Hoe werkt een fotovoltaïsch systeem?
De werking van een fotovoltaïsch systeem wordt eenvoudig uitgelegd.
Het invallende zonlicht valt op de zonnepanelen, die bestaan uit zonnecellen, en zet de elektronen in de materialen van de cel in beweging. Deze kinetische energie genereert elektriciteit. Hoe sterker de lichtinval, hoe hoger de productie van zonnestroom.
Zonnestroom is altijd gelijkstroom, die door een omvormer in wisselstroom moet worden omgezet voordat hij kan worden gebruikt.
Fotovoltaïek beschrijft dus de omzetting van lichtenergie in elektrische energie met behulp van zonnecellen.
Vergelijk nu fotovoltaïsche aanbiedingen en bespaar 30%!
Neem 60 seconden de tijd en vul een kort formulier in. Wij brengen u in contact met maximaal vijf geverifieerde gespecialiseerde bedrijven uit uw regio. De vergelijking is gratis en vrijblijvend voor u.
Onderdelen van een fotovoltaïsch systeem
Het meest voor de hand liggende onderdeel van een zonnesysteem zijn de zonnepanelen, die op grote delen van de daken worden gemonteerd.
De opgewekte elektriciteit wordt via de bedrading van de zonnepanelen naar de omvormer geleid, die de gelijkstroom in wisselstroom omzet.
De wisselstroom wordt doorgegeven via de wisselstroombekabeling en -leidingen van de omvormer naar het voedingspunt.
Op het terugleverpunt nemen verschillende meters de taak op zich om de verbruikte en teruggeleverde elektriciteit te meten.
Lees meer:
-Structuur van een fotovoltaïsch systeem eenvoudig uitgelegd
Zonnemodules
Zonnemodules bestaan uit vele afzonderlijke zonnecellen die in de modules zijn ingebouwd. Ze bestaan uit in serie geschakelde cellen om de spanning te verhogen. Dit effect is vergelijkbaar met dat van in serie geschakelde batterijen.
In de zonnemodules zitten meerdere van deze cellen in een frame en ze worden door glas tegen weersinvloeden beschermd. Bij dit ontwerp worden de zonnepanelen in verschillende afmetingen op de daken van huizen gemonteerd.
Voor de opwekking van elektriciteit kan vereenvoudigd worden gezegd dat de ladingseigenschappen veranderen wanneer er licht op valt en er een elektrisch veld ontstaat tussen twee siliciumlagen met verschillende geleidbaarheid. Daardoor wordt er spanning opgewekt.
De Duitse Vereniging van Energie- en Waterbedrijven noemt de in de zonnemodules ingebouwde zonnecellen een mini-elektriciteitscentrale. De zonnepanelen worden aangesloten op de zonnegenerator, die de opgewekte gelijkstroom doorgeeft aan de omvormer.
De zonnecel
Voor de productie van een zonnecel is het kwartszand silicium nodig. Meer dan 90 procent van alle zonnecellen zijn van dit materiaal gemaakt. Het is een van de meest voorkomende elementen in de aardkorst en wordt daarom als onuitputtelijk beschouwd.
Voor het fabricageproces van een siliciumwafel moet het kwartszand worden gereinigd en gekristalliseerd. De wafels worden vervolgens verzaagd, selectief besmet en voorzien van geleidingssporen, die nodig zijn voor het transport van elektriciteit.
Bij blootstelling aan licht komen elektronen vrij op de siliciumwafel. Daartoe moeten de boven- en onderkant van elke cel worden besmet met verschillende vreemde atomen. In de praktijk worden hiervoor boor en fosfor gebruikt. Deze onzuiverheid creëert een positieve en negatieve pool, vergelijkbaar met die van een batterij.
Bij zonnecellen wordt onderscheid gemaakt tussen monokristallijne, polykristallijne en amorfe cellen, die alle een verschillend rendement hebben. Het rendement geeft de opbrengst van zonnestroom aan in verhouding tot de beschikbare energie uit zonlicht, uitgedrukt in een percentage.
Omvormer
Door hun ontwerp produceren zonnecellen alleen gelijkstroom. Het elektriciteitsnet in dit land is echter ontworpen voor wisselstroom. Een omvormer is nodig om de opgewekte zonne-energie zelf te kunnen verbruiken of aan het net te leveren. In een fotovoltaïsch systeem vormt de omvormer de interface tussen de zonnemodules en het elektriciteitsnet.
Omvormer: de complete gids ()
De keuze aan omvormers is enorm. Er zijn vele fabrikanten, modellen en types. Dat zorgt voor verwarring.
In deze uitgebreide gids leer je (bijna) alles over omvormers.
Een omvormer ontwikkelt zijn volledige efficiëntie op zijn optimale werkpunt, dat ook wel MPP (Maximum Power Point) wordt genoemd. Om de efficiëntie van het PV-systeem te garanderen, controleert een MPP-tracker de werking van de omvormer. Naast externe invloeden zoals zonnestraling en temperatuur zijn ook de eigenschappen van de geïnstalleerde zonnepanelen van invloed op het MPP.
Het elektriciteitsnet in particuliere huishoudens werkt gewoonlijk op 1-fase wisselstroom, aangezien slechts één fase wordt doorgegeven van de drie fasen van het openbare elektriciteitsnet. Het leveren van 1-fase wisselstroom aan het openbare net is complexer en vereist het gebruik van een 3-fase omvormer voor systemen met een vermogen van meer dan 4,6 kilowatt.
Opslag van zonne-energie
Ook al is een energieopslag optioneel en heeft het ontbreken ervan geen invloed op de functionaliteit van een fotovoltaïsch systeem, toch is het een zeer nuttige toevoeging.
Zonnesystemen produceren overdag veel overtollige elektriciteit die niet kan worden verbruikt. Zonder een elektriciteitsopslagsysteem kan de zonnestroom alleen worden gebruikt tijdens de elektriciteitsproductie.
Bij de opslag van zonne-energie wordt meestal gebruik gemaakt van loodzuur- en lithium-ionbatterijen om de niet benodigde zonne-energie op te slaan. Ze stellen de eigenaars in staat om de overdag geproduceerde zonne-energie op een later tijdstip te gebruiken.
De schommelingen waaraan hernieuwbare energiebronnen onderhevig zijn, worden afgezwakt en de exploitatie van de systemen wordt rendabeler.
Dit maakt het onder meer mogelijk het zelfverbruik en de vergoeding te verhogen door elektriciteit aan het openbare net te leveren. Bovendien zijn opslagsystemen voor elektriciteit nuttig om stroomonderbrekingen te overbruggen.
Meter
Met de werking van een PV-systeem komen er extra meters het huis binnen. Bij de bestaande elektriciteits- of inkoopmeter, die de hoeveelheid afgenomen elektriciteit registreert, komen de teruglever- en bidirectionele meters.
De Wet hernieuwbare energiebronnen verplicht netbeheerders om zonnestroom te accepteren tegen een vast teruglevertarief per kilowattuur. Daartoe wordt een teruglevermeter geïnstalleerd, die gewoonlijk eigendom is van de netbeheerder en de hoeveelheid aan het openbare net van de elektriciteitsleverancier geleverde elektriciteit registreert.
Het trio meters wordt gecompleteerd door de bidirectionele meter, die een combinatie is van een teruglever- en een trekmeter. De bidirectionele meter meet zowel de hoeveelheid elektriciteit die aan het openbare net wordt geleverd als het eigen verbruik van zelf geproduceerde elektriciteit.