Hoe werken zonnepanelen?

We weten allemaal dat zonnepanelen zonne-energie opwekken. Die energie kan jij weer gebruiken om de apparaten in huis van stroom te voorzien. De warmtepomp, de inductiekookplaat, de wasmachine en misschien zelfs al een elektrische auto die je oplaadt met duurzame energie. Maar hoe kunnen die panelen op je dak er nu eigenlijk voor zorgen dat er stroom uit het stopcontact komt? In dit artikel geven we je een kijkje achter de schermen, of panelen, en leggen we uit hoe zonnepanelen werken, hoe ze gemaakt worden en wat er allemaal bij een zonnestroomsysteem komt kijken om van die heerlijke zonnestralen uiteindelijk bruikbare energie te maken.

Hoe worden zonnepanelen gemaakt?

Om te begrijpen hoe zonnepanelen werken, is het belangrijk om te weten hoe een zonnepaneel in elkaar zit. De exacte opbouw van een zonnepaneel kan verschillen per type. Lees onze artikelen over de verschillen tussen zwarte en blauwe zonnepanelen en de verschillen tussen glas-glas en glas-folie zonnepanelen voor meer informatie over de diverse productieprocessen en materialen die gebruikt worden bij het maken van zonnepanelen.

Een zonnepaneel bestaat uit 5 lagen: glas, EVA-folie, zonnecellen, opnieuw EVA-folie en de onderste laag kan bestaan uit glas of een extra folie. Het opwekken van energie vindt plaats in de middelste laag, in de zonnecellen. De andere lagen geven de zonnepaneel zijn vorm, de sterkte en bescherming die het nodig heeft om de zonnecellen optimaal te laten renderen.

Maak kennis met de zonnecel

Voor de echte magie van een zonnepaneel moeten we bij de zonnecel zijn. Een enkel zonnepaneel bevat zo’n 60 tot 72 zonnecellen. Hoe groter een zonnepaneel, hoe meer zonnecellen en dus ook hoe hoger het piekvermogen van het zonnepaneel ligt. De technische benaming van een zonnecel is fotovoltaïsche cel. Foto staat voor licht en voltaïsch voor het opwekken van energie middels een chemische reactie. In het Engels heet dit photo voltaic, dit is de reden dat zonnepanelen ook wel PV-panelen genoemd worden. Een zonnecel bestaat uit silicium, een materiaal dat voornamelijk uit zand wordt gehaald.

Hoe werken zonnecellen?

Zonnecellen zorgen ervoor dat de energie die de zon uitstraalt, wordt omgezet in stroom. De silicium in een zonnecel is opgebouwd in twee lagen. Wanneer zonlicht de bovenste laag silicium raakt, ontstaat er een spanningsverschil in de zonnecel. Dit zorgt voor een chemische reactie waarbij fotonen (kleinste vorm van straling) vrijkomen. De beide lagen zijn verbonden met een metaaldraad, waar de stroom vervolgens doorheen loopt. Er is nu dus zonne-energie omgezet in stroom

Van zonnecel naar de apparaten in jouw huis: zo werken zonnepanelen

Nu we stroom in de zonnecel hebben opgewekt, zijn we er nog niet. Een zonnepaneel bestaat uit tientallen zonnecellen die allemaal verantwoordelijk zijn voor een deel van de opbrengst. Via een centrale kabel wordt de stroom vanuit de zonnepaneel naar het volgende station getransporteerd. In de meeste gevallen is dit de omvormer. Deze heeft een belangrijke taak: het omzetten van de stroom van gelijkstroom naar wisselstroom. De gelijkstroom die door de zonnecel wordt opgewekt is namelijk niet geschikt voor de apparaten die jij in het stopcontact steekt. Soms worden er ook optimizers tussen de zonnepanelen en de omvormer geplaatst. Standaard worden zonnepanelen serie geschakeld, waarbij er dus een lange lus aan zonnepanelen ontstaat die uiteindelijk naar de omvormer leidt. Een optimizer koppelt de zonnepanelen los van elkaar en zorgt voor een parallele schakeling: elke zonnepaneel krijgt een individuele verbinding met de omvormer. Je kiest voor deze oplossing wanneer er schaduw op een deel van je dak valt en je niet wilt dat de zonnepanelen in de schaduw voor verliezen zorgen van de zonnepanelen die niet in de schaduw liggen.

Het is ook mogelijk om een zonnestroomsysteem samen te stellen met micro-omvormers. Net als bij de optimizers worden de zonnepanelen dan los gekoppeld van elkaar, alleen is er geen centrale omvormer meer nodig. Iedere zonnepaneel wordt voorzien van een micro-omvormer die de gelijkstroom omzet in wisselstroom. Het grote nadeel van micro-omvormers is het kostenplaatje, deze ligt namelijk flink hoger dan bij een standaardopstelling of opstelling met optimizers.

Hoe kan ik controleren of mijn zonnepanelen goed werken?

Je weet nu hoe zonnepanelen en zonnestroomsystemen werken. Maar hoe kan je controleren of de zonnepanelen daadwerkelijk stroom leveren? Daar zijn verschillende methodes voor.

1. De stroommeter loopt terug
   Wanneer je stroom opwekt die je niet direct kan gebruiken voor de apparaten in huis, zal deze stroom teruggeleverd worden aan het energienet. Dat is te zien aan de stroommeter die terugloopt. Controleer maar eens of jouw stroommeter terugloopt als je geen of weinig stroom verbruikt en er wel veel opgewekt wordt.
2. App om te monitoren
   De meeste moderne omvormers hebben een internetverbinding en zijn te monitoren met een app. Deze app laat je dan in realtime zien hoeveel jij opwekt en houdt ook een overzicht bij van de afgelopen periode. Waren de omstandigheden goed en laat de app toch zien dat je niets of heel weinig opgewekt hebt? Dan werken de zonnepanelen op je dak mogelijk niet optimaal.
3. Controleer de display van je omvormer
   Heeft jouw omvormer een display? Dan kan je hier controleren of de zonnepanelen op je dak stroom opwekken. Het display laat je opbrengst in realtime zien. De meest voor de hand liggende check is om te kijken of er een rood lampje brandt. Indien deze constant brandt, dan is er sowieso iets mis.

Hoe werken zonnepanelen in de winter of op een bewolkte dag?

Zonnepanelen wekken het meeste op in de periode mei tot en met september. In maart, april en oktober is de opbrengst ook nog behoorlijk. In januari, februari, november en december wekken zonnepanelen minder energie op. Deze vier maanden brengen gecombineerd iets meer op dan een van de gunstige maanden. Dat heeft een aantal redenen: de dagen zijn korter, er zijn minder zonuren en de zon schijnt minder krachtig. Toch zijn er nog altijd gunstige momenten waarop de zonnepanelen wel energie opwekken.

Het is logisch dat je denkt dat zonnepanelen niet goed werken in de winter of op een bewolkte dag, maar dat valt eigenlijk reuze mee. Lichte bewolking is zelfs gunstig voor een zonnepaneel, omdat het paneel dan niet zo heet wordt. Hitte is een van de belangrijkste factoren die het rendement van een zonnepaneel beïnvloedt. In de wintermaanden zullen zonnepanelen niet te heet worden, waardoor de opbrengst in verhouding tot het aantal zonuren wel goed is. Wanneer er sprake is van zware bewolking zal de opbrengst wel minimaal zijn, er kan dan niet genoeg zonlicht bij de zonnepanelen komen.