Hoe werken zonnepanelen? Van zonlicht naar stroom

Zonnepanelen wekken elektriciteit op zodra er licht op de zonnecellen valt. Maar daarmee is de stroom nog niet direct geschikt voor je woning. Daarvoor zijn onder andere een omvormer, bekabeling en een aansluiting in de meterkast nodig.

Hier leggen we stap voor stap uit hoe zonnepanelen werken, hoe de opgewekte stroom in huis terechtkomt en wat er gebeurt wanneer je meer of minder elektriciteit opwekt dan je gebruikt.

Hoe zetten zonnepanelen zonlicht om in elektriciteit?

Een zonnepaneel bestaat uit meerdere zonnecellen. Zodra er licht op deze cellen valt, komen elektronen in beweging. Hierdoor ontstaat elektrische stroom. Dit wordt het fotovoltaïsche effect genoemd.

De zonnepanelen produceren gelijkstroom. De elektrische apparaten in huis werken echter op wisselstroom. Daarom kan de opgewekte elektriciteit niet rechtstreeks vanuit de zonnepanelen worden gebruikt.

Hier komt de omvormer in beeld.

Wat doet de omvormer?

De omvormer zet de gelijkstroom van de zonnepanelen om in wisselstroom die geschikt is voor de elektrische installatie in je woning.

Er bestaan verschillende soorten omvormers. Bij een stringomvormer worden meerdere zonnepanelen in één of meerdere groepen, ook wel strings genoemd, met elkaar verbonden. De opgewekte stroom gaat vervolgens naar één centrale omvormer.

Bij micro-omvormers heeft ieder zonnepaneel een eigen kleine omvormer. De omzetting naar wisselstroom gebeurt dan direct bij het paneel. Er bestaan daarnaast systemen met optimizers. Hierbij wordt de werking per zonnepaneel geregeld, terwijl een centrale omvormer de stroom omzet.

Welke oplossing passend is, hangt onder andere af van het dak, de ligging van de panelen, schaduw en de opbouw van het systeem.

Hoe komt de zonnestroom in je woning terecht?

Nadat de omvormer de stroom heeft omgezet, gaat deze via een aparte groep naar de meterkast. Vanaf daar is de zonnestroom beschikbaar voor de elektrische apparaten in de woning.

Wanneer je zonnepanelen op dat moment 3 kW leveren en je woning 2 kW gebruikt, wordt die gelijktijdige vraag door de eigen opwekking gecompenseerd. Het verschil van 1 kW gaat via de aansluiting naar het elektriciteitsnet.

Leveren de zonnepanelen juist 1 kW terwijl je woning 2 kW gebruikt? Dan komt de ontbrekende 1 kW vanuit het net.

De elektriciteit wordt dus niet eerst ergens in huis verzameld. Opwekking en verbruik vinden continu plaats. Alleen het verschil wordt via de elektriciteitsaansluiting afgenomen of teruggeleverd.

Wat meet de slimme meter?

De slimme meter registreert hoeveel elektriciteit je vanuit het net afneemt en hoeveel je teruglevert. De meter ziet niet hoeveel stroom ieder afzonderlijk apparaat gebruikt.

Ook ziet de slimme meter niet direct hoeveel elektriciteit de zonnepanelen in totaal opwekken. Een deel daarvan kan namelijk meteen in de woning worden gebruikt, zonder dat deze stroom langs de slimme meter naar het net gaat.

Voor een compleet beeld zijn daarom ook de gegevens van de omvormer of een aanvullende energiemeter nodig. Daarmee kun je onderscheid maken tussen:

• de totale opwekking van de zonnepanelen;

• het directe energieverbruik in de woning;

• de afname van het elektriciteitsnet;

• de teruglevering aan het elektriciteitsnet.

Wat betekenen Wp, kW en kWh?

Bij zonnepanelen worden verschillende eenheden gebruikt. Deze worden regelmatig door elkaar gehaald, terwijl ze niet hetzelfde betekenen.

Wattpiek (Wp) geeft het maximale vermogen van een zonnepaneel aan onder vaste testomstandigheden. Een zonnepaneel van 450 Wp levert in de praktijk niet voortdurend 450 watt. De werkelijke productie hangt af van onder andere het zonlicht, de temperatuur, schaduw en de ligging van het paneel.

Kilowatt (kW) geeft het vermogen op een bepaald moment aan. Dit laat bijvoorbeeld zien hoeveel vermogen de zonnepanelen nu leveren of hoeveel een apparaat op dat moment vraagt.

Kilowattuur (kWh) is de hoeveelheid energie die over een bepaalde tijd is opgewekt of gebruikt. Op de energierekening wordt het stroomverbruik daarom in kWh weergegeven.

Wil je meer weten over de verwachte productie? Lees dan ook: Wat is de opbrengst van zonnepanelen?

Welke factoren bepalen de opbrengst?

Het vermogen op het typeplaatje vertelt niet precies hoeveel elektriciteit een zonnepaneel in jouw situatie zal opwekken. De werkelijke opbrengst wordt onder andere bepaald door:

• de richting waarin de panelen liggen;

• de hellingshoek;

• schaduw van bomen, schoorstenen of andere gebouwen;

• de temperatuur van de panelen;

• het vermogen en de afstemming van de omvormer;

• de verdeling van de panelen over verschillende strings;

• het weer en het aantal zonuren.

Daarom begint een goed zonnepanelensysteem niet bij een standaard aantal panelen. Eerst moet worden gekeken naar het dak, het energieverbruik en de manier waarop je de opgewekte stroom wilt gebruiken.

Wat gebeurt er met stroom die je niet direct gebruikt?

Zonnepanelen slaan zelf geen energie op. De elektriciteit moet op het moment van opwekking worden gebruikt, opgeslagen of teruggeleverd.

Er zijn verschillende mogelijkheden:

• elektrische apparaten laten werken;

• een elektrische auto opladen;

• met een warmtepomp warmte maken;

• warm water of verwarmingswater opwarmen;

• een thuisbatterij laden;

• de overtollige elektriciteit terugleveren aan het net.

Welke toepassing het meest logisch is, verschilt per woning en per moment. Een elektrische auto moet bijvoorbeeld wel aangesloten zijn en een warmtebuffer of thuisbatterij heeft een bepaalde opslagcapaciteit.

Meer zonnepanelen plaatsen betekent daarom niet automatisch dat je ook meer van je eigen zonnestroom gebruikt. Daarvoor moeten opwekking, verbruik en opslag goed op elkaar worden afgestemd.

Werken zonnepanelen bij een stroomstoring?

Een normaal netgekoppeld zonnepanelensysteem schakelt bij een stroomstoring uit. Dit is nodig om te voorkomen dat het systeem elektriciteit op het openbare net blijft zetten terwijl daar werkzaamheden worden uitgevoerd.

Ook met een thuisbatterij heb je niet automatisch stroom tijdens een storing. Daarvoor zijn een geschikte omvormer, een back-upvoorziening en een installatie nodig die veilig van het elektriciteitsnet kan worden losgekoppeld.

Of een systeem noodstroom kan leveren, hangt dus af van de volledige installatie en niet alleen van de aanwezigheid van zonnepanelen of een batterij.

Wanneer worden zonnepanelen onderdeel van een slim energiesysteem?

Zonnepanelen reageren op het beschikbare zonlicht. Ze weten niet wanneer je auto moet worden opgeladen, hoeveel warmte de woning nodig heeft of wanneer een thuisbatterij moet laden.

Daarvoor is slimme aansturing nodig.

Wubbo meet de energiestromen in de woning en kijkt welke gekoppelde installaties kunnen worden aangestuurd. Wubbo verdeelt de elektriciteit niet letterlijk over verschillende kabels, maar bepaalt wanneer apparaten en installaties energie gebruiken of opslaan.

Is er zonnestroom beschikbaar? Dan kan Wubbo, afhankelijk van de aangesloten apparaten en instellingen, bijvoorbeeld:

• een warmtepomp warmte laten maken;

• warm water of verwarmingswater opslaan;

• een elektrische auto laten laden;

• een thuisbatterij opladen.

Hierdoor werken de zonnepanelen niet langer als een los onderdeel. De opgewekte elektriciteit wordt onderdeel van één energiesysteem waarin opwekking, verbruik en opslag op elkaar worden afgestemd.

Haal meer uit je zonnepanelen

Een goed zonnepanelensysteem draait niet alleen om het aantal panelen of het maximale vermogen. Ook de omvormer, meterkast, meetapparatuur, aangesloten installaties en slimme aansturing bepalen wat je met de opgewekte energie kunt doen.

Wil je weten hoe zonnepanelen binnen jouw woning kunnen samenwerken met bijvoorbeeld een warmtepomp, laadpaal, warmteopslag of thuisbatterij? INTU bekijkt de volledige energiesituatie en adviseert over een systeem dat technisch bij je woning en energiegebruik past.

Lees ook hoe je het maximale uit zonnepanelen haalt na de salderingsregeling

of neem contact met ons op voor persoonlijk advies gesprek aan huis.