Zon​nepanelen

Werking

1. Principe

In een 'fotovoltaïsche' zonnecel wordt licht rechtstreeks omgezet in elektriciteit. Zonnecellen zijn dunne schijfjes of laagjes met speciale elektrische eigenschappen. De hoeveelheid stroom die ze produceren hangt af van het invallende licht.
Alle vormen van licht zijn bruikbaar, maar direct zonlicht levert wel de meeste energie.

Zonnecellen worden aan elkaar gekoppeld in grotere zonnepanelen (PV-modules). Daarin zitten de zonnecellen beschermd tussen een glasplaat aan de voorkant en een waterdichte kunststof folie aan de achterkant.

2. Hoeveel energie levert de zon?

De Belgische zon levert per jaar gemiddeld 1000 kWh per vierkante meter. Dat komt overeen met een vat olie van 100 liter. Op een zuidgericht dakvlak met een hellingshoek van 30° stijgt dit cijfer in Ukkel tot gemiddeld 1083 kWh per m2 per jaar. De ingestraalde zonne-energie varieert gedurende de dag en naargelang het seizoen.

Hoeveel stroom kunnen zonnepanelen leveren in Vlaanderen?

Een voorzichtig cijfer voor de jaarlijkse gemiddelde opbrengst in Vlaanderen is 850 kWh/kWp. Dat betekent dat een PV-systeem met een opgesteld vermogen van 1 kilowattpiek per jaar 850 kilowattuur zonnestroom produceert als wisselstroom (AC) na de omvormer. Een goed opgesteld PV-systeem met monokristallijne zonnepanelen kan uit de zon ongeveer 150 kWh wisselstroom per m2 per jaar halen. Het jaarlijkse gemiddelde verbruik van een Vlaams gezin bedraagt ongeveer 3500 kWh. Dat betekent dus dat 24 m2 zonnepanelen volstaan om over een volledig jaar het totale stroomverbruik van een gezin te dekken.

3. Hoe werkt fotovoltaïsche zonne-energie

Een zonnecel zet licht rechtstreeks om in elektriciteit. Deze gelijkstroom kan batterijen opladen of kleine toestellen rechtstreeks doen werken. Na omzetting in wisselstroom door de omvormer kan zonnestroom ook aan het elektriciteitsnet geleverd worden.


4. Hoe werkt een zonnecel

Een zonnecel bestaat uit een dun plaatje met aan de bovenzijde een negatieve lading en aan de onderzijde een positieve lading. Dit plaatje is gemaakt van halfgeleidend materiaal, meestal silicium, dat alleen maar goed geleidt als er licht op valt. Op dat moment ontstaat een elektrische spanning tussen de positief geladen onderkant en de negatief geladen bovenkant van de cel.

5. Hoe wordt zonnestroom nuttig gebruikt

Zonnecellen worden aan elkaar geschakeld in zonnepanelen of PV-modules. Bij lichtinval produceert het paneel een gelijkstroom. Deze stroom kan rechtstreeks kleine toestellen doen werken of een batterij opladen. Bij netgekoppelde fotovoltaïsche systemen zet een omvormer de gelijkstroom om in wisselstroom met dezelfde kwaliteit als de klassieke stroom van het distributienet. Daarmee kunnen alle elektrische toestellen op laagspanning werken.


6. Moeten zonnepanelen perfect naar het zuiden gericht staan

Een perfecte oriëntatie en helling is niet nodig: bij afwijkingen tot zuidoost of zuidwest en hellingshoeken van 20 tot 60 graden leveren zonnepanelen nog altijd 95% van het maximum. Dat komt door het grote aandeel van indirect zonlicht uit alle richtingen, waarin toch nog voldoende energie zit voor zonnecellen.

7.Netgekoppelde PV-systemen

Deze systemen hebben een omvormer die de gelijkstroom van de zonnepanelen omzet in wisselstroom met precies dezelfde eigenschappen als klassieke elektriciteit. De netkoppeling maakt het mogelijk om stroom uit te wisselen met het elektriciteitsnet. Op die manier kan het overschot van zonnestroom automatisch geleverd worden aan het net. Als de geproduceerde zonnestroom onvoldoende is om het interne verbruik te dekken ('s nachts of bij te weinig lichtinval), wordt automatisch stroom van het net aangekocht.

8. Autonome PV-systemen

Hier wordt de geproduceerde zonnestroom meestal opgeslagen wordt in een batterij, zodat het stroom verbruikende toestel los van een net kan werken. Niet alleen in ontwikkelingslanden zijn autonome systemen interessant. Ook bij ons is het soms te duur om een net aan te leggen, bijvoorbeeld voor een meettoestel in een natuurgebied. Vaak is het ook eenvoudig goedkoper om voor kleine toepassingen zoals parkeermeters autonome PV-systemen te gebruiken dan daarvoor telkens per meter een aansluiting op het net te maken.