Energie besparen met zonnepanelen

Zonne-energie is het omzetten van zonlicht naar een bruikbare vorm van energie bv. elektriciteit. Met behulp van zonnecellen wordt zonlicht omgezet naar elektriciteit voor toepassingen in woonhuizen, zomerhuisjes en caravans, kantoorgebouwen, schuren en boerderijen, maar ook in bijvoorbeeld rekenmachines, praatpalen, lichtboeien en waterpompen. Zonne-energie is beter voor het milieu en duurzamer dan energie uit aardgas of steenkool. Bij de productie van zonne-energie komen geen schadelijke stoffen in de atmosfeer in tegenstelling tot het verbranden van aardgas of steenkool. Weten of zonnepanelen nuttig zijn voor jouw situatie? Vraag een energierapport aan in Zwolle of schakel een energieadviseur in Deventer of Delft in voor meer info.

Wat zijn zonnepanelen eigenlijk?

Een zonnepaneel systeem is een systeem van één of meerdere zonnepanelen die via een omvormer (inverter) direct aan het elektriciteitsnetwerk zijn gekoppeld. Alle energie die de zonnepanelen opwekken is direct te gebruiken. Een zonnepaneel systeem bestaat uit aan elkaar gekoppelde zonnepanelen, montagemateriaal, een omvormer en elektriciteitsbedrading. Afhankelijk van de grootte van het systeem wordt er ook een extra groep aangesloten in de meterkast. Hieronder vind je meer informatie over de afzonderlijke onderdelen. 

Wat is een zonnepaneel
De begrippen zonnestroom-paneel, zonnepaneel, zonnemodule en PV-paneel zijn synoniemen van elkaar. Een zonnepaneel bestaat uit een glasplaat en een kunststof plaat met hier tussen in een aantal in serie geschakelde zonnecellen. Een standaard silicium zonnepaneel bestaat uit 60 zonnecellen. Elke cel afzonderlijk levert een kleine hoeveelheid elektriciteit.

Wat is een zonnecel?
Een zonnecel is een zeer dun plakje materiaal dat zonlicht omzet in gelijkstroom. Zonnecellen worden gemaakt met verschillende soorten materiaal. Het meest gebruikte materiaal heet polykristallijn silicium, de opvolger van monokristallijn silicium.

Wat is een omvormer?
Een omvormer is een apparaat dat spanning kan veranderen (van gelijkspanning naar wisselspanning). De spanning van zonnepanelen is gelijkspanning, terwijl de spanning van het elektriciteitsnet wisselspanning is. Een omvormer is nodig om de gelijkspanning om te zetten naar bruikbare wisselspanning. Duitsland ligt voorop in omvormers en daarom staan de omvormers uit Duitsland het best aangeschreven. SMA (voor grotere systemen) en Mastervolt (voor kleinere systemen) zijn gerenommeerde merken. De verschillende merken hebben een verschillende rendement bij het omzetten van spanning en een verschillende levensduur. Hoge kwaliteit omvormers hebben een rendement van 98% en een levensduur van 10 jaar, maar goedkopere vaak Chinese omvormers halen een veel lager rendement en zijn ook eerder aan vervanging toe.

Wat voor montagemateriaal heb ik nodig?
Montagemateriaal is bedoeld om de zonnepanelen op het dak vast te maken. Voor een schuin dak is een ander montagemateriaal nodig dan voor een plat dak. Bij een schuin dak worden de zonnepanelen over de dakpannen heen gelegd, terwijl er bij een plat dak een constructie wordt gebouwd waarbij de zonnepanelen in een bepaalde hoek naar de zon worden gericht.

Is een accu noodzakelijk?
Er zijn twee soorten systemen: systemen met accu’s, waarin de opgewekte stroom wordt opgeslagen (autonome systemen) en systemen waarbij de opgewekte stroom wordt omgezet in 230V wisselstroom, gelijk aan de stroom van het elektriciteitsnet (netgekoppelde systemen). Bijna alle zonnepanelen op woonhuizen zijn netgekoppeld. Deze hebben geen accu’s nodig.

Hoe werken zonnepanelen?

Het zonnepaneel systeem is een interactie tussen de zonnepanelen, de omvormer, het energieverbruik en energie teruglevering aan het net. Op zonnige dagen zult u direct elektriciteit van uw systeem gebruiken. Indien u niet thuis bent wordt deze elektriciteit terug geleverd aan het elektriciteitsnet en levert het u geld op. In de avond of als de zon niet schijnt, gebruikt u elektriciteit van het net. De teruggeleverde en gebruikte elektriciteit worden aan het eind van het jaar verrekend.

Hoe werkt een zonnepaneel?
Een zonnepaneel bestaat uit vele aan elkaar geschakelde zonnecellen. Elke zonnecel levert een klein beetje energie, en vele beetjes samen leveren genoeg stroom voor een lamp of apparaat of een heel huishouden. Via een omvormer wordt de opgewekte elektriciteit van de panelen omgezet naar bruikbare elektriciteit.

Hoe werkt een zonnecel?
Een zonnecel bestaat uit een halfgeleider en een stof die onder invloed van zonlicht elektronen loslaat. Het samenspel hiertussen maakt elektrische stroom. Een halfgeleider is een stof die elektrische stroom maar in één richting doorlaat. De halfgeleiders die in veel zonnepanelen worden toegepast zijn dunne plakjes siliciumkristallen, waarin wat fosfor- en boriumatomen zijn ingebouwd. Zowel fosfor als borium hebben vier elektronen nodig om een chemische verbinding met silicium te maken. Het fosforatoom heeft echter vijf elektronen in de aanbieding en borium maar drie. Borium pikt dan een elektron van fosfor af om er ook vier te hebben. Als het fosfor allemaal in de bovenste helft van het kristal zit en het borium in de onderste, dan loopt er heel even een stroompje elektronen van boven naar beneden totdat alle boriumatomen voorzien zijn. Voor elektriciteit moet dit stroompje continue op gang worden gehouden. Onder invloed van zonlicht worden uit de siliciumatomen elektronen losgemaakt, waardoor er een elektronenbron ontstaat. Dit heet het foto-elektrisch effect. Door het foto-elektrisch effect gaan er losse elektronen door het kristal bewegen, echter maar één bepaalde kant op omdat het een halfgeleider is. Als de onderkant en bovenkant van het kristal buitenom met een koperdraad worden verbonden, gaat de elektrische stroom rondlopen en dan heb je elektriciteit!

Hoe werkt een omvormer?
Een omvormer is een elektronisch apparaat dat de invoer spanning van een bepaalde spanning naar een andere spanning kan omvormen. Een omvormer kan dus de opgewekte gelijkspanning van de zonnepanelen omvormen naar wisselspanning, zodat deze bruikbaar wordt voor de apparaten in je huis.

Welke soorten zonnepanelen zijn er op de markt?

Momenteel zijn de monokristallijn silicium panelen en polykristallijn silicium panelen het meest verkocht in de markt (80-90%). Daarnaast zijn er de dunnelaag panelen met een lager rendement dan de silicium panelen (10%) en combinatie technologieën als HIT ‘Heterojunction with Intrinsic Thin layer’ (<1%). Overige technologieën zijn concentrators, deze concentreren het zonlicht door middel van parabolische spiegels, en organische panelen (<2%).

Wat is het rendement van een zonnepaneel?
Het rendement wordt berekend naar het percentage zonnestraling dat het zonnepaneel omzet naar bruikbare elektriciteit. Het rendement verschilt per gebruikte technologie: monokristallijn silicium panelen op 15,5%-16,5%, polykristallijn silicium panelen op 14,5%-15,5%, dunne laag op 12,5% en combinatie technologie HIT ‘Heterojunction with Intrinsic Thin layer’ op 19%.

Hoe groot is een zonnepaneel?
Er zijn verschillende type zonnepanelen voor verschillende toepassingen op de markt. Echter het standaard zonnepaneel gemaakt van silicium zonnecellen, wordt geleverd in twee afmetingen 1,65m x 0,99m en 1,58m x 0,81m. Monokristallijn zonnepanelen komen standaard in de afmetingen 0,81m (B) x 1.58m (L) met wattages tussen de 180 en 220 Watt. En polykristallijn zonnepanelen standaard in de afmetingen 0,99m (B) x 1,65m (L) met wattages tussen de 230 en 260 Watt. De dunne laag zonnepanelen worden vaak op aanvraag afgemeten en geleverd.

Hoe zwaar is een zonnepaneel?
Een zonnepaneel van 1,5m² weegt ongeveer 18 kg. Met een beetje extra gewicht voor het montagemateriaal komt dat neer op ongeveer 13 kg per m². Voor een pannendak is dit absoluut geen probleem. Het gewicht aan pannen alleen al bedraagt ongeveer 50kg/m². Daar komt nog het eigen gewicht van de dakconstructie bij, onderdak, isolatie en eventueel binnen afwerking. Bovendien heeft een pannendak een ruime marge voor wind- en sneeuwbelasting.

Plat dak
Bij een plat dak komt er meer bij kijken. Om te voorkomen dat de panelen verschuiven bij hevige wind is er extra ballast nodig. Een richtwaarde is hierbij 100kg per m² paneel. Zo komt een systeem van 4kWp overeen met een totaal gewicht van ongeveer 3500kg (3,5 ton). De gemiddelde dakbelasting per m² is echter een factor 3 lager omdat het zonnepaneel systeem verspreidt is opgesteld waarbij 1/3 van het dakoppervlakte effectief gebruikt wordt. Het is aan te raden om een stabiliteitstudie uit voeren indien u een groot zonnepaneel systeem op een plat dak wilt plaatsen. Wij helpen u graag om in contact te komen met gespecialieerde installateurs op dit gebied.

Verschillende technologieën panelen
Bij monokristallijn silicium is de atoomstructuur van het basismateriaal opgebouwd als één kristal. Bij polykristallijn silicium wordt het gesmolten silicium in mallen gegoten. Daardoor is het blok (ignot) niet één kristal, maar is het “gevlekt” met verschillende stukken kristalstructuur. Dunne laag panelen worden uit een pers gerold met verschillende materialen zoals cadmium, indium, gallium, selenide, telluride en koper. Het HIT paneel bestaat uit dunne kristallijn silicium omringd met hoge kwaliteit ultra-dunne amorfe silicon lagen. Zonnepanelen zijn blauw of zwart van kleur.

Eigenschap	monokristallijn	polykristallijn	dunne film
Rendement	15,5% – 16,6%	14,5% – 15,5%	8% – 12,5%
Vermogen	150 – 200Watt	230 – 300Watt	2 – 150Watt
Afmetingen	0,81 x 1,58 m	0,99 x 1,65 m	Op aanvraag
Technologie	Één kristal Silicium	Ignot blok Silicium	Cadmium; Indium; Gallium; Selenide; Telluride; Koper
Gewicht	18-20kg	18-20kg	Afhankelijk van aanvraag; lichter dan silicium

Is mijn dak wel geschikt?

Afhankelijk van het type dak en de oriëntatie van het dak leveren uw zonnepanelen elektriciteit op. Er zijn slechts enkele voorwaarden waaraan uw dak in elk geval moet doen. Uw dak moet niet op het noorden zijn gericht en er moeten geen grote schaduw plekken op uw dak vallen. Hieronder staat een aantal eigenschappen uitgelegd die invloed hebben op de prestaties van uw zonnepanelen.

Moet mijn dak op het zuiden staan?
De zonnepanelen halen maximaal rendement als deze op het zuiden zijn gericht. Het rendement is ongeveer 15% lager als het systeem op een plat dak naar het oosten of westen is gericht. Echter in een dak opstelling waarbij de panelen oost/west zijn opgesteld kunnen er meer panelen worden gebruikt omdat de hellingshoek kleiner is en er dus minder ruimte tussen de panelen nodig is. Bij een plat dak is zo ook in een oost/west-opstelling voldoende rendement te behalen.

Wat is de invloed van de hellingshoek van mijn dak?
Als de hellingshoek tussen 45° en 50° ligt, wordt het rendement van de modules bij installatie in zuidelijke richting met enkele procenten verminderd. De ideale hellingshoek is 36°.

Mag er schaduw op een zonnepaneel vallen?
Een van de voorwaarden om een zonnepaneel optimaal te laten werken is dat er geen schaduw opvalt. De zonnecellen zijn in serie geschakeld, wat betekent dat, als er één cel niet meer werkt, het hele paneel geen stroom meer levert.

Kan ik zelf een zonnepaneel op mijn dak installeren?
Het is niet aan te raden zelf zonnepanelen op uw dak te gaan installeren. Dit kan je beter overlaten aan een gespecialiseerd bedrijf.

Wat als de zon niet schijnt?
Een zonnepaneel werkt ook als de zon niet schijnt doordat er zowel direct als diffuus licht bestaat. Diffuus licht is zonlicht dat de aarde niet direct bereikt, bijvoorbeeld wanneer het bewolkt is, maar wordt geabsorbeerd en weerspiegeld door de atmosfeer. De elektriciteitsopwekking is het hoogst bij helder weer.

Zonne-energie in Nederland

Is zonne-energie in Nederland wel zinvol? Dat is een vraag die je wel eens hoort. Nederland krijgt ongeveer 1000 kWh/m2 per jaar aan zonlicht. Doordat zonlicht bestaat uit direct licht en diffuus licht levert een zonnepaneel ook energie als de zon niet direct schijnt. Gemiddeld genomen levert een zonnepaneel met een vermogen van 250 Wp een factor 0.9 aan elektriciteit op. Deze factor houdt onder andere rekening met het rendement van een zonnepaneel en de rendementsverliezen door temperatuur stijging en vervuiling van het paneel. Een zonnepaneel van 250 Wp levert dan 225 kWh/jaar op. Zonne-energie in Nederland is dus wel degelijk zinvol.

Waar is de factor 0.9 op gebaseerd?
Het Wattpiek van een zonnepaneel is berekend op laboratorium testresultaten onder optimale omstandigheden. Dat wil zeggen bij een zoninstraling van 1000 W/m2, 25°C, een druk van 1,5 bar en geen windsnelheid. Dit betekent dat, als op een dag de zon 8u schijnt met deze omstandigheden, het paneel 250Wp * 8u = 2000 Watt zou opbrengen. Echter in de praktijk gelden er andere omstandigheden. Zo schijnt in Nederland de zon 200 dagen per jaaren rond de 6u per dag met een instraling van 800 W/m2. Daarnaast stijgt de temperatuur van de zonnecel ook snel boven de 25°C op warme dagen, waardoor het rendement afneemt.

Het rendement van zonnepanelen wordt beïnvloedt door verschillende factoren
Er zijn dus verschillende factoren die de geproduceerde vermogen van een zonnepaneel beïnvloeden. Naast het soort paneel, de zonne-instraling en de temperatuur treden er ook rendementsverliezen op door het omzetten van de gelijkspanning naar wisselspanning bij de omvormer. Viezigheid uit de omgeving kan ook nog van invloed zijn op de uitkomst. Met alle factoren rekening gehouden, geeft een standaard silicium zonnepaneel in Nederland gericht op het zuiden gemiddeld 0,9x het Wattpiek vermogen aan elektriciteit uitgedrukt in kWh.