Werking zonnepanelen
Zonnepanelen zijn een duurzame en slimme manier om energie op te wekken. Maar hoe zit de werking van zonnepanelen nu precies in elkaar? Ontdek het hier.
Bouw en Werking zonnepanelen
Zonnecellen zijn meestal gemaakt van silicium Dat silicium bestaat uit twee lagen. Onder invloed van licht gaat er tussen de twee lagen een electrische stroom lopen. Daarom heten zonnepanelen ook wel fotovoltaïsche cellen ( Grieks photos: licht, en Volt naar de eenheid van elektrische spanning). Afgekort wordt gesproken van PV-systemen. Een andere vorm van PV zijn de elementen gemaakt met de dunnelaagtechnologie. Hierbij wordt gebruikgemaakt van amorf silicium. Deze elementen hebben een lager rendement, maar zijn ook beduidend goedkoper. Het rendement van gangbare zonnecellen ligt tussen ca. 5 en 15%, waarbij de cellen met betere rendementen wel meestal onevenredig veel duurder zijn.
Fotovoltaïsche zonnepanelen benutten zonlicht of daglicht, waarbij door de absorptie vanfotonen in de zonnecellen een spanning ontstaat die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. De fotovoltaïsche opgewekte stroom kan aan het lichtnet geleverd worden (netgekoppeld systeem), in accu’s opgeslagen worden (voor verlichting of bijvoorbeeld voor communicatiesystemen op afgelegen plekken) of direct gebruikt worden om bijvoorbeeld een pomp aan te drijven (autonoom systeem). Een zonnecel die met zijn esthetische kwaliteit bijzonder geschikt is voor zichtbare architecturale toepassingen, is de achtercontactcel. Die wordt zo genoemd omdat alle elektrische contacten op de achterzijde plaatsvinden en de voorkant een nauwelijks zichtbaar metalen raster heeft, zonder storende dubbele metaalstroken. Dat resulteert ook in een grotere bruikbare oppervlakte van de cellen en hoeveelheid geleverde stroom.
Koppeling aan het elektriciteitsnet
Sommige zonnepanelen worden via een inverter aan het elektriciteitsnet gekoppeld, andere slaan overtollige energie op in een accu. Voor de tweede mogelijkheid wordt vooral gekozen op plekken waar het elektriciteitsnet ontbreekt of een aansluiting te duur is. De accu’s moeten natuurlijk wel voldoende capaciteit hebben om een paar donkere dagen te overbruggen. Systemen die aan het elektriciteitsnet zijn gekoppeld sluizen de energie die niet wordt gebruikt door naar het energiebedrijf. In dat geval loopt de elektriciteitsmeter terug zolang in huis minder elektriciteit wordt gebruikt dan het zonnepaneel levert. Systemen die aan het elektriciteitsnet gekoppeld worden zijn netgekoppelde decentrale opwekkers.
Kosten
De terugverdientijd voor fotovoltaïsche zonnepanelen ligt anno 2010 bij ongeveer 16 jaar bij gelijkblijvende elektriciteit-prijs. Gemiddeld kost een WP van een kristallijne zonnepaneel ongeveer EUR 2,75 (ex. montage). 100 Wp levert in Nederland circa 75kWh per jaar aan energie op. Met een gemiddelde prijs van 23 cent per kWh (mei 2010) levert een Wp 17,25 cent per jaar op en daarmee wordt de terugverdientijd 16 jaar. Bij een electriciteitprijsstijging van 10% per jaar wordt de terugverdientijd ca. 8 jaar. Als de elektriciteitsprijs nog sneller stijgt zal deze tijd korter worden.
De levensduur van zonnepanelen met kristallijne cellen, afhankelijk van de kwaliteit, ligt tussen de 30 en 45 jaar. De levensduur van zonnepanelen op basis van amorf silicium ligt tussen de 5 en 15 jaar.
Men vindt zonnecellen ook vaak op plaatsen waar een net niet voorhanden is, bijvoorbeeld op zeiljachten, boeien, palen langs de weg of op draagbare voorwerpen zoals rekenmachines.
In België, maart 2007 resulteerden de tegemoetkomingen van de diverse overheidsinstanties – gegeven de elektriciteitsprijzen bij Electrabel – in een te verwachten terugbetalingstermijn van de zonnepaneelinstallatie van circa 11 jaar. Dit mede dankzij de elektriciteitsopbrengst van deze geruisloze, milieuvriendelijke en duurzame energiebron. Zonder deze tegemoetkomingen zou bij die prijzen de afbetaling circa 15 jaar duren. Europese deskundigen voorspellen dat zonnestroom vanaf 2015 of 2017 volledig kan concurreren met marktprijzen van conventioneel opgewekte elektriciteit.
De productie van zonnepanelen vraagt op zich ook energie. De terugverdientijd van zo’n systeem in termen van energie in België en Nederland ligt tussen 1 en 2 jaar.
Meer informatie over groene stroom