Dat je met zonne-energie ‘gratis’ energie kunt opwekken, dat is bekend. Er is echter wel een flinke investering nodig voordat je kunt genieten van gratis stroom. Hoe werken zonnepanelen? Je hoeft gelukkig niet alle details te weten, een beetje kennis is echter wel van belang. Zo zijn er meerdere soorten zonnecellen en ook de AC/DC omvormer speelt een belangrijke rol in het geheel. Hoe werkt een zonnepaneel? Je leest het op deze pagina.
Hoe werken zonnepanelen?
Laten we beginnen met de technische werking, daarna kijken we naar praktische aandachtspunten. Hoe werken zonnepanelen?
Zonnepanelen werken door het omzetten van zonlicht in elektrische energie. Ze bestaan uit een reeks ‘fotovoltaïsche cellen’ die worden gemaakt van materialen zoals silicium. Deze cellen bevatten lagen halfgeleidende materialen die elektronen absorberen wanneer ze worden blootgesteld aan zonlicht. Als er zonlicht op een zonnepaneel valt, dan worden de lichtdeeltjes geabsorbeerd door de halfgeleidende lagen van de fotovoltaïsche cellen. Dit proces zorgt voor een elektrisch veld over de lagen, waardoor er een potentiaalverschil ontstaat. Hierdoor worden de elektronen in de halfgeleidende materialen losgemaakt van hun atomen en kunnen ze vrij bewegen.
De losgemaakte elektronen worden opgevangen in een elektrisch circuit dat is verbonden met de zonnepanelen. Dit circuit bestaat uit een positieve en negatieve aansluiting, waardoor de elektronen in één richting kunnen stromen, wat zorgt voor een elektrische stroom. Dit is de gelijkstroom (DC) die wordt geproduceerd door de zonnepanelen. Aangezien de meeste huishoudelijke apparaten en het elektriciteitsnet werken op wisselstroom (AC), wordt de gelijkstroom die door de zonnepanelen wordt geproduceerd omgezet in wisselstroom met behulp van een omvormer. De omvormer zet de DC-stroom om in AC-stroom, zodat deze kan worden gebruikt om apparaten van stroom te voorzien of terug te voeren naar het elektriciteitsnet.
Welke soorten zonnepanelen zijn er te koop?
De hoeveelheid elektriciteit die een zonnepaneel kan genereren, hangt af van verschillende factoren. Over het algemeen geldt dat zonnepanelen het meest efficiënt zijn wanneer ze worden blootgesteld aan direct zonlicht en dat ze meer elektriciteit produceren op zonnige dagen. Er zijn verschillende soorten zonnepanelen beschikbaar op de markt. De meest gangbare en populaire types zijn:
- Monokristallijne zonnepanelen: Deze panelen bestaan uit één kristalstructuur en hebben een uniforme zwarte kleur. Ze hebben een hoog rendement en presteren goed bij weinig licht. Monokristallijne panelen zijn echter over het algemeen duurder dan andere types.
- Polykristallijne zonnepanelen: Ook wel multikristallijne panelen genoemd, deze panelen bestaan uit meerdere kristallen. Ze hebben een blauwe kleur en zijn meestal iets goedkoper dan monokristallijne panelen. Het rendement is iets lager, maar ze zijn nog steeds efficiënt en populair bij particuliere huishoudens.
- Dunne film zonnepanelen: Deze panelen bestaan uit een dunne laag van lichtgevoelig materiaal, zoals amorf silicium, cadmium telluride of koper-indium-gallium-selenide (CIGS). Dunne film panelen zijn flexibel en kunnen op verschillende oppervlakken worden geïnstalleerd. Ze leveren over het algemeen een lager rendement en ze hebben meer ruimte nodig.
- Bifaciale zonnepanelen: Deze panelen kunnen zonlicht aan beide zijden absorberen, waardoor ze energie kunnen opwekken van direct zonlicht aan de voorkant en gereflecteerd en diffuus licht aan de achterkant. Hierdoor kunnen ze mogelijk een hoger rendement behalen dan traditionele panelen.
Er vinden voortdurend nieuwe technologieën en ontwikkelingen plaats in de zonne-energie sector, dus kunnen er nog andere soorten zonnepanelen beschikbaar zijn of in ontwikkeling zijn op het moment dat je dit leest.
Hoe werkt een zonnepaneel met omvormer?
De omvormer speelt een essentiële rol bij het omzetten van de wisselstroom (AC) die wordt geproduceerd door het elektriciteitsnet naar gelijkstroom (DC) die geschikt is voor gebruik door zonnepanelen.
Hier is een algemene uitleg van hoe de AC naar DC conversie werkt met behulp van een omvormer:
- De omvormer is verbonden met het elektriciteitsnet via een wisselstroom ingang. Dit kan een stopcontact zijn of de aansluiting op het elektriciteitsnet van een gebouw.
- In de omvormer wordt de wisselstroom eerst gelijkgericht. Dit wordt gedaan door een gelijkrichter, die de wisselstroom omzet in een ruwe gelijkstroom.
- Nadat de wisselstroom is gelijkgericht, wordt deze door een filter circuit geleid om eventuele resterende wisselstroom componenten te verwijderen. Dit zorgt voor een schonere gelijkstroom.
- Afhankelijk van de vereisten van het zonne-energiesysteem, kan de omvormer de gelijkstroom ook omzetten naar de gewenste DC-spanning. Dit wordt gedaan met behulp van een DC-DC-omzetter of een boostconverter. Deze stap kan nodig zijn om de gelijkstroomspanning aan te passen aan de optimale werkspanning van de zonnepanelen of de batterijen die worden gebruikt in het systeem.
- Na de gelijkrichting en eventuele spanningstransformatie wordt de gelijkstroom omgezet naar wisselstroom met behulp van een inverter. Dit proces staat bekend als DC-AC-inversie. De inverter genereert een zuivere sinusvormige wisselstroom die geschikt is voor gebruik door huishoudelijke apparaten of die kan worden teruggevoed naar het elektriciteitsnet.
- De omgezette wisselstroom wordt vervolgens geleverd via de uitgang van de omvormer. Deze uitgang kan worden aangesloten op het elektriciteitsnet van een gebouw om energie te leveren aan de huishoudelijke apparaten, of het kan worden gebruikt voor andere toepassingen, zoals het opladen van batterijen in een off-grid zonne-energiesysteem.
Er zijn verschillende soorten omvormers beschikbaar, zoals string-omvormers, micro-omvormers en centrale omvormers, elk met hun eigen voordelen en toepassingen. Lees aandachtig de handleiding en specificaties van de specifieke omvormer voor gedetailleerdere informatie over de werking ervan.
Waarom is de omvormer zo belangrijk?
Naast de vraag “hoe werken zonnepanelen?” moet je ook zeker letten op de werking van de omvormer. De keuze tussen een centrale omvormer en andere typen omvormers hangt af van meerdere factoren en de specifieke behoeften van het zonne-energiesysteem. Elk type omvormer heeft zijn eigen voordelen en overwegingen.
Centrale omvormers worden vaak gekozen vanwege hun kosteneffectiviteit, eenvoudige installatie en onderhoudsgemak. Ze hebben over het algemeen een lagere aanschafprijs per watt vermogen en vereisen minder omvormers en bekabeling bij grootschalige installaties. Bovendien hebben centrale omvormers meestal een hogere efficiëntie bij hoge vermogensniveaus.
Er zijn enkele belangrijke overwegingen bij het gebruik van centrale omvormers. Bijvoorbeeld, als één paneel in de schaduw staat, kan dit de prestaties van het hele systeem beïnvloeden. Ook kan een probleem met één paneel de prestaties van alle panelen die op dezelfde omvormer zijn aangesloten, beïnvloeden. Daarnaast bieden centrale omvormers over het algemeen minder gedetailleerde monitoring en optimalisatiemogelijkheden in vergelijking met sommige andere omvormers oplossingen.
Hoe werkt een zonnepaneel? Het is de combinatie van hardware en software die op maat worden samengesteld voor de specifieke situatie die bepaalt hoe de zonnepanelen werken. Laat je daarom goed adviseren voordat je een keuze maakt.
