Hoe werken zonnepanelen?
In 1839 ontdekte de Franse natuurkundige Becquerel het zogeheten photovoltaïsch effect: dat je stroom kunt opwekken uit zonlicht. In de meeste zonnepanelen gebeurt dat nu met het mineraal silicium.
Energie van de zon maakt elektronen los uit het silicium. Die hebben een negatieve lading. Het gevolg is dat in een zonnecel elektrische spanning ontstaat. Door meerdere zonnecellen achter elkaar te schakelen in een paneel gaat er stroom lopen.
Zonnepanelen hebben niet per se direct of fel zonlicht nodig om stroom op te wekken. Ook op een bewolkte dag wekken zonnepanelen stroom op.
Schaduw bepaalt de opbrengst
Schaduw verlaagt de opbrengst van je zonnepanelen. In een overschaduwde cel loopt namelijk minder stroom. En doordat zonnecellen in serie zijn geschakeld, kan de opbrengst niet hoger zijn dan de 'zwakste schakel'.
Zogeheten bypass diodes verminderen dit opbrengstverlies. Ze slaan een overschaduwde cel tijdelijk over. Een systeem heeft meestal drie bypass diodes. En elke bypass diode schakelt een derde van het zonnepanelensysteem uit, waardoor het een derde minder stroom opwekt. Daarom is het belangrijk om schaduw te vermijden.
Oplossing: micro-omvormers of power-optimizers
Is schaduw onvermijdbaar? Dan kun je micro-omvormers gebruiken. Elk paneel krijgt dan zijn eigen omvormer, die voorkomt dat het hele systeem minder stroom opwekt door één beschaduwd paneel.
Je kunt opbrengstverlies door schaduw ook tegengaan door aan elk afzonderlijk paneel een Maximum Power Point-tracker te koppelen (ook wel MMP of power optimizer genoemd). Een power optimizer is een klein kastje dat een optimale verhouding regelt tussen de stroom en de spanning van het zonnepaneel. Hiermee benut je de opbrengst van het zonnepaneel maximaal. In sommige zonnepanelen zijn power optimizers geïntegreerd. Ze zijn meestal goedkoper dan micro-omvormers.
Belangrijk hoe je huis eruit ziet? Overweeg dummypanelen
Rond een schoorsteen, rookkanaal of dakkapel kun je ook een dummy-paneel leggen. Zo'n paneel ziet eruit als een zonnepaneel maar levert geen stroom. Dummy-panelen zorgen voor een rustiger beeld op je dak, zodat de zonnepanelen minder opvallen. Kijk voor meer tips en foto's op Hoe geschikt is je dak?
Watt? Watt-piek!
Net als bij alle elektrische apparaten staat ook het vermogen van zonnepanelen uitgedrukt in watt. De productie van elektriciteit is niet gelijkmatig doordat de hoeveelheid zonlicht steeds verandert. Daarom staat bij zonnepanelen het maximale vermogen aangegeven: watt-piek (wp). Dit vermogen wordt vastgesteld in een testomgeving bij een standaardtemperatuur en -belichting.
Bij het berekenen van de werkelijke opbrengst, gebruiken installateurs software programma's om de waarden voor Nederlandse omstandigheden te combineren met de hellingshoek en windrichting van het paneel.
Zwart, blauw, dunne film
Zo'n 95 procent van de zonnepanelen op de Nederlandse markt zijn siliciumpanelen. Ze zijn zwart (monokristallijn silicium) of blauw (polykristallijn silicium). Tegenwoordig komen er op woningen bijna altijd zwarte panelen, omdat bewoners die mooier vinden. De opbrengst van blauwe en zwarte zonnepanelen is ongeveer gelijk. Blauwe zonnepanelen zijn meestal iets goedkoper. Er bestaan ook panelen in andere kleuren (bijvoorbeeld groen, paars of bronskleurig). De opbrengst van deze gekleurde panelen is een tiende tot een kwart lager dan van gangbare panelen.
Dunne-filmpanelen: flexibel
Naast siliciumpanelen zijn er ook dunne-filmpanelen. Deze kunnen indirect zonlicht beter omzetten in stroom. Dunne-filmpanelen wekken daardoor meer stroom op bij bewolking en op daken met een minder ideale hellingshoek, dan siliciumpanelen. Dunne-filmpanelen zijn daarnaast flexibel; al komen ze bij gebruik op daken meestal wel in een vast frame te liggen. En per vierkante meter zijn deze panelen goedkoper. De verwachtingen van verdere ontwikkelingen van dunne-filmpanelen zijn hoog.
Hogere temperatuur: lagere opbrengst
Bij hogere temperaturen wekken zonnepanelen minder stroom op. Voor elke 10 graden temperatuurstijging daalt de stroomopbrengst met ongeveer 4,5 procent. Daarom is het belangrijk dat er lucht achter de zonnepanelen kan stromen; de temperatuur kan dan niet te hoog oplopen.
Hoe meer licht er op de zonnepanelen valt, des te warmer wordt ook de omvormer. Maar als die te warm wordt, daalt de efficiëntie. Daarom is het slim om de omvormer te plaatsen op een plek met voldoende vrije luchtstroom eromheen.
Vermogen neemt geleidelijk iets af
In de loop van de tijd neemt de opbrengst van zonnepanelen iets af. Leveranciers garanderen meestal dat de zonnepanelen na 25 jaar nog 80 procent van hun oorspronkelijke vermogen leveren. Milieu Centraal houdt hier rekening mee in berekeningen van de kosten en baten van zonnepanelen.