Zonnepanelen

De familie Schoonjans uit Heusden kiest voor zonne-energie.

Particuliere installatie van 24 zonnepanelen met een opbrengst van 4.000 kWh.

Voordelen zonnepanelen

• Geen lawaaihinder, geen afvalstoffen
• Aantal modules aangepast aan de energiebehoefte
• Gedecentraliseerd opgesteld zonder lange bouwtijd
• Bij netgekoppelde systemen geen batterijopslag nodig
• Zonnecellen gemaakt van silicium waarvan hoofdbestanddeel zand is
• Aantrekkelijke terugverdientijd van 5 à 7 jaar
• Levensduur geschat op 20 jaar

Werking van een zonnecel

Elektrische stroom wordt opgewekt door negatief geladen elektronen die van de ene plaats naar de andere gaan. In metalen gaat dat makkelijker en daarom noemen we die geleiders. Bij zonne-energie spreken we over halfgeleiders die voor bijna 90% bestaan uit kristallijn-silicium. Typisch voor halfgeleiders is dat door de absorptie van licht (bestaande uit fotonen) elektronen worden vrijgemaakt die zich vervolgens kunnen verplaatsen. Hierbij blijft steeds een positief geladen lege plaats over. Om nu de energie uit de elektron te halen, moeten we het elektron en het lege gat van elkaar scheiden.

Scheidingslaag

Om de elektronen en gaten van elkaar te scheiden wordt in het silicium een scheidingslaag aangebracht. Die laag wordt gevormd op de overgang tussen twee soorten silicium: één met fosfor (n-type) en één met borium (p- type). Wanneer fosfor wordt ingebouwd in het silicium is per atoom één (beweeglijk) elektron over, bij borium is één elektron tekort. Ofwel, steeds één gat over.

Fotovoltaïsch effect

Op de overgang tussen beide gebieden (pn-overgang) ontstaat een dun laagje waarin de elektronen en gaten elkaar permanent compenseren en waar het n-type silicium positief en het p-type silicium negatief geladen is. In dat laagje heerst nu een elektrisch veld, dat op elektronen en gaten een tegengestelde kracht uitoefent.

Licht is cruciaal

Dit elektrische veld zorgt voor de gewenste scheiding van elektronen en gaten die door absorptie van licht zijn gemaakt. Onder belichting zullen de vrijgemaakte elektronen door het elektrische veld naar de voorzijde worden getrokken, terwijl de gaten aan de achterzijde blijven. Daardoor ontstaat een spanningsverschil.

Werking van een zonne-energie-installatie

Een zonnepaneel bestaat uit een reeks van zonnecellen. Een zonne-energie-installatie bestaat op haar beurt uit een aantal zonnepanelen die in serie aan elkaar geschakeld zijn. Zodra (zon)licht op de zonne-installatie valt, wordt er gelijkspanning opgewekt die gestuurd wordt naar de omvormer. De omvormer zet gelijkspanning om in wisselspanning. Wisselspanning is noodzakelijk omdat dit vereist is voor huishoudelijk gebruik en het elektriciteitsnet. Verbruikt men minder elektriciteit dan geproduceerd wordt, dan wordt het overschot op het elektriciteitsnet gestuurd. Gevolg? De elektriciteitsteller draait terug. 's Nachts en wanneer de zon niet voldoende elektriciteit levert, vindt de omgekeerde beweging plaats. Dan haalt men de nodige energie uit het elektriciteitsnet.

Opbouw en montage

Het glas van een zonne-energie-installatie is thermisch gehard en heeft een laag ijzergehalte om zo veel mogelijk licht door te laten. Voor de achterkant is waterdichtheid, dampdichtheid en warmtegeleiding belangrijk. Achteraan kleeft ook een waterdichte aansluitdoos voor elektrische kabelverbindingen naar andere PV-modules of de omvormer. Rond de module wordt meestal een aluminium kader bevestigd voor de stevigheid en een gemakkelijke montage op een draagstructuur.

In een netgekoppeld systeem van zonnepanelen (zoals de meeste particulieren en bedrijven) speelt de invertor of omvormer een belangrijke rol. Niet alleen zet hij gelijkstroom om in wisselstroom, maar hij zorgt tegelijkertijd voor een optimaal werkingspunt voor het moduleveld, kwaliteitsbewaking van de stroomlevering aan het openbare elektriciteitsnet en beveiliging. Om veiligheidsredenen moet de geïnstalleerde omvormer voldoen aan de DIN-norm VDE 0126 aangepast aan de Belgische context.

Welke omvormer kiezen?

Dit hangt af van diverse overwegingen:

• Omvang van het project en aanbevelingen van distributienetbeheerder
• Combineerbaarheid met panelen en omvormer
• Goedkoopste niet altijd de efficiëntste
• Schaduw op de zonnepanelen

Linea Trovata kiest voor de omvormers van SMA en Danfoss.

Standaardmodules

Een standaard fotovoltaïsche module bestaat typisch uit 36 cellen in serie met een vermogen van 54 Wattpiek. Bij netgekoppelde systemen worden steeds vaker grotere modules gebruikt (72 of meer cellen in serie en vermogens tot 120 Wattpiek).

Geïntegreerde pv-modules

Linea Trovata werkt hiervoor samen met partner Solar Integra die een eigen ontwikkeld Building Integrated montagesysteem voor zonnepanelen (BIPV) op de markt heeft gebracht. Langsprofielen worden bevestigd op de spanten van een dakconstructie waarop dwarsgoten en aluminium dwarsprofielen worden geklemd. Op die manier ontstaat er een frame waarin de klassieke zonnepalen geïnstalleerd en stevig vastgeklemd worden. Dwarsprofielen zijn voorzien van de nodige dichtingen en kamers. Die kamers zorgen voor een veilige afvoer van condensatiewater, de kabels gaan via een afgeschermde goot richting de omvormer. Een zwarte afwerkkap tussen de panelen zorgt voor een extra dichting en esthetisch piekfijn resultaat.

Linea Trovata kiest voor zonnepanelen van het merk

• Bisol: BMU227-245 & BMO239-251
• Phono Solar
• Sanyo
• Scheuten®
• SunPower
• Suntech

Een elektrisch verwarmingstoestel van 1.000 Watt verbruikt op 1 uur werking - op volledig vermogen - 1 kWh. Het uiteindelijke rendement hangt af van onderstaande redenen:

• De modules (type, rendement, werkelijk vermogen, onderlinge verschillen…)
• De omvormer (type en vermogen)
• Het elektrische schema: schakeling van de modules in verschillende ketens
• Opbouw op het gebouw of integratie in een buitenwand
• Ventilatie
• Helling en oriëntatie van de modules
• Schaduw door voorwerpen in de omgeving

Een pv-paneel van 1m² levert per jaar gemiddeld iets meer op dan 100 kWh. Het gemiddelde elektriciteitsverbruik van een gezin in Vlaanderen bedraagt 3.500 à 4.000 kWh. Om die elektriciteit te produceren, zou dus een installatie nodig zijn met een oppervlakte van 35 à 40m². In de praktijk wordt de systeemgrootte vooral bepaald door de prijs en de beschikbare plaats.

Zonnepanelen hebben weinig tot geen onderhoud nodig. Het glas is water- en dampdicht, kras- en hagelbestendig en zelfreinigend bij regen.

Hergebruik van zonnepanelen

De meest gebruikte methode om zonnepanelen te recycleren is om het glas, metalen en zonnecellen via smelting in een oven te scheiden. De temperatuur ligt hierbij niet te hoog om de zonnecellen te vrijwaren. Het glas en de verschillende metalen kunnen goed gezuiverd en hergebruikt worden. De zonnecellen worden nadien opnieuw behandeld tot ze opnieuw het gewenste rendement halen.

Elektriciteit opslaan in batterij

Een autonoom systeem zorgt ervoor dat u onafhankelijk bent van het elektriciteitsnet. Het principe is eenvoudig: elektriciteit wordt via zonnepanelen of windenergie duurzaam opgewekt. Een intelligente regelaar bepaalt of de stroom rechtstreeks naar de verbuiker gaat of wordt opgeslagen in een batterij. Op die manier beschikt u ook over elektriciteit op momenten dat de zon niet schijnt of als het windstil is. Ideaal voor afgelegen gebieden onbereikbaar voor het distributienet of events in de openlucht.

Batterij en regelaar

De batterij en regelaar zijn twee belangrijke componenten. De regelaar vormt de kern van uw installatie. Is er een onmiddellijke elektriciteitsvraag, dan zal de regelaar de opgewekte elektriciteit meteen sturen naar de verbruikerspost (bijv. een lampje). Is er op het moment van elektriciteitopwekking geen vraag naar elektriciteit, dan wordt de elektriciteit opgeslagen in de batterij of accu. De batterij heeft de grootte van een omvormer, maar zijn opslagcapaciteit wordt berekend in functie van het gevraagde verbruik. Een batterij kan variëren van 2 kilowattuur (elektrisch verwarmingstoestel) tot 5 kilowattuur. Belangrijk is dat de dimensionering correct gebeurt.

De levensduur van een batterij wordt geschat op 4 à 5 jaar, waarbij hij tussen de 4.000 à 5.000 cycli draait. Een cycli is het op- en ontladen van de batterij.

Werking?

Zodra er meer elektricteit geproduceerd wordt dan verbruikt, wordt deze opgeslagen in een batterij. Dankzij de omvormer kan de gelijkstroom van de batterijen omgezet worden in een bruikbare wisselspanning voor de verschillende verbruikers. De kern van de installatie is de regeling die bepaalt of de stroom naar verbruikers gaat of opgeslagen wordt in de batterij. Onze oplossingen zijn voorzien van intelligente regelaars die batterijen optimaal opladen en ontladen. Belangrijk voor de levensduur van de batterijen.

Ideaal voor afgelegen gebieden

Ideaal voor afgelegen gebieden, ver verwijderd van het elektriciteitsnet. Zoals de lichtvoorziening van een chaletpark in de Ardennen of een eenmalige festiviteit in de openlucht.