Hoe werkt het opwekken van energie met zonnepanelen?

Voor het opwekken van elektrische energie met zonnepanelen zijn de volgende componenten van belang:
– Het zonnepaneel (wat is een zonnepaneel en hoe werkt een zonnepaneel?)
– Het montage systeem (welke mogelijkheden zijn er?)
– De omvormer (wat is een omvormer en hoe werkt een omvormer?)
– Datalogger ( wat is een datalogger en waarvoor is deze benodigd?)
– De bekabeling (welke kabels zijn er benodigd?)

Gezamenlijk worden deze componenten het PV systeem genoemd. Hieronder zullen de verschillende componenten worden toegelicht.

Zonnepaneel

zonnecel

Een zonnepaneel bestaat uit losse afzonderlijke zonnecellen. Zonnecellen worden ook wel PV cellen genoemd. Hierbij staat PV voor photovoltaic oftewel fotovoltaïsche cellen. In het grieks staat photos voor licht en volt naar de eenheid van elektrische spanning. De zonnecellen zijn gemaakt van 2 lagen silicium. Onder invloed van zonlicht of daglicht ontstaat er tussen de twee lagen een elektrische stroom. Door de absorptie van fotonen in de zonnecellen ontstaat een spanning die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken.

De wijze waarop het silicium is verwerkt bepaalt de kwaliteit van het paneel. Er zijn verschillende soorten panelen. Op de markt kom je voornamelijk Mono- en Poly-kristallijn panelen tegen. Het energetische rendement van de zonnecellen ligt tussen de 11 en 20 procent.

– Mono: 
De zonnecellen in een monokristallijn zonnepaneel bestaan uit één kristal. De panelen zijn herkenbaar aan de egaal zwarte kleur en de geordende elektroden. Het mono paneel heeft over het algemeen een iets hoger energetisch rendement dan andere panelen.

Mono

– Poly:
De zonnecellen in een polykristallijn zonnepaneel bestaan uit meerdere grove kristallen. De panelen zijn herkenbaar aan de iets blauwere kleur en het  gebroken scherfpatroon. Het energetisch rendement van de poly panelen is de afgelopen jaren flink verbeterd.

Poly

Het montagesysteem
Het correct monteren van de zonnepanelen op de montageprofiel is niet alleen van belang in verband met de veiligheid, maar ook voor het rendement van het systeem. Door middel van het toepassen van voldoende ruimte voor rek, krimp en ventilatie kan het rendement aanzienlijk worden verbeterd. Voornamelijk worden de volgende 4 montage methoden toegepast op hellende daken:
1. Verticale montage op horizonale draagprofielen;
2. Schuifmontage op kruiselingse draagprofielen;
3. Paneelmontage op kruislingse profielen;
4. Horizontale paneelmontage op verticale draagprofielen;

Voor platte daken zijn zowel systeem met en zonder ballast.

Montageprofielen

De omvormer

Omvormer SMAEen omvormer zet de opgewekte elektrische energie van de zonnepanelen van gelijkspanning (DC) om naar wisselspanning (AC). De omvormer dient op de juiste manier  te worden afgestemd op het vermogen van de zonnepanelen anders zal er veel energie verloren gaan in de omzetting.

De werking van een omvormer bij zonne-energie is gebaseerd op de eigenschappen van zonnecellen. De omvormer zal op elk moment het hoogste vermogen uit de cellen dienen te halen. Om dit te realiseren wordt de spanningsafname dynamisch geregeld in de omvormer volgens een bepaald algoritme. Hierbij zal altijd naar het maximale vermogen (MPP: Maximum Power Point) worden gezocht oftewel de hoogste opbrengst van het product spanning en stroom.

Een zonnecel levert ongeveer 0,5 volt spanning. Er worden een groot aantal zonnecellen in serie geschakeld om tot een spanning van 40 volt per zonnepaneel te komen. De zonnepanelen worden wederom in serie geschakeld om tot spanningen van ongeveer 600 volt te komen. De meeste omvormers kunnen tot 1000 volt worden belast.

Een omvormer wordt voor de meeste toepassingen in Nederland aangesloten op het elektriciteitsnet. Hierbij is het van belang dat de configuratie op de juiste manier is gedaan anders kunnen er problemen optreden bij het aansluiten van het PV systeem op het elektriciteitsnet.

Datalogger
De datalogger wordt veelal gebruikt om de data van een PV systeem te kunnen loggen oftewel bewaren. Daarmee is de datalogger een tool om te kunnen monitoren en ook om storingen te kunnen herkennen. Op deze wijze kan onder andere worden zekergesteld of het PV systeem op de juiste manier werkt.

SOLAR DATA SYSTEMS, INC. SOLAR-LOG

 

 

 

 

 


De bekabeling
De opgewekte elektrische energie die wordt opgewekt door de zonnepanelen zal door middel van de bekabeling aan de DC zijde worden getransporteerd naar de omvormer. Vanaf de omvormer zal de opgewekte elektrische energie door middel van bekabeling aan de AC zijde worden getransporteerd naar de meterkast. Het belangrijkste aandachtspunt bij de bekabeling is de capaciteit van de kabel. Het toepassen van de verkeerde kabels kan tot forse rendement verliezen leiden.

SL4100422 - kabel rood