Wat is een zonnepaneel?
Een verzameling fotovoltaïsche zonnecellen geïnstalleerd op een frame (vaak rechthoekig) staat bekend als een zonnecelpaneel, elektrisch zonnepaneel, fotovoltaïsche (PV) module, PV-paneel, of zonnepaneel. Een goed georganiseerde verzameling PV-panelen staat bekend als een fotovoltaïsch systeem of zonnepaneel. Zonlicht wordt door zonnepanelen gebruikt om stralingsenergie te verzamelen, die vervolgens wordt omgezet in gelijkstroom (DC). De arrays van een fotovoltaïsch systeem kunnen worden gebruikt om zonne-energie te produceren die ofwel rechtstreeks elektrische apparatuur voedt ofwel, door middel van een omvormersysteem, wordt teruggestuurd naar het wisselstroomnet.
De 3 belangrijkste voordelen van een zonnepaneel zijn dus:
- Het hele jaar door elektriciteit – Zonnepanelen voorzien uw huis het hele jaar door van schone, ozonvrije elektriciteit, en door hun levensduur van meer dan 25 jaar zijn ze een verstandige investering op lange termijn.
- Verhoog de marktwaarde van uw woning & verdien geld aan zonnesubsidies – Een ander voordeel van zonnepanelen is de mogelijkheid om extra elektriciteit die ze produceren te verkopen. Met SEG verdient u niet alleen geld, maar verhoogt u ook de marktwaarde van uw huis.
- Verminder uw ecologische voetafdruk – Een huis op zonne-energie helpt de uitstoot van schadelijke stoffen in huis en de ecologische voetafdruk te verminderen.
De 4 hoofdtypen zonnepanelen
De huidige markt biedt vier hoofdcategorieën zonnepanelen: monokristallijne, polykristallijne, PERC en dunne-film panelen.
Monokristallijne zonnepaneel
Deze worden ook wel monokristallijne panelen genoemd en zijn gemaakt van een enkele wafer van zuiver silicium die in meerdere wafers is verdeeld. Ze zijn gemakkelijk te herkennen aan hun donkere zwarte tint omdat ze uit zuiver silicium zijn opgebouwd. Monokristallijne panelen zijn de meest ruimte-efficiënte en duurzame van de drie soorten zonnepanelen dankzij het gebruik van zuiver silicium.
Dit heeft ook een prijs, omdat veel silicium, soms meer dan 50%, wordt verspild om slechts één monokristallijne cel te maken. Het prijskaartje is daardoor hoog.
Polykristallijne zonnepaneel
Deze ontstaan uit vele siliciumkristallen, zoals hun naam suggereert, in plaats van slechts één. Een vierkante mal wordt gevuld met gesmolten siliciumscherven. Door de minimale verspilling zijn polykristallijne cellen veel zuiniger en hebben ze hun kenmerkende vierkante vorm.
Omdat ze gemaakt zijn met minder zuiver silicium en een andere architectuur hebben dan monokristallijne panelen, zijn ze ook minder effectief in het omzetten van energie in bruikbare ruimte. Ze zijn ook minder effectief in warme situaties vanwege hun verminderde warmtetolerantie.
Gepassiveerde Emitter en Rear Cell (PERC) panelen
Een ontwikkeling boven de conventionele monokristallijne cel is het PERC-zonnepaneel. Bij deze relatief nieuwe methode wordt de achterzijde van de cel voorzien van een passiveerlaag, waardoor de efficiëntie op tal van manieren wordt verbeterd:
- Het vermindert de natuurlijke neiging van elektronen om te recombineren en beperkt de elektronenstroom in het systeem. Er kunnen langere golflengtes licht worden gereflecteerd.
- Het verhoogt de hoeveelheid zonnestraling die wordt geabsorbeerd.
- Lichtgolven langer dan 1.180 nm kunnen niet door siliciumwafers dringen en gaan er in plaats daarvan doorheen, waardoor de metalen achterplaat van de cel wordt verhit en het rendement ervan afneemt. Deze langere golflengten worden gereflecteerd door de passiveringslaag, die verhindert dat de achterplaat wordt verhit.
PERC-panelen zijn perfect voor locaties met beperkte ruimte, omdat ze meer zonne-energie verzamelen terwijl ze minder ruimte innemen. Door de extra materialen die nodig zijn, zijn ze slechts marginaal duurder om te maken dan conventionele panelen, maar ze kunnen nog steeds met dezelfde machines worden gemaakt en hebben uiteindelijk een lagere gemiddelde kostprijs per watt vanwege hun efficiëntie.
Dunne-film zonnepaneel
Zeer kleine lagen die dun genoeg zijn om flexibel te zijn, definiëren dunne-filmpanelen. Aangezien er geen frame nodig is voor elk paneel, zijn ze lichter en eenvoudiger te installeren. In tegenstelling tot kristallijne siliciumpanelen, die verkrijgbaar zijn in standaardformaten van 60, 72 en 96 cellen, kunnen dunnefilmpanelen in verschillende formaten worden gemaakt om aan uiteenlopende eisen te voldoen. Ze zijn echter minder effectief dan conventionele silicium zonnepanelen.
Dunne-film zonnepanelen variaties
Dunne-film zonnepanelen zijn opgebouwd uit andere materialen dan kristallijne zonnepanelen, die gebaseerd zijn op silicium. Dat zijn:
- Cadmium telluride (CdTe)
- Amorf silicium (a-Si)
- Koper indium gallium selenide (CIGS)
Cadmium telluride (CdTe)
Van alle soorten zonnepanelen heeft CdTe de laagste koolstofvoetafdruk, waterbehoefte en energieterugverdientijd. Het heeft ook hetzelfde lage kostenvoordeel als polykristallijne cellen. Cadmium is gevaarlijk, dus kost recycling ervan meer dan van andere materialen.
Amorf silicium (a-Si)
De naam “amorfe silicium panelen” (A-Si) verwijst naar het gebrek aan vorm van het materiaal. Het silicium heeft geen moleculaire structuur, in tegenstelling tot mono- en polykristallijne zonnecellen.
A-Si-cellen hebben vaak maar een kleine hoeveelheid silicium nodig in vergelijking met conventionele siliciumcellen. Doordat ze aan efficiëntie inboeten, hebben ze de laagste productiekosten. Hierdoor zijn a-Si-panelen geschikt voor toepassingen met een laag vermogen, zoals zakrekenmachines.
Koper indium gallium selenide (CIGS)
Dunne lagen koper, indium, gallium en selenium worden op een glazen of plastic drager aangebracht om CIGS-panelen te maken. Hoewel niet zo effectief als kristallijne siliciumpanelen, levert de combinatie van deze componenten het hoogste rendement van alle dunne paneeltypes op.
Soorten zonnepanelen naar vermogen
Omdat monokristallijne cellen uit één kristal bestaan, waardoor een groter vermogen in een kleinere verpakking mogelijk is, hebben zij de grootste vermogenscapaciteit. De meeste monokristallijne panelen hebben een maximaal vermogen van 385W.
Polykristallijne panelen kunnen dit gat nu opvullen dankzij recente ontwikkelingen in de zonnetechnologie. Een typisch polykristallijn paneel met 60 cellen kan momenteel tussen 240 en 300 watt produceren. In termen van vermogen per cel doen monokristallijne panelen het nog steeds beter dan polykristallijne.
De capaciteit van een dunnefilmpaneel varieert van het ene dunnefilmpaneel tot het andere op basis van de fysieke afmetingen, omdat dunnefilmpanelen niet in uniforme afmetingen worden geleverd. In het algemeen produceren conventionele kristallijne panelen meer vermogen dan een dunnefilmpaneel van dezelfde grootte bij dezelfde fysieke voetafdruk.
Andere te overwegen factoren
Temperatuur
Het vermogen van een zonnepaneel om elektriciteit te produceren kan worden beïnvloed door de temperatuur. De temperatuurcoëfficiënt, een meting van de vermindering van het vermogen van het paneel voor elke stijging van 1°C boven 25°C (77°F), weerspiegelt dit vermogensverlies.
Dunne-film panelen liggen dichter bij -0,2% / °C dan monokristallijne en polykristallijne panelen, die temperatuurcoëfficiënten hebben tussen -0,3% / °C en -0,5% / °C. Dit betekent dat dunnefilmpanelen een geschikte keuze kunnen zijn voor warmere klimaten of locaties die het hele jaar door meer zonlicht krijgen.
Brandklasse
Volgens de 2012 editie van de International Building Code moeten zonnepanelen dezelfde brandklasse hebben als het dak waarop ze zijn gemonteerd. Dit is om ervoor te zorgen dat, in geval van brand, de modules de verspreiding van de vlammen niet versnellen. (Californië gaat nog een stap verder en eist dezelfde brandklasse voor het hele PV-systeem, inclusief de rekken).
Daardoor hebben dakbedekking en zonnepanelen nu dezelfde brandklasse:
Klasse A
In staat om een zware brandtest te doorstaan.
Voor gebieden met een raakvlak tussen natuur en steden, of plaatsen met een hoge brandintensiteit en gevaar voor bosbranden, mag de vlamuitbreiding niet meer dan 2 meter bedragen.
Klasse B
effectief tegen een test blootstelling aan een milde brand
de maximaal toegestane vlamuitbreiding is 8 voet.
Klasse C
succesvol in een test blootstelling tegen een kleine brand
De maximaal toegestane vlamuitbreiding is 13 voet.
Hagelclassificatie
Zonnepanelen worden ook getest op hagelinslag.
De UL 1703 en UL 61703 normen behandelen hagelbuien door hagelinslagen te simuleren door met een pneumatisch kanon ijsballen van 1 inch op PV-panelen te schieten en bollen van 2 inch massief staal op zonnepanelen te laten vallen vanaf een hoogte van 51 inch.
Dunne-film zonnepanelen hebben een lagere beoordeling vanwege hun dunne en flexibele ontwerp, maar kristallijne zonnepanelen hebben een hogere beoordeling vanwege hun dikkere constructie, die bestand is tegen hagel met snelheden tot 50 mph.
Beoordeling tegen orkanen
Hoewel er geen speciale classificatie voor orkanen bestaat, heeft het Ministerie van Energie onlangs de voorgestelde ontwerpcriteria voor zonnepanelen verhoogd om ze te beschermen tegen slecht weer.
Het bijgewerkte advies omvat:
- Modules met de hoogste ASTM E1830-15 classificatie voor sneeuw- en windbelasting aan zowel de voor- als achterkant.
- Bevestigingsmiddelen met echte vergrendelingsmogelijkheden op basis van de DIN 65151-norm.
- Het gebruik van doorsteekmodules met vergrendelingsbevestigingen in plaats van klembevestigingen.
- Het gebruik van railsystemen met 3 frames voor een betere stijfheid en ondersteuning tegen verdraaiing
- Buisvormige frames over open C-kanalen
- Omheining rond PV-systemen om windkrachten af te remmen
Door licht veroorzaakte degradatie (LID)
Tijdens de eerste uren van blootstelling aan de zon hebben kristallijne panelen vaak last van LID, een afname van de prestaties. De roosterstructuur van silicium wordt aangetast wanneer zonlicht reageert met zuurstofsporen die tijdens het productieproces zijn achtergebleven.
Het LID-verlies, dat tussen 1 en 3 procent kan liggen, houdt rechtstreeks verband met de productiekwaliteit.
Welk type zonnepanelen moet u gebruiken?
De beslissing welk zonnepaneel te gebruiken hangt uiteindelijk af van uw specifieke eigendom en omgevingsomstandigheden, want zowel kristallijne als dunne-film panelen hebben voor- en nadelen.
Beperkte ruimte
Om de beschikbare fysieke ruimte optimaal te benutten en het meeste geld te besparen op nutsvoorzieningen, kunnen mensen die in een drukke regio met weinig ruimte wonen het beste zeer efficiënte monokristallijne modules gebruiken. Op lange termijn kan de overstap naar PERC-panelen de kosten voor het opwekken van energie nog meer drukken als het budget dat toelaat.
Grote eigendommen
Wie voor polykristallijne zonnepanelen kiest, kan met voldoende grote eigendommen de initiële kosten beperken omdat de grotere paneeloppervlakte de lagere paneelefficiëntie kan compenseren. Het is niet altijd rendabeler om een groter aantal minder dure panelen te kopen, omdat een groter oppervlak ook kan leiden tot hogere arbeidskosten. Hoewel de initiële kosten goedkoop kunnen zijn, kunnen ze later worden gecompenseerd door een lager rendement en hogere bedrijfskosten.
De optimale plaatsen voor dunnefilmzonnepanelen zijn plaatsen die het gewicht en de arbeidsintensieve installatie van kristallijn silicium niet kunnen dragen. Deze locaties kunnen commerciële structuren zijn met beperkte ruimtes of dunne daken, kleine auto’s en waterscooters, en plaatsen die een flexibele installatie vereisen in plaats van starre panelen.
Vergeet niet dat zonnepanelen gemaakt zijn om voor een zeer lange tijd geïnstalleerd te worden – tot 25 jaar. Doe uw onderzoek om er zeker van te zijn dat het type dat u kiest de beste keuze is voor uw behoeften, wat die ook mogen zijn.