Welke zonnepanelen kiezen voor elektriciteit?

Zonnepanelen zijn een uiterst dankbare methode om op duurzame wijze elektriciteit op te wekken. In dit geval spreken we van fotovoltaïsche zonnepanelen of PV-panelen. Tegenwoordig heb je tevens hybride systemen die naast elektriciteit ook instaan voor sanitair warm water. We overlopen in dit artikel hoe deze dingen nu precies werken en welke soorten er zoal zijn.

 

Hoe werken zonnepanelen?

Zonlicht opvangen

Het werkingsprincipe van PV-panelen  is op zich relatief eenvoudig. Eén zo’n paneel is opgebouwd uit (meestal een zeventigtal) zonnecellen. De panelen liggen goed gepositioneerd op het dak om zonlicht op te vangen en via een omvormer om te zetten in bruikbare elektriciteit.

Een zonnecel bestaat uit twee dunne platen, één met een positieve en één met een negatieve lading. Die platen zijn van silicium, een bij (zon)licht half geleidend materiaal dat door die eigenschap een stroomkring opwekt tussen de zonnecellen.

 

Naar bruikbare elektriciteit: de omvormer

Het daglicht wordt dus omgezet in gelijkstroom. Die moet echter nog op een veilige manier omgezet worden naar bruikbare wisselstroom. Dat gebeurt met een omvormer of inverter. Er zijn drie soorten omvormers van elkaar te onderscheiden. Welke je kiest, hangt af van het soort zonnepaneel, de oriëntatie van de panelen, de al dan niet aanwezige schaduw en de helling van je dak.

• Stringomvormers worden toegepast wanneer alle zonnepanelen eenzelfde oriëntatie hebben en er geen schaduwvorming is. Alle zonnepanelen zijn in dit geval aangesloten op een centrale omvormer.
• Micro-omvormers worden gebruikt in situaties waarbij er veel schaduw valt op het dak en/of wanneer de zonnepanelen niet in dezelfde positie staan. Dan krijgen de panelen afzonderlijk (of per twee) een micro-omvormer. Zo kan elk paneel afzonderlijk presteren, en zal één minder presterend paneel de werking van de rest niet beïnvloeden.
• Net als bij een micro-omvormersysteem wordt het optimizersysteem toegepast bij schaduwvorming en verschillende oriëntatie van de panelen. Elk zonnepaneel krijgt in een optimizersysteem een afzonderlijke MPP-tracker die zorgt voor de meest optimale productie van elektriciteit per paneel. Bij dit systeem is er wel nog een centrale omvormer nodig zoals bij een stringsysteem. De centrale omvormer heeft echter geen eigen MPP-tracker meer nodig.

Bij toevoeging van een thuisbatterij

Meer en meer wordt in deze installatie ook een thuisbatterij geïntegreerd, waarmee je de zonne-energie die je niet meteen gebruikt kan opslaan.

Voor installaties waaraan een thuisbatterij wordt gekoppeld, heb je een bidirectionele omvormer nodig. Bij zonnepanelen zonder thuisbatterij werkt een omvormer slechts in één richting: de omvormer van de zonnepanelen zelf stuurt de wisselstroom naar de elektriciteitsinstallatie en het net. De batterij moet echter kunnen opladen en ontladen.

Er zijn daarbij twee opties: een aparte omvormer bijplaatsen voor de batterij (het zogenaamde AC retrofit systeem), of de omvormer vervangen door een hybride model, dat zowel voor de zonnepanelen (gebruik) als voor de batterij (opslag) kan dienen.

Welke optie kies je nu als je een klassieke zonnepanelenopstelling hebt? De belangrijkste leidraad is de ouderdom van je installatie. Indien jouw installatie nog vrij recent is (<7 jaar), kan je beter voor een retrofit systeem kiezen vermits dat veel goedkoper is. Indien je installatie echter ouder is dan 7 jaar, kan je beter de bestaande omvormer vervangen door een hybride model met thuisbatterij. Je dient anders binnen enkele jaren jouw omvormer opnieuw te vervangen.

Bruikbare elektriciteit verdelen

De wisselstroom wordt uiteindelijk verdeeld via de meterkast en de verdeelkast naar de elektronica in huis. De zonnepanelen zitten dus nog steeds aangesloten op het net. Zo kan je bij onvoldoende prestatie van de panelen nog steeds elektriciteit van het net afnemen en kan overtollige productie van de panelen worden teruggegeven aan het net.

 

Soorten fotovoltaïsche zonnepanelen

Monokristallijn zonnepanelen

Monokristallijn fotovoltaïsche panelen zijn gemaakt van silicium. Dat smelt en koelt op een gecontroleerde manier af. Doordat dat gecontroleerd gebeurt, liggen de kristallen in dezelfde richting, waardoor er per oppervlak meer energie wordt opgewekt. Monokristallijn panelen werken het best bij direct zonlicht. In België is dat, gezien de hoge bewolkingsgraad, minder interessant, maar op een kleine oppervlakte zullen deze je toch een hoog rendement opleveren.

 

Polykristallijn zonnepanelen

Polykristallijn panelen werken op eenzelfde manier als monokrijstallijn panelen. Ze zijn immers ook van silicium gemaakt. De afkoeling gebeurt echter niet gecontroleerd, waardoor de kristallen niet in dezelfde richting komen te liggen. Deze panelen presteren beter bij niet-direct zonlicht. Je zal hiervoor ook minder betalen dan voor monokristallijn panelen, daar deze een minder intensief productieproces kennen.

 

Amorfe zonnepanelen

Bij amorfe panelen of dunne filmpanelen wordt er een dunne fotovoltaïsche laag aangebracht op het paneel. Deze zijn een stuk goedkoper dan mono- en polykristallijn zonnepanelen, maar hebben ook een lager rendement. Om er veel elektriciteit uit te kunnen halen, heb je een groot oppervlak nodig om ze op te bevestigen. Ze zijn daarnaast ook flexibeler dan andere panelen.

 

Hybride zonnepanelen

Naast fotovoltaïsche zonnepanelen voor elektriciteit heb je ook thermische zonnepanelen voor warm water. Daarnaast heb je ook nog hybride panelen, ofte PVT-panelen, die voor beide kunnen dienen. Er zijn nog twee soorten van elkaar te onderscheiden:

• PVT-zonnepanelen: hier ligt de focus vooral op een hoge elektriciteitsopbrengst. Achter het gewone zonnepaneel wordt een absorptieplaat met leidingen geplaatst, waarin water wordt opgewarmd volgens de werking van een zonnecollector.
• PVT-zonnecollectoren: deze worden vooral gebruikt voor een hogere warmtewinning. Qua elektriciteit zullen deze minder opbrengen dan PVT-panelen. De collectoren zitten hier in een geïsoleerde omkasting.

Nieuwere technologieën
Verder zijn er ook nieuwe technologieën hun intrede aan het doen op de zonnepanelenmarkt:
- Bifacial zonnepanelen: vangen licht aan beide zijden op en leveren tot 20% extra energie.
- TOPCon en HJT-zonnepanelen: N-type technologie verhoogt rendement en vermindert degradatie.
- Perovskiet-zonnecellen: in ontwikkeling, kunnen in de toekomst een rendement boven 30% halen.

 

Wat met plug & play zonnepanelen?

Wat zijn plug-in zonnepanelen?

Plug-in zonnepanelen of balkonzonnepanelen zijn uitgerust met een stekker die je kan inpluggen in een stopcontact. Je hoeft dus geen installateur aan te spreken. Dit kan een handige oplossing zijn voor eigenaars van appartementen waar de installatie van een volledig pv-systeem niet haalbaar is.

Een dergelijke installatie is niet zonder risico, en dus aan een aantal voorwaarden onderworpen. Het maximumvermogen dat een zonnepaneleninstallatie op stekker (met batterij) mag bedragen wordt begrensd op 800 watt. Dat komt grosso modo neer op een installatie van twee panelen. De opbrengst ervan is dus beperkt.

Voorwaarden voor een plug & play zonne-installatie 

Om te kunnen gebruikt worden, moeten de plug & play zonnepanelen gehomologeerd zijn. Dat wil zeggen dat de zonnepanelen en bijbehorende apparatuur (zoals de omvormer en stekker) zijn goedgekeurd en gecertificeerd volgens geldende normen en veiligheidsvoorschriften. Dit houdt in dat ze voldoen aan technische en wettelijke eisen, bijvoorbeeld op het gebied van elektrische veiligheid, compatibiliteit met het elektriciteitsnet en brandveiligheid.

• de panelen moeten over CE-markering en een EU-conformiteitsverklaring beschikken;
• de risico's moeten duidelijk aangegeven worden door fabrikanten en leveranciers (bijvoorbeeld de risico's die gepaard gaan met de aansluiting van meerdere apparaten op één stopcontact);
• de panelen moeten automatisch kunnen uitschakelen bij een stroompanne of stroomonderbreking.

Is er een meldingsplicht?

In Vlaanderen is er geen meldingsplicht voor dergelijke plug-and-play zonnepanelen; je mag maximaal twee stekkerzonnepanelen plaatsen zonder dit te melden bij netbeheerder Fluvius. De uitzondering op de regel: wie een analoge teller heeft, heeft wel een meldingsplicht. In Wallonië en het Brussels Hoofdstedelijk Gewest daarentegen is er wel een meldingsplicht voor deze installaties. ​

Niet zonder risico

In de eerste plaats is een binnenhuisinstallatie die volgens de Belgische normen wordt geplaatst, niet gemaakt om veel stroom te injecteren via een gewoon stopcontact - vandaar uiteraard ook het begrensde maximale vermogen van 800 watt. 

Het vermogen dat door een stopcontact kan stromen is beperkt, en het aansluiten van te veel panelen kan leiden tot overbelasting, kortsluiting en mogelijk brandgevaar. 

Het inpluggen van een set met twee zonnepanelen in een stopcontact vormt geen probleem, maar als je een groot deel van je totale energiebehoefte wil dekken zoals met traditionele zonnepanelen, heb je er veel meer nodig. 

Daarnaast wordt een plug & play-installatie niet gekeurd zoals een traditionele zonnepaneleninstallatie. Potentiële gevaren, zoals slecht aangebrachte verbindingen, onvoldoende aarding, of andere veiligheidsrisico’s, worden mogelijk over het hoofd gezien. 

 

Het rendement van fotovoltaïsche zonnepanelen

Waarover gaat het?

Hoe groot is het deel van de energie van het zonlicht dat kan worden omgezet in elektriciteit? Dat is wat het rendement procentueel uitdrukt. hoe hoger het rendement van je zonnepanelen, hoe meer stroom je zelf opwekt en hoe minder je van het net nodig hebt. Maar ook je verbruikspatroon, oriëntatie van de panelen en eventueel een batterij beïnvloeden hoe onafhankelijk je echt bent.

Bij zonnepanelen ligt het rendement grosso modo tussen 18% en 24%, doordat zonlicht uit verschillende kleuren bestaat, en een zonnecel in zo’n paneel niet alle kleuren opvangt. Het rendement van je zonnepanelen kan je - bij benadering - berekenen met de volgende formule:

piekvermogen (Wp) / (oppervlakte van een paneel * 1000 W/m²)

De 1000 W/m² is een standaardwaarde voor zoninstraling bij STC (Standard Test Conditions), maar het echte rendement hangt ook af van testomstandigheden. De formule is dus bruikbaar als vuistregel, maar geen precieze meting.

Het piekvermogen

Het piekvermogen is bepalend voor het rendement. Dit wordt uitgedrukt in Wp of wattpiek en wordt gebruikt om het maximale vermogen van zonnepanelen aan te geven en zodoende zonnepanelen met elkaar te vergelijken. Hoeveel elektriciteit er wordt opgewekt, hangt af van de sterkte van het zonlicht, maar ook van de eigenschappen van het paneel.

Een standaard zonnepaneel levert tegenwoordig doorgaans tussen 350 en 430 Wp. Oudere of kleinere panelen zitten tussen 250 en 320 Wp, maar die worden steeds minder geplaatst. Panelen met een hoog vermogen halen tot 500 Wp of meer, zeker in de nieuwste generatie met grotere afmetingen of geavanceerde celtechnologie.

Dat wordt berekend in optimale condities (met directe instraling van de zon, zonder schaduw en bij een constante temperatuur van 25 °C). Let wel dat het hier niet over een constant vermogen gaat, gezien in realiteit de testcondities zelden optimaal zijn.

Je dak: positie, helling en oppervlakte

Voor een maximaal rendement spelen ook de positionering van de zonnepanelen op je dak en je beschikbare dakoppervlakte (waar geen schaduw op terechtkomt) een rol. Het hoogste rendement zal je halen bij een helling van 30° tot 40°. Bij minder of meer zullen ze minder energie opbrengen. Bij platte daken kan je ze op een frame plaatsen.

Zonnepanelen oriënteer je ook het best op het zuiden voor het hoogste rendement. Dat is interessant wanneer je vaak thuis bent en/of wanneer je een batterij hebt. Een oostelijke en westelijke oriëntatie is dan weer beter voor wie 's ochtends of 's avonds het meeste elektriciteit nodig heeft. Je zal enkel 's middags, wanneer de zon het sterkst schijnt, er minder uit halen.

Hoe bereken je het aantal benodigde zonnepanelen?

Een eerste berekening

Hoeveel zonnepanelen er precies nodig zijn op jouw dak, laat je uiteraard uitrekenen door een erkende installateur. Zit je nog niet in de beslissingsfase of wil je al een eerste indicatie? Dan kan je zelf een eerste schatting maken met de volgende formule, en je jaarlijks stroomverbruik:

(jaarlijks stroomverbruik in kWh) / (Wp x 0,85*) van één paneel

*De Wp doe je maal 0,85, omdat in ons klimaat zonnepanelen slechts 85% van hun piekvermogen behalen (1 Wp = 0,85 kWh). 

Als je een zonnepaneel hebt van 250 Wp en 1 Wp in België in ideale omstandigheden 0,85 kWh levert, en je jaarlijkse verbruik 3.000 kWh bedraagt, bereken je het dus als volgt:

3.000 / (250 x 0,85) = 14,1

Je zou dus 15 panelen nodig hebben. Welk cijfer je ook uitkomt met het gebruik van de formule, het is het best om naar boven af te ronden, aangezien zonnepanelen na verloop van tijd minder performant worden. Na min of meer 25 jaar verliezen ze 15% van het rendement dat ze hebben bij de installatie. Bij nieuwere panelen is dat verlies echter geringer - tot 0,3% rendementsverlies per jaar.

Let op: deze berekening is slechts een indicatie. Hier wordt nog geen rekening gehouden met de hellingsgraad, de oriëntatie van het dak en de tijdsgebonden daling van het rendement van het paneel. Dat zijn situatiegebonden kenmerken die uiteraard ook hun invloed hebben.

Aantal zonnepanelen op je dak

Wil je zeker zijn dat het vereiste aantal zonnepanelen om je verbruik op te vangen effectief op de beschikbare oppervlakte van je dak kan? Meet dan eerst die oppervlakte op. Of het vereiste aantal zonnepanelen erop past, kan je berekenen met de volgende formule:

aantal zonnepanelen x oppervlakte van het zonnepaneel

De uitkomst moet overeenkomen met, of kleiner zijn dan, je beschikbare oppervlakte.

Stel dat je in de bovenstaande berekening met zonnepanelen van 1,5 m² werkt op een beschikbare dakoppervlakte van 26 m², dan wordt dat:

15 panelen x 1,5 m² = 22,5 m², passend dus.

Als dat niet past, ga je voor minder panelen met een hoger vermogen, of meer panelen met een kleinere oppervlakte en een lager vermogen per paneel. Als er geen andere oplossing mogelijk is, en je meer zonnepanelen nodig zou hebben dan er op je dak kunnen, dan zal je voor een stuk toch nog wat meer afhankelijk zijn van netstroom. In de formule voor het uitrekenen van het vereiste aantal zonnepanelen kan je dan een fractie van je jaarlijkse verbruik ingeven in plaats van je totale jaarlijkse verbruik.

Stel dat er geen 15 panelen op je dak passen, maar wel 12, dan vul je in hoeveel je van je jaarlijkse verbruik door zonnepanelen wil laten overnemen. Als je in bovenstaand voorbeeld maar twee derden (dus 2.000 kWh) invult bij je verbruik in plaats van 3.000 kWh, kom je er al met 10 panelen. Je zal nog steeds besparen, maar dan niet optimaal.

Wat is de terugverdientijd van zonnepanelen?

Bepalende factoren

De terugverdientijd van zonnepanelen is moeilijk om exact te bepalen. Meestal ligt dat tussen de 10 en 15 jaar voor een standaardinstallatie. Rekening houdend met de levensduur van zonnepanelen voor ze te veel vermogen verliezen (gemiddeld 30 jaar) en de levensduur van een omvormer (tot 15 jaar), is dat best interessant. De terugverdientijd is verder nog afhankelijk van de volgende zaken:

• de kosten voor de plaatsing van de panelen incl. het btw-tarief (6% voor woningen ouder dan 10 jaar, anders 21%);
• je elektriciteitsverbruik;
• de energieprijzen;
• het rendement van je zonnepanelen: hoe hoger dit is, hoe sneller je terugverdient;
• wanneer je de opgewekte elektriciteit verbruikt.

Zonnepanelen vervangen

Eens je zonnepanelen tegenaan de 25 jaar oud zijn, wordt het misschien tijd om ze te vervangen. Dat is meestal een goed idee, gezien nieuwe panelen door de bank genomen met eenzelfde oppervlakte meer stroom kunnen opwekken dan panelen van 15 jaar terug. 

Bij een pv-installatie dat werd geplaatst in 2007, gaat het rendementsverlies van de panelen per jaar hoogstwaarschijnlijk hoger liggen dan een pv-installatie dan in 2018 werd geinstalleerd. Toch is het interessanter om een installatie van voor 2015 nog even te laten liggen. Op die installatie krijg je immers nog even groenestroomcertificaten van 450 euro per MWh.

Tip
Ga je enkele panelen vervangen? Dan hoef je de oude panelen niet meteen weg te gooien. Als je nog een stuk dakoppervlak over hebt, kan je de oude panelen daar leggen. Dan heb je toch nog wat extra stroom.