Al in de 19e eeuw ontdekte de Franse natuurkundige Becquerel dat het mogelijk is om elektriciteit op te wekken uit zonlicht: het fotovoltaïsch effect. In de meeste zonnepanelen wordt daarvoor silicium (een soort zand dat werkt als halfgeleider) gebruikt.

Een zonnepaneel bestaat uit meerdere zonnecellen. Als er zonlicht op valt, ontstaat er spanning in de zonnecellen. Dit hoeft niet per se direct zonlicht te zijn. Ook op een bewolkte dag levert een zonnecel elektriciteit. Dit is gelijkstroom. Ons elektriciteitsnet werkt echter met wisselstroom. Om de gelijkstroom die de zonnepanelen leveren om te kunnen zetten in wisselstroom, is een omvormer nodig.

Er zijn grofweg drie gangbare soorten zonnepanelen op de markt:

• polykristallijn
• monokristallijn
• dunne-film

Bovengenoemde soorten panelen hebben elk hun eigen uitstraling en toepassing. Tevens is er een breed aanbod van merken op de markt. Zonnewinst kiest uitsluitend voor merken die hun sporen hebben verdiend in deze markt.

Polykristallijne panelen

In een polykristallijn paneel worden de zonnecellen gemaakt door silicium (zand) te smelten en in een staafvorm (ingot) te laten stollen. Hierdoor ontstaat een blauwachtige staaf met vele kristallen erin. Van deze staaf worden plakjes gesneden die de basis vormen voor de cel.

Door de verschillende ligging van de kristallen hebben Polykristallijne panelen de eigenschap beter energie op te wekken bij niet-direct zonlicht. Bijvoorbeeld op winterse, bewolkte dagen met diffuus wit licht.

Monokristallijne panelen

De productie van monokristallijne panelen is hetzelfde als bij de polykristallijne panelen met dit verschil dat het stollingsproces heel langzaam verloopt. Daardoor ontstaat er één groot kristal. De cellen die hiervan gesneden worden hebben daardoor een veel homogenere samenstelling en zijn zwart van kleur. Dit levert een cel op die zo’n 8% meer energieopbrengst heeft.

Dunne-film panelen

Dunne-film panelen, ook wel amorfe panelen genoemd, worden ook op basis van silicium gemaakt. Dit wordt in poedervorm op een drager aangebracht. Omdat deze panelen geen cellenstructuur hebben, geeft dit ze een egaler uiterlijk. Per oppervlak brengen ze iets minder op dan kristallijne panelen maar bij diffuus licht presteren ze beter dan kristallijne panelen. Een nadeel van deze panelen is dat ze kleiner zijn, waardoor er meer bevestigingsmateriaal nodig is. Ook is er vanwege het hogere voltage meer bekabeling nodig. Omdat de panelen een steeds kleiner deel van de prijs van de hele installatie uitmaken is deze techniek dan ook steeds minder in trek.

Het aantal panelen is natuurlijk afhankelijk van uw huidige energieverbruik. Bij de aanschaf van een zonnepaneleninstallatie is het ook verstandig na te denken over mogelijk toekomstige scenario’s: kinderen die ouder worden (meer verbruik door tv, computer, etc.), komt er een elektrische auto, warmtepomp of airco, gaat u elektrisch koken?

Als uw verbruik bekend is kan onze adviseur beginnen met de berekening. Daarvoor moet allereerst de efficiëntie van de zonnepanelen in uw situatie bepaald worden. Als de efficiëntie bekend is, kan de adviseur het benodigde aantal zonnepanelen berekenen om uw elektrisch verbruik te dekken.

De efficiëntie wordt bepaald door een heleboel factoren die tijdens het adviesgesprek in kaart worden gebracht: weersomstandigheden, hoek van instraling, type zonnepaneel, schaduwen van obstakels, de keuze van de omvormer, etc. Na het adviesgesprek gebruikt onze adviseur al deze variabelen in onze simulatiesoftware. De software berekent precies hoeveel panelen nodig zijn in uw situatie en geeft inzicht in te verwachten energie-opbrengst en financiële besparingen.

Een belangrijke variabele bij het bepalen van uw te verwachten energie-opbrengst is de schaduw van obstakels, bijvoorbeeld bomen, een dakkapel of schoorsteen.

Schaduw heeft een erg negatieve invloed op de werking van zonnepanelen. Hoe minder zon op een paneel valt, des te hoger de weerstand in de cellen die in de schaduw liggen, des te minder stroom er wordt geproduceerd.

Als je de aaneenschakeling van een zonnepaneleninstallatie beschouwt als een tuinslang, kun je de schaduw vergelijken met een punt waarop de tuinslang wordt dichtgeknepen. Door een beetje schaduw (afknijpen) stroomt er dus minder stroom (water) door de hele keten.

Voor panelen die geregeld (deels) schaduw krijgen, moeten optimizers toegepast worden om maximale opbrengst te behouden en defecte bypass diodes te voorkomen.

1. Hogere opbrengst
2. Kortsluitbeveiliging
3. Schaduwbeheersing
4. Langere levensduur van uw zonnepanelen

   

1. Hogere opbrengst

Dankzij de optimizers weet de omvormer wat de energie opbrengst is van elk zonnepaneel afzonderlijk. Mocht er een paneel (deels) stuk zijn, dan ziet u in uw monitoring-app gelijk een lagere energie productie. Daarnaast optimaliseren optimizers de energie afgifte van uw panelen, waardoor een paneel tot 25% meer energie opbrengt.

Als Zonnewinst uw installatie heeft verzorgt met een SolarEdge omvormer, dan krijgen wij van het systeem automatisch een melding als er zich een fout voordoet. Indien nodig nemen wij direct contact met u op en helpen het paneel of een ander defect onderdeel te vervangen. Zo blijft u gegarandeerd van een maximale energie opbrengst.

2. Kortsluitbeveiliging

Een systeem zonder optimizers noemen we een serie geschakeld systeem. De spanning in de string (kabelketen van zonnepanelen) kan oplopen tot ruim 600V. Een kortsluiting in de serie geschakelde string zorgt voor een vlamboog die niet stopt zolang de panelen nog stroom opwekken.

Het gevaar voor vlambogen in de string is niet aanwezig als u voor optimizers kiest. Mocht er zich een kortsluiting voordoen in de stringbekabeling, dan schakelen de optimizers van SolarEdge de stroom van de panelen af en brengen ze de spanning terug naar een ongevaarlijke 1V per paneel/optimizer.

Twee grote voordelen van een parallel geschakeld systeem dus. En er is nóg een zeer belangrijk voordeel van het gebruik van een parallel geschakeld systeem met behulp van optimizers: schaduw beheersing!

3. Schaduwbeheersing

In een parallel geschakeld systeem krijgt elk paneel een eigen optimizer. Als er een schaduw over (een deel van) een zonnepaneel valt, zorgt de optimizer ervoor dat de verminderde opbrengst van dit paneel geen invloed heeft op andere panelen.

4. Langere levensduur van uw zonnepanelen

Optimizers zorgen ervoor dat de bypass diodes niet overbelast worden indien er schaduw over een paneel valt. Daardoor is de kans veel kleiner dat een bypass diode defect gaat als uw paneel op een plek ligt waar veel schaduw voor komt.

SolarEdge

De fabrikant SolarEdge is marktleider in systemen met optimizers en ons advies aan iedereen die kiest voor een parallel geschakeld systeem.

Als je in een tuinslang knijpt (weerstand), stroomt er minder water (stroom), maar bouwt de druk aan de voorkant op (spanning). In een zonnepaneel met een defect of schaduw (weerstand) kan minder stroom lopen en dus bouwt de spanning op.

In moderne zonnepanelen zitten enkele – vaak drie stuks – bypass diodes. De bypass diode beschermt de cellen in een zonnepaneel door de stroom door de cellen om te leiden (bypass) indien nodig.

De bypass diode treedt in werking als de spanning toeneemt, door een cel in het paneel die niet goed werkt, bijvoorbeeld omdat deze beschadigd is. Zou de bypass diode er niet zijn, dan wordt de volledige opgewekte stroom van alle aangesloten zonnepanelen door de defecte cel ‘geperst’. Daardoor is de kans groot dat er extreme hitte ontstaat rondom de defecte cel met uiteindelijk mogelijke brandschade tot gevolg.

Een bijkomstig voordeel van de bypass diode is dat deze ook in werking treedt als er een schaduw op (een deel van) het paneel valt. De schaduw zorgt, net als een defecte cel, voor minder stroomopbrengst en daardoor treedt de bypass diode in werking en leidt de stroom om. De stroom loopt dan dus om de schaduw heen, zoals het ook om de defecte cel zou lopen.

U hebt misschien al eens horen zeggen dat in een serie geschakelde installatie een schaduw op één paneel de energie opbrengst van alle panelen naar beneden brengt? Dankzij de bypass diodes is dit niet het geval. De volledige energie opbrengst van uw panelen loopt in geval van schaduw op één paneel namelijk via de bypass diode(s) van het betreffende paneel. De opbrengst van de rest van de panelen zakt dus niet naar beneden.

Zou u dankzij de bypass diodes geen optimizers meer hoeven gebruiken indien u last heeft van schaduw? Jawel! Want de bypass diodes zijn zeer eenvoudige elektrische componenten die niet geschikt zijn voor 20 jaar lang elke dag schakelen en stroom doorlaten. Optimizers zijn dat wel!

Sterker nog, bij sommige fabrikanten van zonnepanelen vervalt de garantie als hun panelen zonder optimizers zijn geïnstalleerd op een locatie waar wel veel wisselende schaduw en zon periodes zijn. Juist omdat de bypass diode dan jarenlang overbelast wordt, vervalt de garantie. De adviseurs van Zonnewinst letten hier op tijdens het offertegesprek bij u thuis, zij kijken naar uw situatie en mogelijke ligging van de panelen. In zulke wisselende schaduw/zon situaties zullen wij altijd optimizers adviseren.

Leestip: uitgebreide praktijktest met bypass diodes en optimizers: Mark Cavanagh’s “Tigo Energy Optimiser Review” (2018)