Hoe Werken Zonnepanelen?

Met zonnepanelen wek je energie op. Dat weten we allemaal. Maar hoe werkt een zonnepaneel systeem eigenlijk precies?

Maar hoe werkt dit eigenlijk precies? In dit artikel lees je waaruit zonnepanelen bestaan, hoe ze werken en hoe de zonne-energie wordt omgezet in bruikbare elektriciteit in huis.

Hoe zijn zonnepanelen opgebouwd?

Een standaard (fotovoltaïsche) zonnepaneel bestaat uit zes lagen:

1. Een aluminium frame dat alle lagen bij elkaar houdt
2. Veiligheidsglas voor de bescherming van de zonnecellen
3. Plastic voor de waterdichtheid
4. Zonnecellen die de energie produceren
5. Plastic voor het beschermen van de achterkant
6. Een sterke achterplaat voor extra bescherming en isolatie

De zonnecellen zijn het functionele onderdeel van zonnepanelen. De rest dient vooral ter bescherming.

Bron foto: trinasolar.com

Zonnecellen

De zonnecellen bestaan uit silicium. Dit silicium wordt bij de productie gezuiverd en gesmolten.

Tijdens dit proces kunnen er:

• Polykristallijne zonnecellen;
• of monokristallijne zonnecellen gemaakt worden.

Het verschil tussen deze twee zit hem in het kristalliseren van de silicium na het smelten.

Je herkent deze twee soorten zonnecellen aan hun vorm. Ze zijn beide vierkant, maar monokristallijne zonnecellen hebben ronde hoeken.

Monokristallijne zonnecellen leveren betere opbrengsten op, al wordt het verschil steeds kleiner omdat het productieproces van polykristallijne zonnecellen steeds beter wordt.

Polykristallijn

Na het smelten, koelt het silicium weer af. Tijdens het afkoelen worden er kristallen gevormd. Hierbij kan je denken aan ijskristallen. Bij polykristallijn wordt er tijdens het afkoelen niets gedaan, waardoor de kristallen een natuurlijke vorm krijgen.

Van de afgekoelde silicium worden rechthoekige blokken gemaakt van 100 x 15 x 15 cm. Van dit blok worden vervolgens “plakjes” afgezaagd. Het resultaat: vierkante zonnecellen.

Polykristallijn zonnepanelen hebben een blauwe kleur.

Monokristallijn

Monokristallijne zonnecellen worden geproduceerd met het Czochralski proces.

Hierbij wordt een speciaal stokje met een stukje silicium erop gebruikt. Dit stokje wordt in de gesmolten silicium gehangen. Dit hecht zich dan aan het stukje silicium op het stokje. De kristallen komen hierdoor netjes in dezelfde lijn te staan.

Het stokje wordt langzaam draaiend uit de gesmolten silicium getrokken, waardoor er een grote ronde staaf gevormd wordt. Hier worden de “plakjes” zonnecellen afgezaagd.

Ronde zonnecellen zijn uiteraard niet zo handig. Je zou dan veel minder zonnecellen oppervlak kwijt kunnen op een zonnepaneel.

Daarom worden er vier kanten afgezaagd, waarna je een vierkant met ronde hoeken overhoudt.

Standaard monokristallijn zonnepanelen hebben een zwarte kleur.

Hoe wekken zonnepanelen energie op?

Met alleen de silicium plakjes kan je nog geen zonne-energie opwekken.

1. De panelen krijgen eerst een positieve en een negatieve laag. Ook komen er metalen lijntjes op, die zorgen voor de geleiding van de energie.
2. Zodra er zonlicht op de zonnecel valt, komen er elektronen vrij. Deze elektronen zorgen voor elektrische stroom, die via de metalen draden opgevangen wordt. Deze stroom wordt gelijkstroom genoemd.

Bron foto: sunpower.com

Wek ook je eigen elektriciteit op met zonnepanelen. Vraag hier gratis zonnepaneel offertes aan.

Hoe is een zonnepaneel systeem opgebouwd?

Hieronder lees je meer over de delen van een zonnepanelensysteem. Van de manier van aansluiten tot het gebruik.

1. Serie en parallel geschakeld systeem

De zonnepanelen worden aangesloten op een omvormer, die de stroom omzet.

Zonnepanelen aansluiten als een parallel geschakeld systeem

Hierbij kan ieder zonnepaneel apart op een micro-omvormer aangesloten worden, waarbij de panelen niet met elkaar verbonden zijn. Dit noemen we parallel geschakeld.

Over de micro-omvormers lees je meer onder het kopje ‘Micro-omvormer’.

Zonnepanelen aansluiten als een serie geschakeld systeem

Een andere optie is om de panelen allemaal op elkaar aan te sluiten in een kring, waarbij het eerste en laatste zonnepaneel op de omvormer wordt aangesloten.

Dit heeft veel voordelen, maar het nadeel is dat de zonnepanelen elkaar beïnvloeden. Valt er schaduw op één paneel? Dan daalt de opbrengst van alle zonnepanelen.

Over de normale, standaard omvormers lees je meer onder het kopje ‘Omvormer: hoe wordt gelijkstroom naar wisselstroom omgezet?’.

Hier lees je meer over parallel en serie geschakelde zonnepaneelsystemen.

Optimizer

Een ander onderdeel van zonnepaneelsystemen is de optimizer. Een optimizer helpt om de maximale opbrengst uit je zonnepanelen te halen.

Bij een systeem met optimizer krijgen iedere zonnepaneel een optimizer kastje. Hiermee koppel je de panelen los van elkaar, zodat het “ieder voor zich” is.

Dit voorkomt dat schaduwval op één zonnepaneel ervoor zorgt dat de opbrengst van alle panelen daalt.

Omvormer: hoe wordt gelijkstroom naar wisselstroom omgezet?

De zonnepanelen wekken gelijkstroom op. Dit is niet de soort stroom die we in huis gebruiken. Daarvoor hebben we wisselstroom nodig. Ieder zonnepaneelsysteem is daarom voorzien van een omvormer (in huis) of micro-omvormer (bij de panelen zelf op het dak), die de stroom omzet.

Een omvormer kan de invoerspanning omzetten in een andere spanning en de elektrische energie een andere frequentie geven. Van de gelijkstroom van de zonnepanelen wordt wisselstroom gemaakt met een spanning die net iets hoger ligt dan de netspanning.

Micro-omvormer

In plaats van één grote standaard omvormer in huis waar alle zonnepanelen op worden aangesloten, kan je er ook voor kiezen om ieder zonnepaneel zijn eigen kleine omvormer te geven. Dit type omvormers worden micro-omvormers genoemd.

Deze omvormers werken hetzelfde als een grote centrale omvormer.

Een systeem met micro omvormers zorgt ervoor dat:

• De panelen elkaar niet beïnvloeden, waardoor ieder paneel zijn maximale opbrengst haalt.
• Het systeem flexibel is, je geen geluidsoverlast hebt en je geen ruimte kwijt bent aan een grote omvormer in huis.

Meer over micro omvormers lees je in dit artikel.

Kies voor het juiste zonnepanelensysteem. Laat je adviseren. Vraag hier gratis offertes aan bij zonnepanelen specialisten.

2. Hoe zit het met de bekabeling bij zonnepanelen?

Bij een zonnepaneelsysteem komen flink wat kabels kijken.

De zonnepanelen worden met DC kabels aangesloten op de omvormer, die bij een standaard omvormer meestal op zolder of in de garage staat.
Vervolgens gaat de stroom vanaf deze omvormer met AC kabels naar de meterkast.

Bij het aanschaffen van een zonnepanelensysteem, zal de zonnepanelen specialist met je kijken wat het beste bekabelingsplan voor jouw woning is.

3. Op welke groep worden zonnepanelen aangesloten?

De kabel vanaf de omvormer wordt in de meterkast aangesloten op een vrije groep. Het is belangrijk dat dit op een vrije groep gebeurt, zonder verbruikers tussen de omvormer en meterkast. Anders kan er brandgevaar ontstaan.

De omvormer wordt ook aangesloten op een eigen aardlekautomaat om de veiligheid te waarborgen.

4. Gebruiken voor elektrische apparaten en verwarming

De energie van je zonnepanelen kan je gebruiken voor al je elektrische apparaten in huis. Ook voor het elektrisch verwarmen van je woning kun je indirect gebruik maken van zonne-energie van je panelen.

Denk bijvoorbeeld aan zonnepanelen voor elektrische vloerverwarming, infrarood panelen of een warmtepomp. Elektrisch verwarmen zal in de toekomst de norm worden.

Offertes aanvragen bij zonnepanelen specialisten

Wil je zonnepanelen aanschaffen? Vraag advies aan zonnepanelen specialisten.

Vraag hieronder gratis en vrijblijvend offertes aan. Zo krijg je een duidelijk beeld van de kosten en kan je verschillende specialisten met elkaar vergelijken.