Zonnepanelen

Hoe werken zonnepanelen

De zon stuurt een oneindige hoeveelheid energie naar de aarde. Zonnepanelen zetten een beetje van die energie om in stroom. Hieronder lees je hoe dat kan.

Al in 1839 ontdekte de Franse natuurkundige Becquerel dat het mogelijk is om elektriciteit op te wekken uit zonlicht. Dit heet het photovoltaïsch effect. In de meeste systemen wordt hiervoor silicium (een halfgeleider) gebruikt. Energie van de zon kan elektronen losmaken in het silicium. Hierdoor ontstaat spanning in een zonnecel. Door meerdere zonnecellen achter elkaar te schakelen in een zonnepaneel kan er stroom gaan lopen. Voor het opwekken van stroom hebben zonnepanelen niet per se direct zonlicht nodig. Ook op een bewolkte dag levert een zonnecel elektriciteit.

 Zonnepanelen houden niet van schaduw

De belangrijkste beperking voor zonnepanelen is schaduw. Als je dak een aanzienlijk deel van de dag in de schaduw ligt, zal de opbrengst van zonnepanelen minder zijn. De rondlopende stroom is ook de reden waarom schaduw de opbrengst van een set zonnepanelen verlaagt. In de cel waarop schaduw valt zal minder stroom lopen, waardoor de elektronen niet meer rondlopen. Zo is in een serie geschakeld systeem de stroomketen in feite zo productief als zijn zwakste (beschaduwde) schakel. Je kunt schaduw dus het beste vermijden!

Dus zodra schaduw valt op één van de panelen is in de meeste schakelingen (serie) de opbrengst van het hele systeem verlaagd. In zo’n situatie moet je gebruik maken van optimizers of micro omvormers om de opbrengst op maximaal niveau te houden. Dit maakt de installatie wel een stukje duurder. Waardoor de terugverdientijd iets oploopt.

Ook als uw dak niet zuid georiënteerd is bijvoorbeeld oost of west georiënteerd heeft het zeker zin om zonnepanelen toe te passen. Maak dan ook gebruik van  micro-omvormers. Daarbij heeft ieder paneel zijn eigen omvormer en zorgt een beschaduwd paneel er niet voor dat het gehele systeem minder produceert. Een andere oplossing voor deze situatie is om MPP (Maximum Power Point)-trackers (ook wel ‘power optimizers’ genoemd) aan elk afzonderlijk paneel te koppelen. Dat is een klein kastje dat ervoor zorgt dat dat de stroom en de spanning van het zonnepaneel een optimale verhouding houden. Zo wordt de opbrengst van het paneel maximaal benut. Soms zijn power optimizers geïntegreerd ín het paneel. Ze zijn meestal goedkoper dan micro-omvormers.

 Zonnepanelen houden niet alleen van het zuiden

Een optimaal liggend zonnepaneel ontvangt ongeveer duizend zonuren per jaar en produceert daarmee jaarlijks 0,875kWh per wattpiek.  De opbrengst van zonnepanelen is het grootst als ze onder een ideale hoek (35 à 40 graden) op het zuiden gericht liggen. Bij ligging op het oosten of westen is de opbrengst bij deze hellingshoek ongeveer 15 procent lager en op het noorden is die 40 procent lager.

Het financieel rendement bij een oriëntatie op het noorden is te vergelijken met een rente van 4 procent op een spaarrekening. Bij een oost/west oriëntatie is het financieel rendement te vergelijken met een rente van 5 procent op een spaarrekening. Bij panelen die zijn georiënteerd op het zuiden is dit ook 5 procent.

De onderstaande tabel geeft je een idee van de opbrengst van zonnepanelen onder verschillende hoeken met verschillende oriëntaties. Op een plat dak kun je zonnepanelen in principe in iedere richting en onder iedere hoek leggen. De tabel geeft de opbrengstwaarden in procent naar helling en richting, 100 procent is optimaal. De opbrengst van zonnepanelen is het grootst als ze onder een ideale hoek (35 à 40 graden) op het zuiden gericht liggen.

 

Richting van panelen

 

Helling

10°20°36°50°60°70°85°
West90908580757065
Zuidwest959510095908580
Zuid95100100100959080
Zuidoost95959595908580
Oost90908580757065
Noordoost85807060555045
Noord85756050454035
Noordwest85807060555045

 Watt? Watt-piek!

Net als bij alle elektrische apparaten staat ook het vermogen van zonnepanelen uitgedrukt in watt. De productie van elektriciteit is niet gelijkmatig doordat de hoeveelheid zonlicht steeds verandert. Daarom staat bij zonnepanelen het maximale vermogen aangegeven: watt-piek (wp). Dit vermogen wordt vastgesteld in een testomgeving bij een standaardtemperatuur en -belichting.

Bij het berekenen van de werkelijke opbrengst, gebruiken we software programma’s om de waarden voor Nederlandse omstandigheden te combineren met de hellingshoek en windrichting van het paneel in uw situatie.

Kleur panelen Zwart of  blauw 

De meeste zonnepanelen op de Nederlandse markt zijn van monokristallijn silicium (zwarte panelen) of polykristallijn silicium (blauwe panelen). De verdeling is ongeveer half om half. De opbrengst van blauwe en zwarte panelen is in de praktijk ongeveer gelijk. Veel mensen kiezen voor zwarte panelen omdat ze die mooier vinden. Blauwe panelen zijn meestal iets goedkoper.

Na drie jaar al milieuwinst

Door zelf zonne-energie op te wekken help je het klimaat te beschermen. Bij het opwekken van elektriciteit in een zonnepaneel komen namelijk geen milieuvervuilende stoffen of broeikasgassen vrij.

Wel is er voor de productie van de panelen energie nodig uit fossiele brandstoffen en daarbij komt CO2 vrij. Maar na 3 jaar elektriciteitsproductie heeft een zonnesysteem net zoveel energie opgewekt, als er nodig was bij de productie van het systeem. Zonnepanelen gaan zeker 25 jaar mee; de rest van de 22 productieve jaren is elke opgewekte kWh netto milieuwinst.

Opbrengst van zonnepanelen verschilt per maand

Door het jaar heen verschilt de opbrengst van zonnepanelen flink. Dit heeft te maken met het verschil in stralingsintensiteit per maand. Zonnestraling in de zomer is sterker dan in de winter en heeft daardoor een hogere stralingsintensiteit. Zonuren in de zomer dragen daarom meer bij aan de opbrengst van zonnepanelen dan de zonuren in de winter.

Onderstaande grafiek toont hoeveel er per maand wordt opgewekt van de totale jaaropbrengst van zonnepanelen.