Zonne-energie

Hoe werkt het?

Techniek

Een zonnecel zet licht rechtstreeks om in elektriciteit. Deze gelijkstroom kan batterijen opladen of kleine toestellen rechtstreeks doen werken. Na omzetting in wisselstroom kan zonnestroom ook aan het elektriciteitsnet geleverd worden.

  • Hoe werkt een zonnecel?

Een zonnecel bestaat uit een dun plaatje met aan de bovenzijde een negatieve lading en aan de onderzijde een positieve lading. Dit plaatje is gemaakt van halfgeleidend materiaal, meestal silicium, dat alleen maar goed geleidt als er licht op valt. Op dat moment ontstaat een elektrische spanning tussen de positief geladen onderkant en de negatief geladen bovenkant van de cel. Dunne metalen vingers op de voorkant van de cel vangen de opgewekte elektrische stroom op. Zij zijn via de elektrische toepassing verbonden met een metalen plaatje op de achterkant van de cel. Afhankelijk van het type silicium zal de cel een groter of kleiner aandeel van het zonlicht omzetten in elektriciteit.

  • Hoe wordt zonnestroom nuttig gebruikt?

Zonnecellen worden aan elkaar geschakeld in zonnepanelen of PV-modules met diverse afmetingen. Bij lichtinval produceert het paneel een gelijkstroom. Deze stroom kan rechtstreeks kleine toestellen doen werken of een batterij opladen. Bij netgekoppelde fotovoltaïsche systemen zet een omvormer de gelijkstroom om in wisselstroom met dezelfde kwaliteit als de klassieke stroom van het distributienet. Daarmee kunnen alle elektrische toestellen op laagspanning werken.

  • Kan zonnestroom aan het net geleverd worden?

Netgekoppelde PV-systemen hebben geen batterij nodig. Wanneer het elektriciteitsverbruik kleiner is dan de productie door de zonnepanelen, wordt het overschot aan het distributienet geleverd via een koppeling in de elektrische kast. 's Nachts en wanneer de zon niet voldoende oplevert, wordt de nodige stroom uit het elektriciteitsnet gehaald.

  • Moeten zonnepanelen perfect naar het zuiden gericht staan?

Een perfecte oriëntatie en helling is niet nodig: bij afwijkingen tot zuidoost of zuidwest en hellingshoeken van 20 tot 60 graden leveren zonnepanelen nog altijd 95% van het maximum. Dat komt door het grote aandeel van indirect zonlicht uit alle richtingen, waarin toch nog voldoende energie zit voor zonnecellen.

 

Elektriciteit uit licht?

In een 'fotovoltaïsche' zonnecel wordt licht rechtstreeks omgezet in elektriciteit. Zonnecellen zijn dunne schijfjes of laagjes met speciale elektrische eigenschappen. De hoeveelheid stroom die ze produceren hangt af van het invallende licht. Alle vormen van licht zijn bruikbaar, maar direct zonlicht levert wel de meeste energie.

Zonnecellen worden aan elkaar gekoppeld in grotere zonnepanelen (PV-modules). Daarin zitten de zonnecellen beschermd tussen een glasplaat aan de voorkant en een waterdichte kunststof folie aan de achterkant.

  • Hoeveel energie levert de zon?

De Belgische zon levert per jaar gemiddeld 1000 kWh per vierkante meter op een horizontaal vlak. Dat komt overeen met een vat olie van 100 liter. Op een zuidgericht dakvlak met een hellingshoek van 30° stijgt dit cijfer in Ukkel tot gemiddeld 1250 kWh per m2 per jaar. Er zijn ook verschillen tussen de verschillende regio's. De kuststreek en de Gaume in het zuiden van de provincie Luxemburg zijn het zonnigst.

De ingestraalde zonne-energie varieert gedurende de dag en naargelang het seizoen.

  • Hoeveel stroom kunnen zonnepanelen leveren in Vlaanderen?

Een voorzichtig cijfer voor de jaarlijkse gemiddelde opbrengst in Vlaanderen is 900 kWh/kWp. Dat betekent dat een PV-systeem met een opgesteld vermogen van 1 kilowattpiek per jaar 900 kilowattuur zonnestroom produceert als wisselstroom na de omvormer. Een goed opgesteld PV-systeem met polykristallijne zonnepanelen kan uit de zon ongeveer 150 kWh wisselstroom  per m2 per jaar halen. Het jaarlijkse gemiddelde verbruik van een Vlaams gezin bedraagt ongeveer 3500 kWh. Dat betekent dus dat 23 m2 zonnepanelen (14 stuks van 1,6 m2) volstaan om over een volledig jaar het totale stroomverbruik van een gezin te dekken.

Toepassingen

Bij de toepassingen van fotovoltaïsche zonne-energie maakt men onderscheid tussen netgekoppelde en autonome PV-systemen. Een tweede onderverdeling bij netgekoppelde PV-systemen is die tussen gebouwintegratie van PV-modules en opbouw.

  • Netgekoppelde en autonome systemen

Netgekoppelde PV-systemen hebben een omvormer (inverter in het Engels), die de gelijkstroom van de zonnepanelen omzet in wisselstroom met precies dezelfde eigenschappen als klassieke elektriciteit. De netkoppeling maakt het mogelijk om stroom uit te wisselen met het elektriciteitsnet. Op die manier kan het overschot van zonnestroom automatisch geleverd worden aan het net. Als de geproduceerde zonnestroom onvoldoende is om het interne verbruik te dekken ('s nachts of bij te weinig lichtinval), wordt automatisch stroom van het net aangekocht.

Autonome PV-systemen produceren zonnestroom die meestal opgeslagen wordt in een batterij, zodat het stroomverbruikende toestel los van een net kan werken. Niet alleen in ontwikkelingslanden zijn autonome systemen interessant. Ook bij ons is het soms te duur om een net aan te leggen, bijvoorbeeld voor een meettoestel in een natuurgebied. Vaak is het ook eenvoudig goedkoper om voor kleine toepassingen zoals parkeermeters autonome PV-systemen te gebruiken dan daarvoor telkens per meter een aansluiting op het net te maken.

  • Gebouwintegratie en opbouw van PV-modules

Bij gebouwintegratie produceren PV-panelen op een gebouw niet alleen zonnestroom, maar vervullen ze ook de functie van bouwelement: waterdichte dakbedekking of gevelbekleding, zonnewering, beglazing met zonnecellen. Dat noemt men gebouwgeïntegreerde PV. De Engelse term "Building Integrated PV" wordt vaak afgekort tot BIPV. Vaak worden daarvoor speciale PV-modules op maat gemaakt, maar ook standaard modules kunnen met een aangepaste afwerking van randen en voegen toegepast worden. 

Door de dubbele functie en de kenmerkende donkerblauwe kleur kunnen BIPV-toepassingen een nieuw innovatief element in de architectuur worden.

De opbouw van PV-modules gebeurt bovenop de  bestaande structuur van dak of gevel. Zonnepanelen worden aangebracht op aparte draagstructuren, die bevestigt worden op de gebouwschil.

 

Alle platformen van ODE

Zonne-energie Warmtenet Bio-energie Windenergie Warmtepomp