Hoe werken zonnepanelen

In de meeste gevallen zijn de cellen in zonnepanelen gemaakt van silicium. Door de invloed van licht wordt er een elektrische lading opgewekt in de silicium cellen. De elektrische lading wordt vervolgens omgezet in stroom. Maar hoe werken zonnepanelen nou precies? En wat heeft invloed op het rendement van de zonnepanelen? In dit artikel wordt uitgelegd hoe zonnepanelen werken en wat invloed heeft op het rendement van de zonnepanelen. Na het lezen van dit artikel weet je hoe zonnepanelen werken en uiteindelijk zorgen voor een lagere energierekening.

1. Hoe zonnepanelen werken

Allereerst hebben zonnepanelen licht nodig om energie op te wekken. Door het licht ontstaat er spanning in de zonnecel. Doordat er meerdere zonnecellen achter elkaar geschakeld zijn kan er stroom doorheen. Bovenop de cel ontstaat een positieve lading en onderop de cel ontstaat een negatieve lading. Een omvormer zet deze stroom vervolgens om in wisselstroom die gebruikt kan worden door apparaten in de woning. In het onderstaande deel van deze blog wordt uitgelegd wat invloed heeft op de zonnepanelen en later wordt verder ingegaan op de omvormer.

1.1 De invloed van schaduw

Schaduw benadeelt de opbrengst van een set zonnepanelen. De rondlopende stroom is afhankelijk van gelijke spanning. Dit betekent dus dat als een deel van het zonnepaneel in de schaduw staat dit de gehele zonnepaneel beïnvloedt. Het is zelfs zo dat als er in een zonnepanelen systeem één zonnepaneel in de schaduw staat de opbrengst van het hele systeem lager wordt. Alle zonnepanelen in een systeem leveren dan zoveel energie als het slechtst presterende zonnepaneel.

1.2 Gebruik maken van micro-omvormers of optimizers

Wanneer het zeker is dat een deel van de zonnepanelen in de schaduw staat is het mogelijk om micro-omvormers of optimizers te gebruiken. Bij het gebruik van micro-omvormers heeft elk zonnepaneel zijn eigen omvormer met een bepaalde spanning. Hierdoor is een slecht presterend zonnepaneel minder erg en zorgt het voor een beter presterend zonnepanelen systeem. Micro-omvormers zijn helaas best prijzig waardoor een zonnesysteem met micro-omvormers een stuk duurder uitpakt.

Naast micro-omvormers is het ook mogelijk om power optimizers te gebruiken. Een power optimizer is te koppelen aan elk individueel zonnepaneel. De kosten van optimizers is vaak iets lager dan het gebruik van micro-omvormers.

1.3 Het aantal wattpiek van een zonnepaneel

Het vermogen en de output van een zonnepaneel wordt mede bepaald door het aantal wattpiek van het zonnepaneel. Hoe hoger de wattpiek, hoe hoger de maximale opbrengst onder ideale omstandigheden. Het aantal wattpiek in combinatie met de hoeveelheid zonnepanelen bepaalt mede hoeveel kWh er geproduceerd wordt in een zonnepanelensysteem.

De meeste zonnepanelen hebben een afmeting van 165 x 100cm. Het aantal wattpiek van een zonnepaneel met een afmeting van 165x100cm varieert tussen de 260 en 350 wattpiek. Door technologische ontwikkelingen worden zonnepanelen steeds beter en stijgt de wattpiek per zonnepaneel. Op dit moment hebben de beste zonnepanelen een vermogen van 400 wattpiek. Dit is aanzienlijk hoger dan enkele jaren geleden en het vermogen per zonnepaneel zal naar verwachting in de toekomst steeds hoger worden.

1.4 Type zonnepanelen

De meeste zonnepanelen in Nederland zijn gemaakt van silicium. Dit zijn zwarte of blauwe panelen. De laatste jaren zijn er steeds meer zwarte panelen omdat men deze doorgaans iets mooier vindt dan blauwe zonnepanelen. Qua opbrengst zijn beide panelen ongeveer gelijk en qua prijs zijn de blauwe zonnepanelen heel iets goedkoper. Naast zwarte en blauwe zonnepanelen zijn er zonnepanelen in andere kleuren; alleen is de opbrengst hiervan kleiner.

Tegenwoordig zijn ongeveer 4 procent van alle zonnepanelen dunne-film-panelen. Deze panelen zijn flexibel en daardoor te gebruiken op verschillende materialen. Denk bijvoorbeeld aan muren of ongelijke oppervlaktes. Dunne-film-panelen zijn qua techniek een stuk verder ontwikkeld dan de standaard zonnepanelen, alleen zijn deze wel een stuk duurder. Hierdoor wordt deze techniek van zonnepanelen nog niet heel veel aangeboden omdat de standaard silicium panelen financieel een stuk aantrekkelijker zijn.

1.5 De invloed van temperatuur op de zonnepanelen

Iets wat onlogisch lijkt maar bij hogere temperaturen wordt de opbrengst van zonnepanelen steeds lager. De opbrengst van de zonnepanelen daalt bij iedere graad die het paneel warmer is. Het is belangrijk dat er voldoende lucht achter de zonnepanelen langsloopt. Hierdoor wordt het paneel minder snel warm wat het rendement ten goede komt.

Ook een omvormer werkt steeds minder goed naarmate het warmer wordt. Daarom is het belangrijk dat de omvormer op een koelere plek geplaatst wordt. Verder kan een koele luchtstroom zorgen voor goed rendement van de omvormer.

1.6 De hoek en locatie van de zonnepanelen

Zonnepanelen hebben het meeste rendement als deze op het zuiden geplaatst worden. Wanneer zonnepanelen richting het zuiden geplaatst worden hebben ze doorgaans het langste kans om zonlicht op te vangen. In deze gevallen is het dus handig om een dak gericht op het zuiden te hebben.
Naast de richting van de zonnepanelen is de hoek van de zonnepanelen ook belangrijk. Optimaal is een hoek van tussen de 10 en 40 graden. De exacte optimale hoek is afhankelijk van de ligging. Op het zuiden is een ideale hoek 33-36 graden. Zonnepanelen op het oosten of westen hebben idealiter een hoek van 12-14 graden.

1.7 Onderhoud van zonnepanelen

Het plaatsen en onderhouden van zonnepanelen is erg eenvoudig. Zonnepanelen zijn namelijk onderhoudsarm. Periodiek 1 keer per jaar of per 2 jaar zou je de zonnepanelen kunnen schoonmaken om eventuele aanslag te verwijderen. Zonnepanelen op daken of die schuin liggen worden schoongemaakt door de regen die eventuele aanslag afspoelt. Ook op platte daken worden zonnepanelen vaak schuin geïnstalleerd zodat de zonnepanelen tijdens regenachtige dagen schoonspoelen. Het is tegenwoordig zelfs mogelijk om zonnepanelen op dakkapellen te plaatsen.

1.8 Afnemende opbrengst van de zonnepanelen

Het rendement en opbrengst van zonnepanelen neemt naar verloop van tijd steeds iets verder af. Per jaar wekken de zonnepanelen steeds iets minder stroom op. Per jaar is dit ongeveer een half procent. Dit betekent dat naar 30 jaar het rendement van de zonnepanelen zo’n 15% is afgenomen. Het afnemen van de opbrengst is erg afhankelijk van de kwaliteit van de zonnepanelen.

2. Een omvormer gebruiken is een cruciaal onderdeel van een zonnepanelen systeem

Nu alles uitgelegd is over hoe zonnepanelen werken is het natuurlijk nog belangrijk hoe de energie terecht komt in de meterkast of bij apparaten die stroom verbruiken. Een omvormer is een belangrijk onderdeel van hoe zonnepanelen werken. Zonder omvormer is het niet mogelijk om de opgewekte energie om te zetten naar spanning die teruggeleverd kan worden of gebruikt kan worden in apparaten.

2.1 De juiste spanning

Afhankelijk van de zonnepanelen wordt er een bepaalde spanning geleverd. Deze spanning kan verschillen van de spanning van het net of de apparaten. De spanning van het Nederlandse net is ongeveer 230 volt. Het is dus belangrijk dat de energie die opgewekt wordt met zonnepanelen ook deze spanning krijgt.
Niet in alle landen is de spanning gelijk. In veel Europese landen is de spanning 230 volt. Maar in bijvoorbeeld Amerika is de spanning 120 volt. Dit is belangrijk bij de aanschaf van de omvormer omdat deze in staat moet zijn om de spanning om te vormen naar de juiste spanning voor het Nederlandse net.

2.2 Van gelijkspanning naar wisselspanning

Bij gelijkspanning blijft de spanning constant en bij wisselspanning verandert de spanning van positief naar negatief (in Nederland 50 keer per seconde). Het verschil tussen gelijkspanning en wisselspanning is dat wisselspanning met name geschikt is om energie over te brengen over lange afstanden. Daarnaast is een bijkomend voordeel dat de wisselspanning eenvoudig om te zetten is. Het Nederlandse elektriciteitsnet gebruikt daarom wisselspanning.
Gelijkspanning wordt echter opgewekt door de meeste energiecentrales en dus ook via zonnepanelen. Om deze gelijkspanning om te zetten naar een wisselspanning is dus een omvormer nodig. Het is handig om de omvormer dicht bij de energiebron te hebben zodat er zo min mogelijk gelijkspanning verloren gaat voordat deze omgezet is naar wisselspanning.

2.3 De levensduur van een omvormer

Een omvormer heeft een andere levensduur in vergelijking met zonnepanelen. Een zonnepaneel gaat minimaal 25 jaar mee en een omvormer ongeveer 10 á 15 jaar. De levensduur van een omvormer verschilt echter wel aanzienlijk. Dit is afhankelijk van verschillende variabelen zoals koeling en kwaliteit van de gebruikte technieken.

Het is vooraf belangrijk om te bepalen waar de omvormer geplaatst wordt. Kan deze binnen het huis geplaatst worden dan heeft dit de voorkeur. Via een zolder kan makkelijker onderhoud worden gepleegd en is het ook veel veiliger om de omvormer te vervangen. Is de omvormer op het dak geplaatst dan moet er soms zelfs een stelling gebouwd worden om de omvormer te vervangen.

2.4 Micro-omvormers

Een micro-omvormer verschilt iets ten opzichte van een normale omvormer. Een micro-omvormer wordt direct geplaatst bij 1 of 2 zonnepanelen. De micro-omvormer brengt direct de wisselstroom van de zonnepanelen over op de juiste spanning. Het voordeel van micro-omvormers is dat deze ervoor zorgen dat alle zonnepanelen hun maximale rendement behalen. Met gebruik van één omvormer voor een geheel systeem is er een kans dat een zwakker zonnepaneel ervoor zorgt dat het rendement van de gehele installatie lager wordt.

2.5 Een eigen stroomgroep in de meterkast

De opbrengst van een zonnesysteem kan aardig oplopen bij meerdere zonnepanelen. Daarom is het verstandig om bij het plaatsen van meerdere zonnepanelen ervoor te kiezen om deze aan te sluiten op een eigen stroomgroep in de meterkast. Het zonnesysteem aansluiten op een eigen groep verkleint brandgevaar en de kans op kortsluiting.

3. De stroom komt in de meterkast

Nadat de energie opgewekt is in de zonnepanelen en omgezet is naar de juiste spanning kan de stroom geleid worden naar de meterkast. Vanuit de meterkast kan de stroom getransporteerd worden naar apparaten in de woning. Op momenten dat de zon schijnt zal er snel voldoende stroom worden opgewekt om de gehele woning van stroom te voorzien.

Op momenten dat de zonnepanelen meer elektriciteit opwekken dan wat er verbruikt wordt kan de stroom teruggeleverd worden aan het elektriciteitsnet. De elektriciteitsmeter loopt dan terug. Door middel van salderen wordt teruggeleverde elektriciteit verrekend. Deze energie wordt verrekend met het moment wanneer er te weinig elektriciteit wordt opgewekt en het net moet bijleveren.

Hoe zonnepanelen werken lijkt complex maar is voor experts erg eenvoudig. Wanneer je zonnepanelen gaat of wilt laten plaatsen is het belangrijk om de werking van een zonnepanelen systeem goed te begrijpen. Uiteindelijk draagt het plaatsen van zonnepanelen op daken aanzienlijk bij aan groene energie in Nederland. Als je zonnepanelen combineert met een groen energie contract weet je zeker dat ook de stroom die je eventueel extra verbruikt groen opgewekt wordt.

Bekijk hier de groenste energieleverancier

Of bekijk hier meer informatie over zonnepanelen