Zonlicht vangen en dat direct omzetten in bruikbare elektriciteit: dat is kort gezegd wat zonnepanelen doen. Als je wilt begrijpen hoe zonnepanelen werken, is het handig om te weten dat er een slim samenspel plaatsvindt tussen zonlicht, silicium en elektronen, en dat dit proces volledig automatisch verloopt zodra de zon schijnt.
Van zonnecel naar zonnepaneel
Een zonnepaneel bestaat uit meerdere losse zonnecellen. Die zonnecellen zijn bijna altijd gemaakt van silicium, een halfgeleider die goed reageert op licht. Silicium zit ook in computerchips, maar in zonnecellen wordt het ingezet om energie op te wekken.
Eén zonnecel levert maar een kleine hoeveelheid spanning op. Daarom worden tientallen cellen aan elkaar gekoppeld in een paneel. Heb je meerdere panelen op je dak, dan vormen die samen een systeem dat genoeg stroom kan leveren voor een gewoon huishouden.
Wat gebeurt er precies in een zonnecel?
Als zonlicht op een zonnecel valt, raken de lichtdeeltjes, ook wel fotonen genoemd, de siliciumatomen in de cel. Daardoor komen er elektronen los. Elektronen hebben een negatieve lading. Door die lading ontstaat er een elektrisch spanningsverschil in de cel, en dat spanningsverschil zorgt ervoor dat de elektronen gaan bewegen. Die beweging is stroom.
De stroom die een zonnecel opwekt, is gelijkstroom. Dat is niet het type stroom dat je thuis nodig hebt. Stopcontacten en apparaten werken op wisselstroom. Daarom is er nog een extra apparaat nodig: de omvormer.
De rol van de omvormer
De omvormer zet de gelijkstroom uit je zonnepanelen om naar wisselstroom. Daarna is de stroom geschikt voor gebruik in je huis. De omvormer hangt meestal in de meterkast of op een andere droge plek binnenshuis, vlakbij de groepenkast.
Er zijn verschillende soorten omvormers. De meest gebruikte is de centrale omvormer, die alle panelen samen bedient. Er zijn ook micro-omvormers, die je per paneel plaatst. Dat laatste heeft als voordeel dat schaduw op één paneel de rest van het systeem minder beïnvloedt.
Werken zonnepanelen ook als het bewolkt is?
Ja, zonnepanelen werken ook bij bewolkt weer, maar ze leveren dan minder op. Ze hebben geen direct zonlicht nodig, maar daglicht is genoeg om stroom op te wekken. Bij heldere bewolking presteren panelen nog redelijk goed. Bij zware bewolking of regen daalt de opbrengst flink.
Wat veel mensen niet weten: bij zeer hoge temperaturen werken zonnepanelen juist iets minder efficiënt dan bij mild, zonnig weer. Panelen presteren het best bij een combinatie van veel licht en een gematigde temperatuur.
Soorten zonnepanelen: monokristallijn en polykristallijn
Er zijn twee veelgebruikte typen silicium-zonnepanelen: monokristallijne en polykristallijne panelen. Monokristallijne panelen zijn gemaakt van één groot siliciumkristal. Ze zijn donkerder van kleur en hebben doorgaans een hoger rendement. Polykristallijne panelen bestaan uit meerdere kristallen en zijn iets goedkoper, maar presteren iets minder goed per vierkante meter.
Er bestaat ook een derde type: dunnefilmpanelen. Die zijn flexibel en licht, maar worden minder vaak op woningen gebruikt omdat ze minder vermogen per oppervlak leveren.
Stap voor stap: zo gaat het proces in zijn werk
- De zon schijnt op de zonnecellen in het paneel.
- Lichtdeeltjes maken elektronen los uit het silicium in de cel.
- Er ontstaat gelijkstroom doordat de elektronen gaan bewegen.
- De gelijkstroom gaat via kabels naar de omvormer.
- De omvormer zet de gelijkstroom om naar wisselstroom.
- De wisselstroom stroomt via de groepenkast naar de apparaten in huis.
- Stroom die je niet direct verbruikt, lever je terug aan het net of sla je op in een thuisbatterij.
Wat bepaalt hoeveel stroom je panelen opwekken?
Het vermogen van een zonnepaneel wordt uitgedrukt in wattpiek (Wp). Dit geeft aan hoeveel watt een paneel produceert onder ideale omstandigheden. In de praktijk is de opbrengst lager, afhankelijk van de hoeveelheid zonlicht, de hellingshoek van het dak, de richting van de panelen en eventuele schaduw van bomen of schoorstenen.
Een zuidgericht dak met een helling van rond de 35 graden geeft de beste opbrengst in Nederland. Oost- of westgerichte panelen produceren minder, maar kunnen alsnog een groot deel van je stroomverbruik dekken.
Zonne-energie direct of later gebruiken
Stroom die je zonnepanelen opwekken maar die je op dat moment niet nodig hebt, gaat terug het elektriciteitsnet op. Heb je een thuisbatterij, dan sla je die stroom tijdelijk op en gebruik je hem later, bijvoorbeeld ’s avonds. Zonder batterij ben je voor dat deel afhankelijk van het net.
Met slimme apparaten, zoals een wasmachine of vaatwasser op een tijdschakelaar, kun je grote verbruikers laten draaien als je panelen op volle kracht zijn. Zo gebruik je zoveel mogelijk zelf opgewekte stroom direct.
Veelgestelde vragen
Wat is wattpiek bij zonnepanelen?
Wattpiek (Wp) is de eenheid waarmee het maximale vermogen van een zonnepaneel wordt aangegeven. Dit is het vermogen dat een paneel levert onder ideale testomstandigheden, met veel licht en een vaste temperatuur. In de praktijk haal je dit maximum zelden, maar het getal helpt je wel om panelen met elkaar te vergelijken.
Hoe werkt het terugleveren van stroom aan het net?
Als je zonnepanelen meer stroom opwekken dan je op dat moment verbruikt, stroomt het overschot automatisch terug naar het elektriciteitsnet. Je slimme meter registreert dit. Hoeveel je daarvoor terugkrijgt, hangt af van de afspraken met je energieleverancier en de regelgeving die op dat moment geldt.
Hebben zonnepanelen onderhoud nodig?
Zonnepanelen hebben weinig onderhoud nodig. Regen spoelt in de meeste gevallen het stof en vuil vanzelf weg. Wel is het verstandig om de panelen af en toe te controleren op beschadigingen en te checken of de omvormer goed werkt. Liggen de panelen onder een boom of is er weinig neerslag, dan kan schoonmaken de opbrengst verbeteren.
Werken zonnepanelen bij stroomuitval?
Standaard zonnepanelen met een gewone omvormer schakelen zichzelf automatisch uit bij een stroomuitval in het net. Dit is een veiligheidsmaatregel. Heb je een thuisbatterij met een speciaal systeem dat losstaat van het net, dan kun je tijdens een uitval toch stroom gebruiken. Dat geldt niet voor de meeste eenvoudige installaties.
