De Werking van zonnepanelen



Zonnepanelen worden nog wel eens vergeleken met zonnecollectoren terwijl dit toch een hele andere techniek is. Zonnecollectoren dienen om water te verwarmen en op te slaan. Zonnepanelen wekken elektriciteit op. Deze elektriciteit wordt opgewekt in een zonnecel. Een zonnepaneel bevat meerdere van deze zonnecellen die licht omzetten in elektriciteit. Deze elektriciteit is niet zomaar bruikbaar en wordt in een omvormer omgezet in bruikbare elektriciteit. Om tot een optimale prestatie van het systeem te komen moeten de zonnepanelen met hun vele eigenschappen afgestemd worden op de situatie en de bijbehorende omvormer. In dit rubriek zullen wij de werking en toepassing van zonnepanelen nader toelichten.


De Zonnecel

Een zonnecel wordt gemaakt van een halfgeleidermateriaal dat electriciteit oplevert zodra er licht op valt. Voor de huidige zonnecellen is silicium het meest gebruikte materiaal. Met silicium kunnen verschillende type's zonnepanelen gemaakt worden bijvoorbeeld monokristallijn en polykristallijn zonnecellen.


Overzicht van een PV-installatie

Een PV-installatie bestaat uit diverse onderdelen. In het kort bestaat deze uit zonnepanelen, montagesysteem voor de panelen, bekabeling, een omvormer en aansluiting op het elektriciteitsnet. Het hart van de pv-installatie is de omvormer. Om deze reden is het belangrijk om hiervoor kwaliteit te kiezen. Wij berekenen de juiste omvormer in een speciaal programma om zo het maximale uit een pv-installatie te halen.


De factoren die een rol spelen

Er zijn verschillende factoren van invloed op de werking van een PV-installatie. Ze spelen allemaal een rol in de prestatie van het hele systeem en daarom belangrijk om goed aandacht aan te schenken.


Temperatuur: Het klinkt raar maar een zonnepaneel werkt het best bij een koude temperatuur. Dit verschijnsel is jammer want hoe meer de zon schijnt hoe warmer het natuurlijk wordt. Op een zomerdag wanneer de zon fel schijnt kan dit verlies wel oplopen tot 10%. Belangrijk is dus dat de panelen goed kunnen ventileren om de overtollige warmte goed af te kunnen voeren. In Nederland schijnt de zon niet altijd op volle sterkte en daarom wordt er een gemiddeld verlies van zo'n 8% over het gehele jaar gerekend.


Schaduwval: Schaduw kan de opbrengst van een pv-systeem flink onderuit halen. Belangrijk is daarom goed te bekijken of er ook schaduwval op de panelen voordoet, en dan met name in de zomer. In de wintermaanden is dit niet heel erg omdat de energie van de zon dan om z'n minst is. Voor paneelopstellingen op het platte dak is het belangrijk dat de panelen niet in elkaars schaduw staan.


Daglicht: Daglicht bestaat uit direct zonlicht en indirect, diffuus licht. Direct zonlicht heeft meer energie dan indirect licht. Een zonnepaneel geeft dus meer elektriciteit als het optimaal op de zon is gericht. Hoe meer zonlicht, des te meer spanning vrijkomt in de zonnecellen en dus hoe hoger het rendement van de installatie. ’s Morgens, ’s avonds, bij mist of dikke bewolking zijn de prestaties weliswaar lager, maar ook dan produceren zonne-energie installaties nog steeds elektriciteit. 


Oriëntatie van het zonnepaneel: De opbrengst  van een zonnepaneel hangt af van de instraling die het zonnepaneel op kan vangen. Die wordt niet alleen bepaald door de intensiteit van het invallend licht, maar ook van de hellingshoek, temperatuur en oriëntatie van een zonnepaneel. Van belang hierbij zijn de hellingshoek en de oriëntatie. Aangezien de zon en de aarde draaien, verschilt de optimale situering per locatie. In Nederland wordt de maximale opbrengst op jaarbasis gehaald met een paneel dat recht op het zuiden is gericht onder een hoek van 36°.


Reflectie: Door reflectie van de zon op de panelen gaat gemiddeld 3% verloren. Wel worden er tegenwoordig panelen ontwikkeld met speciaal glas en anti-reflectie coating waardoor dit verlies tot een minimum wordt gebracht.