Thuis gebruiken we wisselstroom. De omvormer zet de geproduceerde gelijkstroom om in wisselstroom.
Door batterijen toe te voegen aan het zonne-apparaat kan deze wisselstroom ook worden opgeslagen. Zo kun je ook ’s nachts of bij laagstaande zon jouw eigen groene stroom gebruiken en word je minder afhankelijk van de elektriciteitsleverancier.
Stap 4: Elektriciteit terug- of bijleveren
Als je groene stroom produceert die minder is dan de verbruikte stroom, kan je de 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.
De teruggeleverde energie wordt in mindering gebracht op jouw energierekening. Heb je aan het eind van het jaar meer geproduceerd dan je verbruikte? Dan kun je het geld terugkrijgen van je energieleverancier. De kosten kunnen variëren van 0,04 euro tot 0,12 euro per kWh. Het is daarom verstandig om na te gaan hoeveel jouw energieleverancier je per kWh betaalt.
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 dat van het eerste jaar. Bij het berekenen van de kosten en baten van zonnepanelen is hiermee rekening gehouden.
Invloedsfactoren op de werking van de zonnepanelen
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 rekening moet houden 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.
M.a.w. 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 zonnepaneelsysteem 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.
Hoe werken zonnepanelen in de winter?
Een veel voorkomende vraag is of de zonnepanelen ook in de winter kunnen werken. 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.
Hoe werken zonnepanelen in de avond?
Omdat ’s avonds de zon niet schijnt en de fotovoltaïsche cellen in zonnepanelen zonlicht nodig hebben, zal je in de nacht geen energie kunnen opwekken met zonnepanelen. Je krijgt in dit geval stroom van de energieleverancier.
Hebben zonnepanelen zin als je overdag niet thuis bent?
Als je overdag niet thuis bent, kan je de opgewekte energie niet gebruiken. Er zijn hier echter wel oplossingen voor: zo kan je een thuisbatterij aanschaffen, om zo de opgewekte energie op te slagen en later te gebruiken. Je kan bijvoorbeeld ook je elektronische huishoudtoestellen (bv. wasmachine) instellen zodat deze overdag draaien.
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.
Tip: ontdek wat waterstof zonnepanelen zijn: voordelen, werking en prijzen!
Interesse in zonnepanelen? Ontvang gratis offertes
Als je van plan bent om zonnepanelen te plaatsen moet je dus rekening houden met de invloedrijke 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 om het beste rendement te halen.
Vraag gratis en vrijblijvend offertes aan via onze offerteservice en ontvang tot 5 gratis offertes.
