de Koevoet » Archief

terug naar overzicht artikel in pdf-formaat

Achter de panelen
Hoe werkt een fotovoltaïsche installatie?

Op jaarbasis zorgt de zon in Vlaanderen voor 1 000 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 3 500 à 4 000 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.

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).

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

Een standaard zonnecel van 10 bij 10 cm levert een vermogen van ongeveer 1,3 Watt. Met losse zonnecellen kan 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 semi-transparante 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 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 PV-paneel 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 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

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.
Schaduw van andere gebouwen, bomen, lantaarnpalen, dakvensters, schouwen,… op het PV-paneel verminderen de opbrengst. In een PV-paneel 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.
Bij een hogere temperatuur van een kristallijn-silicium zonnecel daalt het elektrisch rendement relatief met ongeveer 0,5% per graad boven de 25°C. De inbouw van een PV-systeem in het dak of de gevel van een gebouw zal de temperatuur van de PV-panelen bij volle zon opdrijven en daardoor de opbrengst verminderen. Als ventilatie achter de panelen mogelijk is om de warmte af te voeren, kunnen de verliezen beperkt worden.

Bouwkundige aandachtspunten

Zorg er voor dat de isolatie van het gebouw niet onderbroken wordt ter hoogte van de PV-panelen.
Voorzie op hellende daken ook achter de PV-panelen een waterdicht onderdak.
Voorzie voldoende verluchting achter de PV-panelen en zorg voor een degelijk dampscherm aan de binnenzijde.
Vooral bij grote oppervlaktes bestaat een verhoogd risico op inwendige condensatie in de isolatie.
Hou rekening met thermische uitzetting in de voegen tussen de PV-panelen (minimaal 4 mm).
Breng de windbelasting in rekening.
Maak de PV-installatie, inclusief de invertoren, toegankelijk voor onderhoud, maar beveilig tegen diefstal.
Voorzie verluchting voor de invertoren om de restwarmte af te voeren.

Wetgeving

Een stedenbouwkundige vergunning is niet nodig, onverminderd de bepalingen van andere van toepassing zijnde regelgeving voor de plaatsing van fotovoltaïsche zonnepanelen bij vergunde gebouwen die niet in een ruimtelijk kwetsbaar gebied gelegen zijn:
- in het dakvlak, tot een maximum van 20% van de
oppervlakte van het dakvlak;
- op een plat dak.
De kWh-meter mag terugdraaien als de productie van zonnestroom hoger ligt dan het interne elektriciteitsverbruik voor opgestelde vermogens tot maximaal 10 kWp. Een eventuele aanpassing van de kWh-meter wordt op kosten van de distributienetbeheerder uitgevoerd.
Een PV-systeem moet voor de aansluiting op het net door een erkend organisme worden gecontroleerd op zijn conformiteit met het algemene reglement voor elektrische installaties (AREI).

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 je systeem meer stroom levert dan je verbruikt. Voorwaar een prettige gedachte.

Meer informatie
www.ode.be
www.energiesparen.be