Hoe werkt een foto- voltaïsche installatie?

Op jaarbasis zorgt de zon in Vlaanderen voor 1000 kWh energie per m² aardoppervlakte.
Fotovoltaïsche zonnecellen vangen een deel van die energie op en zetten 5 tot 15 % daarvan om in
elektriciteit. Een fotovoltaïsch zonnepaneel met een oppervlakte van 1 m² levert per jaar dus gemiddeld iets meer dan 100 kWh elektriciteit. Als we weten dat het gemiddelde elektriciteitsverbruik van
een Vlaams gezin 3500 à 4000 kWh per jaar bedraagt, dan leert een snelle rekensom ons dat we een
installatie met een oppervlakte van 35 à 40 m² nodig hebben om in die behoefte te voorzien. Doordat
PV-systemen meestal gekoppeld worden aan het elektriciteitsnet moet niet de volledige elektriciteitsvraag door de zon gedekt worden. In de praktijk hangen de afmetingen van de installatie eerder
af van het beschikbare budget en de beschikbare ruimte dan van de elektriciteitsbehoefte.
Achter de panelen
Hoe werkt een fotovoltaïsche installatie?
Werking
In een zonnecel wordt licht rechtstreeks omgezet in elektriciteit. Zo’n
cel bestaat uit een dun plaatje met
aan de bovenzijde een negatieve
lading en aan de onderzijde een
positieve lading. Het is vervaardigd uit
een halfgeleidend materiaal, meestal
silicium, dat pas goed gaat geleiden
als er licht op valt. Er ontstaat een
elektrische stroom van de positief
geladen onderkant naar de negatief
geladen bovenkant van de cel. Dunne
metalen vingers aan de voorzijde van
de cel vangen de opgewekte elektrische stroom op. Afhankelijk van het
type silicium zal de cel een bepaald
percentage van het zonlicht omzetten
in elektriciteit (zie tabel onderaan).
Een standaard zonnecel van 10 bij 10
cm levert een vermogen van ongeveer
1,3 Watt. Met losse zonnecellen kun
je in de praktijk dan ook niet aan de
slag. Ze wekken niet alleen weinig elektriciteit op, ze zijn ook breekbaar en
vochtgevoelig. Daarom worden zonnecellen onderling verbonden en in een
zogenaamd PV-paneel (afkorting van
het Engelse photovoltaic) geplaatst. De
voorkant van de PV-panelen bestaat
uit een glasplaat. De achterkant wordt
afgewerkt met een waterdichte folie.
Als de achterkant ook uit een glasplaat
bestaat, dan spreken we van semitransparante panelen. Zij laten licht
door tussen de cellen. Het vermogen
wordt uitgedrukt in Wp of kWp (kiloWattpiek). Dat is het vermogen dat
het PV-systeem levert bij standaard
zoninstraling. Het vermogen per m²
hangt af van het celtype en van de
producent en varieert tussen de 50 W
per m² voor amorf silicium en 170 W
per m² voor monokristallijn silicium
zonnecellen met hoog rendement. Een
RENDEMENTEN VAN DE VERSCHILLENDE TYPES SILICIUM
Type
Rendement
Kleur
monokristallijn silicium
12 tot 15 %
donker grijs
polykristallijn silicium
11 tot 14 %
gemarmerd donker blauw
amorf silicium
5 tot 7 %
donker grijs-blauw
PV-systeem met een vermogen van
1 kWp in polykristallijn silicium zonnecellen heeft een paneeloppervlakte
van ongeveer 8 m² en produceert
ongeveer 840 kWh elektriciteit per
jaar.
Systemen
Fotovoltaïsche panelen worden aan
elkaar geschakeld en gekoppeld aan
batterijen of aan het elektriciteitsnet.
Een autonoom fotovoltaïsch systeem
produceert elektriciteit voor een elektriciteitsverbruiker die niet gekoppeld
is aan het elektriciteitsnet. Het PVpaneel levert rechtstreeks elektriciteit
en het overschot wordt opgeslagen
in een batterij. ’s Nachts en wanneer
de zon niet voldoende elektriciteit
levert, wordt er energie uit de batterij
gehaald. Typische voorbeelden zijn
rekenmachines, horloges, tuinverlichting, straatverlichting, parkeermeters
en caravans, maar ook gebouwen in
afgelegen streken. Bij een netgekoppeld systeem wordt de gelijkspanning
van de PV-panelen door invertoren
omgevormd tot wisselspanning die
de koevoet winter 2006
41
O Bij een hogere temperatuur van een O De kWh-meter mag terugdraaien
kristallijn-silicium zonnecel daalt
als de productie van zonnestroom
het elektrisch rendement relatief
hoger ligt dan het interne elekmet ongeveer 0,5 % per graad
triciteitsverbruik voor opgestelde
boven de 25°C. De inbouw van een
vermogens tot maximaal 10 kWp.
PV-systeem in het dak of de gevel
Een eventuele aanpassing van de
zal de temperatuur van de PV-pakWh-meter wordt op kosten van de
nelen bij volle zon opdrijven en de
distributienetbeheerder uitgevoerd.
opbrengst verminderen. Als ventila- O Een PV-systeem moet voor de aantie achter de panelen mogelijk is om
sluiting op het net door een erkend
de warmte af te voeren, kunnen de
organisme worden gecontroleerd op
verliezen beperkt worden.
zijn conformiteit met het algemene
reglement voor elektrische installaties
(AREI).
Bouwkundige aan-
dachtspunten
rechtstreeks aan het elektriciteitsnet
geleverd kan worden. Dat gebeurt via
een omvormer. Netgekoppelde systemen hebben dus geen batterij nodig.
Wanneer de elektriciteitsvraag lager is
dan de opbrengst van de PV-panelen,
dan wordt het overschot aan het net
geleverd. De elektriciteitsmeter zal op
dat moment terugdraaien. ’s Nachts
en wanneer de zon onvoldoende elektriciteit levert, wordt elektriciteit uit
het net gehaald.
Algemene aandachtspunten
O Om voldoende energie te kunnen
leveren moeten zonnepanelen zo
geplaatst worden dat er zoveel
mogelijk zonlicht op valt, al hoeft
dat niet per se pal op het zuiden te
zijn. Een oriëntatie tussen zuidoost
en zuidwest en een hellingshoek
tussen 20° en 60° zorgen ook voor
goede opbrengsten.
O Schaduw van andere gebouwen,
bomen, lantaarnpalen, dakvensters,
schouwen,… op het PV-paneel verminderen de opbrengst. In een PVpaneel zijn de zonnecellen in serie
geschakeld en elke beschaduwde
zonnecel wordt een weerstand die
de stroomopwekking sterk hindert.
Je kunt het vergelijken met het
dichtknijpen van een tuinslang.
42
de koevoet winter 2006
O Zorg er voor dat de isolatie van het
gebouw niet onderbroken wordt ter
hoogte van de PV-panelen.
O Voorzie op hellende daken ook
achter de PV-panelen een waterdicht onderdak.
O Voorzie voldoende verluchting
achter de PV-panelen en zorg voor
een degelijk dampscherm aan de
binnenzijde.
O Vooral bij grote oppervlaktes bestaat
een verhoogd risico op inwendige
condensatie in de isolatie.
O Hou rekening met thermische
uitzetting in de voegen tussen de
PV-panelen (minimaal 4 mm).
O Breng de windbelasting in rekening.
O Maak de PV-installatie, inclusief de
invertoren, toegankelijk voor onderhoud, maar beveilig tegen diefstal.
O Voorzie verluchting voor de invertoren om de restwarmte af te
voeren.
Kostprijs en subsidies
De investeringskosten voor netgekoppelde PV-systemen bedragen nu,
zonder BTW, ongeveer € 7000 per
kWp. De kostprijs vertoont echter
een internationale gestaag dalende
trend van 5 % per jaar en hangt
samen met de ontwikkeling van de
markt, de technologische evolutie
en de grootte van de bestellingen bij
producenten. Je kunt door de investering genieten van de belastingaftrek
voor energiebesparende maatregelen.
Bovendien reiken de Vlaamse overheid
en sommige gemeenten premies uit
en geldt er een minimumprijs voor
groenestroomcertificaten voor stroom
opgewekt door PV-systemen. Voor
elke 1000 kWh stroom die je installatie levert, ontvang je zo’n certificaat
dat je kunt verkopen op de markt of
aan netbeheerder Elia als de installatie
voor 1 januari 2006 in dienst werd
genomen. Vergeet ten slotte niet dat
de elektriciteitsmeter terugdraait als
Wetgeving
je systeem meer stroom levert dan
O Een stedenbouwkundige vergun- je verbruikt. Voorwaar een prettige
ning is niet nodig, onverminderd gedachte.
de bepalingen van andere van
toepassing zijnde regelgeving voor
de plaatsing van fotovoltaïsche zonnepanelen bij vergunde gebouwen
Meer info
die niet in een ruimtelijk kwetsbaar
www.ode.be
gebied gelegen zijn:
www.energiesparen.be
in het dakvlak, tot een maximum
van 20 % van de oppervlakte van
het dakvlak;
op een plat dak.