Elektriciteit putten uit zonlicht

Sinds 4 miljard jaar levert de zon dankzij haar straling warmte en licht op de aarde af. Zonder zon zou er geen leven mogelijk zijn. Deze straling (fotonen) wordt door kernfusie binnenin de zon opgewekt. Wanneer een foton op een siliciumatoom stoot, worden de elektronen uit hun baan gebracht, wat een elektrische spanning opwekt. Door dit proces wordt de straling direct in elektrische energie omgezet. Dit effect heet fotovoltaïek. In Duitsland kan per jaar gemiddeld 1.000 kWh zonne-energie/m² worden geproduceerd. Dat is gelijk aan de energieopbrengst van 100 liter stookolie.

De werking van fotovoltaïk

Systeemtechniek

PV-systemen kunnen via een netbeheerder op het openbare stroomnet aangesloten worden op energie terug te voeren (netgekoppelde systemen) of stand alone-systemen (eilandsystemen). Een PV-systeem bestaat uit de volgende componenten:

  • zonnemodule (aaneenschakeling van zonnecellen)
  • omvormer
  • montagesysteem (dragers)
  • opslagaccu bij eilandsystemen

De installatie van een PV-systeem is voornamelijk op vlakke daken, hellende daken, in gevels of op vrije vlakken mogelijk. Bepalend voor de energieopbrengst is een optimale schaduwvrije installatie van het systeem in de richting van het zuiden, bij een hellingshoek van 25 - 35 graden (in Duitsland). Indien een zuidelijke oriëntatie niet mogelijk is kunnen door een correctie van de hellingshoek goede resultaten worden bekomen.

Moduletechniek

Een zonnemodule bestaat uit elektrisch gekoppelde zonnecellen. In een zonnemodule worden de individuele cellen in rijen tot elektrisch verbonden cellenstrings gesoldeerd. De cellenstrings worden door dioden tot celplaten gekoppeld en tussen dragerglas, EVA- en tedlarfolie in een vacuüm gelamineerd. Het resulterende laminaat wordt in een aluminium frame ingelijst. Er zijn drie soorten zonnecellen:

    • Monokristallijne zonnecellen: worden uit een getrokken siliciumstaaf met regelmatig kristalstructuur (enkelkristal) in dunne plakken (wafers) gezaagd. De kleur is donkerblauw tot zwart.
    • Polykristallijne zonnecellen: worden gezaagd uit een gegoten siliciumblok. De polycellen lijken helder blauw.
    • Thin film-zonnecellen: de zonnecellen worden zeer dun op een drager aangebracht. Thin film-modules kunnen goedkoper en in grotere aantallen geproduceerd worden dan kristallijne modules, maar hebben wel een lager rendement.

    Monokristallijne zonnecellen zijn iets efficiënter, maar ook iets duurder in de productie.

    Omvormer

    De omvormer (inverter) zet de door de zonnemodule opgewekte gelijkstroom in wisselstroom om. Deze wordt dan in het openbare elektriciteitsnet teruggevoerd. Op een stringomvormer kunnen afhankelijk van het type één of meerdere modulestrangen worden geschakeld. Met monitoringsystemen (datacommunicatie) kunnen de geleverde prestaties, het eigenverbruik en de terugvoer in het net worden gecontroleerd.