Hoe werkt een zonnesysteem?

Werking zonnepanelen

De zon is een onuitputbare bron waardoor het de capaciteit heeft om oneindig energie uit te stralen. Deze zonnestralen bestaan uit een aantal componenten zoals fotonen, licht en een Uv-straling. Daar waar licht en de Uv-straling bekende componenten zijn, zijn de fotonen dat iets minder. Echter wil dat niet zeggen dat die onbelangrijk zijn. Daarentegen, fotonen zijn juist enorm belangrijk voor de werking van de zonnepanelen.

Fotonen kunnen wij niet zien, horen, ruiken of voelen, maar zijn eigenlijk kleine deeltjes lichtenergie. Zonnepanelen zijn opgebouwd uit verschillende lagen materiaal, maar voornamelijk van fotovoltaïsche cellen. Daarbij bestaat iedere laag uit twee lagen silicium, waarvan één positief en één negatief geladen is en het elektrisch veld vormt. De fotovoltaïsche cellen, ook wel zonnecellen genoemd, in combinatie met de twee lagen silicium maken het absorberen van zonlicht mogelijk en zetten daarmee het magische fotovoltaïsche proces in werking; fotonen worden omgezet naar elektronen. Door het absorptie vermogen van de zonnecellen en het elektrische veld van de lagen silicium worden de elektronen door het zonlicht in beweging gebracht en uiteindelijk omgezet in energie.

Omvormer

Over het algemeen worden de meeste woningen in Nederland gevoed door wisselstroom. Echter, de zonnepanelen wekken gelijkstroom op waardoor de huizen nog niet van energie worden voorzien. De nadruk ligt hem met name op het 'nog niet', want het hart van het systeem mist nog; de omvormer. De naam zegt het eigenlijk al, de wisselstroom wordt vervormd tot gelijkstroom waardoor woningen van stroom worden voorzien.

De lichtintensiteit en temperatuur verschillen van dag tot dag en hebben invloed op de werking van de zonnepanelen. Omvormers bevatten één of meerdere Maximum Power Point Trackers (MPTT). Deze zijn essentieel voor het optimaliseren van de energie zodra er sprake is van een bepaalde lichtintensiteit en temperatuur. Daarbij is het ideaal om de omvormer dichtbij de panelen te plaatsen om enige mate van opbrengstverlies te beperken.

Normaliter worden de zonnepanelen in serie aangesloten op een omvormer, maar het is ook mogelijk om in parallel aangesloten te worden.

Bij een serieschakeling, ook wel string genoemd, zijn alle panelen als het ware als serie aan elkaar geschakeld. Hierdoor ontstaat er een grote stroomkring wat betekent dat de installatie zo sterk is als het zwakste paneel; het functioneren van één zonnepaneel beïnvloedt het gehele systeem. Naast het feit dat dit systeem relatief goedkoop is, levert een serieschakeling hoge spanning waardoor er minder warmteverlies optreedt en de gelijkstroom gemakkelijker kan worden vervormd tot wisselstroom.

Bij een parallelschakeling worden de zonnepanelen naast elkaar aangesloten. Net als bij een serieschakeling ontstaat er één grote stroomkring, maar is ieder paneel afzonderlijk aangesloten op het systeem. Een kapotte zonnepaneel, schaduw of andere omstandigheden waardoor één zonnepaneel niet werkt beïnvloedt met dit systeem niet het productievermogen van de andere panelen. Hierdoor worden deze systemen vaak aanbevolen aan huiseigenaren die te maken hebben met schaduw en/of zonnepanelen in diverse hellingshoeken hebben. Het nadeel hiervan is dat het een stuk duurder is dan de serieschakeling, maar de gemiste opbrengsten kunnen opwegen tegen deze kosten.

Daarbij is het mogelijk dat er speciale apparaten, zoals een micro-omvormer of power optimizer, aan deze parallelschakelingen worden gekoppeld. Deze apparaten zorgen ervoor dat het stroom van het desbetreffende paneel naar de plek wordt gebracht waar het wordt verwacht. Het verschil tussen deze twee apparaten is dat bij een power optimizer nog een aparte omvormer nodig is. Maar, welke van deze twee zijn nou eigenlijk handiger? De power optimizer beschrijft eigenlijk al precies wat het doet, want het maximaliseert de energie die een bepaalde paneel opwekt tijdens een desbetreffende situatie. Hoewel hierdoor het rendement wordt geoptimaliseerd, is de aanschafprijs van zo'n systeem wel duurder dan zonder power optimizers. Micro-omvormers daarentegen nemen de taak over van de grote omvormer. Hierdoor hoeft er geen (grote) omvormer meer aangeschaft te worden waardoor u kosten én ruimte in uw woning bespaard. Net als power optimizers kunnen de micro-omvormers apart worden aangesloten op een paneel.