|
The best in price/quality/service. |
|
Techniek: Lichtpanelen - Zonnepanelen |
|
INLEIDING Met lichtpanelen kan men zonlicht omzetten in elektriciteit. Dit proces noemen we het fotovoltaïsch effect. Een paneel bestaat uit meerdere zonnecellen die met elkaar verbonden zijn door geleiders. Elk zonnecel is opgebouwd uit halfgeleidend materiaal. Onder invloed van het licht ontstaat een electrische stroom. Het vermogen van een PV-systeem wordt uitgedrukt in Wp of kWp (kilowattpiek). Dit is het vermogen dat een PV-systeem levert bij een lichtinstraling van 1.000W/m². Het varieert tussen 50W per m2 voor amorf silicium en 170 W per m2 voor monokristallijn silicium zonnecellen met hoog rendement. Een PV-systeem met een vermogen van 1 kWp in polykristallijn silicium zonnecellen heeft een paneeloppervlakte van ongeveer 8m² en produceert ongeveer 800 kWh/850kWh elektriciteit per jaar. Een PV-systeem met een vermogen van 1kWp in monokristallijne cellen heeft een paneeloppervlakte van ongeveer 6,7m² en produceert ongeveer 900kWh/1.100kWh elektriciteit per jaar. De omgezette zonne-energie kan bijvoorbeeld met behulp van een controller/laadregelaar een accu opladen. Op deze accu kan men verbruikers aansluiten of de accuspanning met een spanningsomvormer omzetten naar de gekende 230V spanning. Een andere toepassing is de stroom terug te sturen naar het elektriciteitsnet via een inverter/netkoppelaar welke op zijn beurt op het elektriciteitsnet aangesloten wordt.
1. TECHNIEK In fotovoltaïsche zonne-energiesystemen of PV-systemen zetten zonnecellen het opgevangen licht rechtstreeks om in elektriciteit. De aan elkaar gekoppelde zonnecellen vormen de gekende licht-/PV-panelen. De lichtpanelen kan men aan elkaar koppelen en monteren op een draagstructuur. Met behulp van een laadregelaar of inverter/omvormer genoemd kan men de opgewekte elektrische stroom terugkoppelen naar het distributienet of batterijen opladen. Hedendaags worden er meer en meer gecombineerde systemen van zowel autonoom als netgekoppeld toegepast.
1.1. Zonnecellen 1.1.1. Werking In een fotovoltaïsche zonnecel wordt licht rechtstreeks omgezet in elektriciteit. Een zonnecel bestaat uit een dun plaatje halfgeleidend materiaal. Door de instraling van zonlicht wordt er een elektrische stroom opgewekt. Het meest gebruikte materiaal is silicium. Door bewerkingsprocessen in de fabriek worden er zonnecellen gemaakt bestaande uit PNP-lagen welke onder invloed van licht een elektrische gelijkstroom opwekken van + naar -. Als we meerdere cellen aan elkaar koppelen tot een lichtpaneel, kunnen wij op deze manier voldoende vermogen opwekken om aan onze energiebehoeften te voldoen.
1.1.2. Typen zonnecellen Afhankelijk van het materiaal, de dikte en de elektrische contacten zijn er verschillende types zonnecellen. De keuze voor een bepaald type zonnecel heeft een invloed op zowel de toepassing als de opbrengst en het uitzicht van het systeem.
Materialen Silicium is het meest gebruikte materiaal voor zonnecellen. Er zijn andere stoffen die gebruikt kunnen worden maar deze laten wij buiten beschouwing.
Monokristallijne silicium zonnecellen Monokristallijn-silicium zonnecellen zijn gemaakt van siliciumschijven die uit één groot ‘monokristal’ zijn gezaagd. Deze cellen halen rendementen van 17% tot 20%. De cellen zijn meestal vierkant met afgeronde hoeken. De cellen zijn egaal van kleur: donkergrijs of donkerblauw.
Polykristallijne silicium zonnecellen Polykristallijn of multikristallijn silicium wordt gegoten in balkvorm en dan gezaagd tot vierkante cellen. De cellen bestaan dus uit meerdere kristallen die men gemakkelijk kan herkennen. Het is een goedkoop en eenvoudiger productieproces. De rendementen schommelen tussen 12% en 17%. De cellen zijn gevarieerd donkerblauw.
Amorf silicium Amorf silicium wordt in een zeer dunne film gedampt op een bovenlaag van glas of kunststof. Deze technologie is goedkoop. Het rendement is vrij laag. De kleur is bruin tot blauw of zwart. Rendement: 4% tot 7%.
1.2. Samenstelling lichtpanelen Een lichtpaneel bestaat uit losse zonnecellen die aan elkaar gesoldeerd worden. Als vastgesoldeerde geleiders gebruikt men zilverdraad (bij goedkopere panelen wordt vaak vertind koperdraad gebruikt). Boven en onder de cellen plaatst men een EVA-laag. Bovenop komt een plaat van gehard glas. Aan de onderzijde brengt men een Tedlar-laag aan ter bescherming van de cellen. Traditioneel is de Tedlar wit. Bij zwarte panelen gebruikt men zwarte Tedlar en bij doorschijnende panelen doorschijnende Tedlar. Achteraan komt een contactdoos met de sperdioden, aansluitkabels. Verder wordt het paneel voorzien van een Alu-kader voor de stevigheid van het paneel. Er zijn ook panelen zonder kader.
1.3. PV-systemen Lichtpanelen worden in serie en/of parallel geschakeld. Men vormt zogeheten stringen. Deze stringen worden gekoppeld aan batterijen via een laadregelaar of via een netkoppelaar gekoppeld aan het elektriciteitsnet. Afhankelijk van de toepassing kiest men voor een netgekoppeld–, autonoom– of gecombineerd systeem. In mobilehomes, boten, chalet, tuinhuizen, .. Worden autonome systemen op batterijen gebruikt. Daar waar een elektriciteitsnet aanwezig is wordt een netgekoppeld systeem gebruikt. Wenst men back-up systemen bij electriciteitsuitval dan kan men een combinatie van een autonoom systeem en netgekoppeld systeem gebruiken.
1.3.1. Autonome PV-systemen Een autonoom PV-systeem (ook stand-alone PV-systeem genoemd) produceert elektriciteit voor elektriciteitsverbruikers die niet netgekoppeld zijn aan het elektriciteitsnet. Bij systemen met batterijen levert het PV-systeem rechtstreeks elektriciteit aan de energieverbruiker, het overschot wordt opgeslagen in een batterijcapaciteit en kan later gebruikt worden.
1.3.2 Netgekoppelde PV-systemen Bij een netgekoppeld PV-systeem wordt de gelijkspanning van de lichtpanelen omgezet naar 230V netspanning welke rechtstreeks aan het elektriciteitsnet geleverd kan worden via netkoppeling. Hiertoe maakt men gebruik van een netkoppelaar of inverter genoemd. De verbruiker consumeerd de energie rechtstreeks van zijn lichtpanelen en/of de overtollige energie wordt naar het distributienet gestuurd. Op een later tijdstip kan deze energie gebruikt worden.
2. Energie opbrengst van PV-systemen Het vermogen van een PV-systeem wordt uitgedrukt in Wp (Watt-piek), het piekvermogen wordt gemeten bij een lichtinstraling van 1.000W/m2 en een omgevingstemperatuur van 25°C. In de praktijk behaald men 800kWh/850kWh (polykristallijne lichtpanelen) tot 900kWh/1.100kWh (monokristallijne lichtpanelen) per 1.000Wp. De werkelijke opbrengst hangt af van de hellingshoek (optimaal: ongeveer 35°) der lichtpanelen en de afwijking t.o.v. het zuiden. Schaduw door beplanting, woningen, … zijn nadelig voor de opbrengst. Vermijd hiertoe zoveel mogelijk schaduw op uw PV-installatie. De temperatuur heeft impact op de productie: hoe warmer hoe minder productie men heeft. Dit is te wijten aan de negatieve temperatuurscoëfficient van zonnecellen.
|
