Werking van fotovoltaïsche panelen
Productie van OTTOSSUN PV panelen
(SMA SIMULATOR)
MET SMA 4600A omvormer en 30 OTTOSSUN panelen
| MONO | 180 wc | 185 wc |
| kwh / kwp | kwh / kwp | |
| BELGIE | ||
| Oostende | 992 | 1013 |
| Brussel | 820 | 839 |
| Luik | 920 | 941 |
| FRANKRIJK | ||
| Rijsel | 899 | 919 |
| Parijs | 881 | 901 |
| Bordeaux | 1137 | 1159 |
| Lyon | 1056 | 1077 |
| Nantes | 1087 | 1109 |
| Marseille | 1478 | 1502 |
Het proces van het omzetten van zonlicht in elektriciteit heet: fotovoltaïsche omzetting, veelal aangeduid aan met de afkorting “pv”, afkomstig van het Engelse “photovoltaic”. Het meest gebruikte materiaal hiervoor is silicium. Het is een halfgeleidermetaal, dat in grote hoeveelheden op aarde aanwezig is: de grondstof is immers zand. Het gebruikte silicium in een zonnecel, is uiterst zuiver en er worden twee verschillende geprepareerde siliciumlagen op elkaar gelegd. Wanneer ze met elkaar in contact staan en deze aan licht worden blootgesteld gaat er elektriciteit stromen tussen deze twee niet-identieke halfgeleiders, (fotovoltaïsche omzetting).
Hieronder bespreken we de werking van de kristallijne zonnecellen. De werking van thin-film panelen is gelijkaardig. De zonnecel bestaat uit een eerste laag waarin een zeer kleine hoeveelheid fosfor zit en de tweede laag met een kleine hoeveelheid boron. Bovenaan de cel zijn dunne contactbanen aangebracht en onderaan ligt een dun laagje metaal (meestal zilver of nikkel). Door het licht worden er elektronen in de zonnecel losgemaakt en ontstaat er een spanningsverschil tussen de “min” (onderaan) en de “plus” (bovenaan de cel).Indien deze verbonden worden, levert dit een elektrische stroom op . Het fotovoltaïsche proces heeft niet persé direct zonlicht nodig. Ook bij bewolking levert een zonnecel elektriciteit.
Een zonnepaneel is een aaneenschakeling van dergelijke zonnecellen, die elk als een klein batterijtje functioneren Door het verbinden van deze cellen ( serieschakeling) bekomt men bruikbare hoeveelheden elektriciteit. Bij thin film panelen, zijn er geen vooraf gefabriceerde cellen, maar worden op een glasplaat een geleidende film aangebracht. Daarop worden er verschillende dunne laagjes gelegd. Ieder laagje wordt telkens, door een laser, in bepaalde patronen gesneden, zodat op die manier de cellen en hun contactbanen ontstaan. Tenslotte wordt deze ‘dunne film’ tegen regen en wind bescherm door een 2e glasplaat. Bij thin film panelen is er aanzienlijk minder lichtgevoelig materaal nodig ( slechts enkele µm) en is het productieproces een stuk eenvoudiger.
Het zonnestroom pv-systeem
Een zonne-installatie bestaat uit verschillende aan elkaar gekoppelde panelen, die op hun beurt bestaan uit aan elkaar verbonden zonnecellen ( ter vergelijken met batterijtjes ) die gelijkstroom leveren. Met behulp van een inverter wordt deze gelijkstroom omgezet in bruikbare wisselstroom die daarna al dan niet in het net gestuurd wordt.
Hieronder bespreken we de onderdelen van een PV installatie meer in detail:
De huidige zonnecellen worden gemaakt uit silicium. Er zijn drie types zonnecellen waarmee 3 soorten modules gemaakt worden: de mono- kristallijne modules, de poly- kristallijne modules en thin film modules: Mono- en poly kristallijne modules gelijken erg op elkaar
- Mono-kristallijne zonnecellen zijn siliciumplakken, die zijn gezaagd uit een groot kaarsvormig donkerblauw “monokristal”.
- Poly-kristallijne zonnecellen worden gegoten. Deze cellen leveren doorgaans een iets lager rendement dan de monokristallijne zonnecellen.
- Amorf silicium wordt niet uit silicium gezaagd, maar wordt opgedampt op een glasplaat. Hierbij wordt erg weinig silicium gebruikt. Deze panelen hebben een betere werking bij diffuus licht ( bewolkt weer) maar de opbrengst/m² ligt lager dan bij kristallijne panelen. Deze panelen zijn het best geschikt voor grotere oppervlaktes en voor inbouw ( BIPV Building Integrated Photovoltaics). Er bestaan hiervoor zelfs half transparante panelen.
| Celtype | Mono-kristallijne panelen | Poly-kristallijne panelen | Amorf silicium panelen |
|---|---|---|---|
| Afkorting | mono-Cr | poly-Cr of multi-Cr | amorf-Si (dunne film) A-Si |
| Productieproces | zagen/siliciumplakken | gieten | opdampen: weinig silicium en simpel proces |
| Marktaandeel | 85% | 15% | |
| Rendement | 15%-18% | 14%-16% | 6% |
| Kleur | donkerblauw | antraciet blauw | gemarmerd antraciet |
De aarde ontvangt een enorme hoeveelheid zonne-energie. In één uur krijgen we evenveel zonne-energie als het jaarlijkse wereldenergieverbruik. Voor België is de hoeveelheid zonne-energie ruim 500 maal ons jaarlijks elektriciteitsverbruik en bijna 60 maal ons totaal jaarlijks energieverbruik. Zonlicht bestaat echter uit verschillende golflengtes. Helaas kunnen we momenteel slecht een deel ervan gomzetten in elektriciteit ( 6 à 18%) omdat de huidige zonnecellen slechts 1 of 2 golflengtes benutten.
De hoeveelheid energie, die een zonnepaneel produceert is afhankelijk van 3 factoren: nl. de grootte, het rendement van het paneel en de hoeveelheid instraling van de zon.
Opbrengst
Het vermogen van een zonnepaneel wordt uitgedrukt in wattpiek(Wp).
Dit is de opbrengst bij een instraling van 1000W/m² en bij 25°C. De meeste zonnepanelen hebben een piekvermogen tussen 40 en 200 Wp. In de praktijk is de opbrengst afhankelijk van de hoeveelheid licht die op het paneel terecht komt. Zo is de opbrengst in Spanje een stuk hoger dan in België omdat het aantal uren zon een stuk hoger ligt. Ook de richting is hiervoor belangrijk. Voor België is de ideale opstelling naar het zuiden gericht onder een hoek van 36°.
Van zonnecellen en -panelen naar zonnestroom pv-systemen
Een kristallijn zonnepaneel bestaat uit -meestal 72-aan elkaar gekoppelde zonnecellen. De cellen in het paneel worden tegen weer en wind beschermd door een glasplaat bovenaan en een EVA film onderaan. Bij thin filmpanelen zitten de zonnecellen tussen 2 glasplaten.
De panelen leveren gelijkspanning Een compleet zonnestroomsysteem bestaat uit meerdere panelen verbonden met kabels, een omvormer, een zekering en een teller.
Netgekoppelde zonnestroom pv-systemen
Om een bruikbare spanning(230 volt wisselstroom) te bekomen wordt de gelijkspanning omgezet door een omvormer of inverter. Wanneer je meer elektriciteit verbruikt (bvb als de wasmachine en/of de vaatwas functioneren) dan het systeem produceert, zal het tekort worden aangevuld vanuit het gewone elektriciteitsnet. Als je meer elektriciteit produceert dan dat je verbruikt (vb vakantieperiode), gaat het overschot terug in het elektriciteitsnet en draait de teller terug. Soms moet echter de teller ( oudere types) vervangen worden maar dit gebeurt op eenvoudige vraag aan de netbeheerder.