Een zonnecollector
De warmte die een zonnecollector opwekt, kan gebruikt worden om ruimtes of water te verwarmen. In de zomer kan je ze gebruiken om het grondwater onder een gebouw of een huis op te warmen, en in de winter kan het huis of het gebouw dan erg efficiënt verwarmd worden via een waterpomp. Op deze manier reduceer je de CO2-uitstoot aanzienlijk en kan je bovendien de stookkosten verminderen.
Het principe van een zonnecollector is het simpelst omdat hij eigenlijk gewoon werkt als een omgekeerde radiator. Een zonnecollector bestaat uit een geïsoleerde bak waar leidingen doorheen lopen en door die buizen stroomt een medium. Dat medium is vaak water. Aan de bovenkant van de leidingen, de kant waar de zon op schijnt, zit een absorptielaag. Die laag absorbeert zoveel mogelijk zonlicht en geeft de warmte af aan de vloeistof in de buizen. Het water, of de andere vloeistof, die op die manier verwarmd wordt gaar door de buizen naar de boiler. De temperatuur die je nodig hebt voor water is vaak 80° Celcius en een zonnecollector kan niet al het water meteen tot op die temperatuur verwarmen, toch scheelt elke graad die het water niet op de oude manier verwarmd moet worden in energieverbruik. De afdekplaat is het enige zichtbare deel van de zonnecollector. Ze bevindt zich bovenop de geïsoleerde bak en beschermt de onderliggende componenten.
Er zijn verschillende types zonnecollectoren. Je hebt ondiepe zonnevijvers en een diepe zonnevijvers, vacuümbuizen met reflectoren, vlakkeplaatcollectoren, een parabolische trog, in grote oppervlakken verwerkte buizenregisters, cilindrische reflectoren, parabolische troggen en zo verder. De vlakkeplaatcollectoren en de vacuümbuizen met reflectoren worden het meest gebruikt voor decentrale opwekking, de parabolische troggen daarentegen worden gebruikt voor centrale opwekking.
Een fotovoltaïsch zonnepaneel
Een fotovoltaïsch zonnepaneel zet zonlicht direct om in elektriciteit voor dagelijks gebruik. De PV-cellen worden in een module samengekoppeld om zo de spanning en dus ook de stroomopbrengst te verhogen. De naam fotovoltaïsch zonnepaneel komt van het principe dat de elektriciteit opgewekt wordt tussen twee lagen silicium. Het Griekse ’photos’ betekent licht en ‘volt’ komt van de eenheid van elektrische spanning. Afgekort spreekt men ook wel van PV-systemen.
Een zonnecel bestaat meestal uit twee lagen silicium, gemaakt uit fijn zand. Die lagen zijn met bepaalde chemische elementen positief en negatief geladen. Wanneer het zonlicht op een zonnecel valt, wordt er een elektrische spanning opgewekt tussen de twee lagen silicium. De gelijkstroom wordt dan getransporteerd van cel naar cel en van module naar module. De stroom komt uiteindelijk aan bij de omvormer via eenzelfde kabel. De omvormer zet de gelijkstroom vervolgens om naar wisselstroom.
Er is nog een andere vorm van een fotovoltaïsch zonnepaneel, dat gemaakt wordt met de dunnelaagtechnologie. In plaats van het silicium van de meest gebruikte zonnecellen te benutten (kristallijn silicium), wordt hierbij gebruik gemaakt van amorf silicium. In dit geval zijn de elementen aanzienlijk goedkoper, maar ze hebben ook een lager rendement. De meestal donkerblauwe Kristallijne zonnecellen zetten gemiddeld 12% tot 15% van het zonlicht om in elektriciteit, waar het bruine tot goudkleurige amorf silicium na een stabiliseringperiode van ongeveer tweehonderd dagen een rendement oplevert van ongeveer 6%. Amorf silicium is door het aanbrengen op andere materialen wel makkelijker te bewerken en daardoor in verschillende maten en vormen te verkrijgen.
De keuze voor een van de systemen is vooral afhankelijk van de beschikbare ruimte, van de toepassing en vanzelfsprekend van de opbrengst.
Wat met de opgewekte stroom?
Soms wordt een zonnepaneel aan het elektriciteitsnet gekoppeld. Soms wordt de overtollige energie opgeslagen in een accu om gebruikt te worden in een autonoom systeem, om bijvoorbeeld een pomp of een machine aan te drijven.
Op plaatsen waar het elektriciteitsnet ontbreekt of een aansluiting erop te veel kost, wordt gekozen voor de opslag in een accu. In dat geval moeten de accu’s natuurlijk genoeg opslagcapaciteit hebben om een huis op dagen waarop er weinig zonlicht is van elektriciteit te voorzien.
In het andere geval, dus als de zonnepanelen aan het elektriciteitsnet gekoppeld worden, wordt de energie die niet gebruikt wordt doorgesluisd naar een energiebedrijf. Zolang er in het huis dan minder energie gebruikt wordt dan door het zonnepaneel opgewekt wordt, loopt de elektriciteitsmeter terug. Dat systeem heet een netgekoppelde decentrale opwekker. Bij een netgekoppeld systeem zet een inverter (een elektrisch apparaat dat gelijkstroom omzet in wisselstroom) de gelijkspanning die opgewekt werd door het zonnepaneel om in wisselspanning van 230 V en levert die vervolgens aan het elektriciteitsbedrijf. De elektriciteitsmeter wordt dan teruggedraaid zodat je minder elektriciteit moet betalen.
Een voordeel van een netgekoppeld fotovoltaïsch zonnepaneel is dat je geen accu nodig hebt. Accu’s zijn immers groot, duur en zwaar. Bovendien hebben ze een beperkte levensduur en vragen ze om onderhoud. Er gaat ook geen energie verloren aangezien de opgewekte elektriciteit ofwel meteen verbruikt wordt, ofwel aan het lichtnet teruggeleverd wordt. Als de accu in een autonoom systeem vol is, wordt er geen energie meer geleverd. Toch kunnen met behulp van de opgewekte energie elektrische apparaten en verlichting aangedreven worden, ook al is er geen lichtnetaansluiting.