Er zijn twee vormen van energie die opgewekt wordt door middel van zonnestraling.
1. Zonne-energie die omgezet wordt naar elektriciteit (zonnepanelen).
2. Zonne-energie die omgezet wordt naar warm water (zonneboiler).
Werking van zonnepanelen
Zonnepanelen worden ook Zon-PV systemen genoemd. PV staat voor Photo Voltaïc, het principe waarop zonnecellen werken.
Een photovoltaïsche cel (Zonnecel) van 10 bij 10 cm.Een photovoltaïsche cel, ook wel PV-cel genoemd, is het bekendste en meest toegepaste type zonnecel.Het belangrijkste onderdeel van een gewone photovoltaïsche cel is een stuk halfgeleidend materiaal dat een scheidingsvlak tussen p-type en n-typedopering bevat. De elektrische stroom kan maar in één richting door de zonnecel lopen. Als er zonlicht (elektromagnetische straling) op de zonnecel valt, worden er elektronen losgestoten. Die gaan dus in de gewenste richting bewegen. De beweging van alle losgemaakte elektronen samen is de elektrische stroom die door de zonnecel loopt.Om praktisch nut van deze cellen te hebben, worden deze meestal in een zonnepaneel gemonteerd dat dan de naam PV-paneel (Photo-Voltaïsch) krijgt.Een zonnepaneel levert gelijkstroom. Het kan aangesloten worden op een inverter om wisselstroom te krijgen. De energie kan meteen gebruikt worden door aangesloten apparaten. Er kan ook een accu mee opgeladen worden. Opslaan op een batterij is enkel nuttig indien er geen netstroom te beschikking is, bijvoorbeeld voor lichtbakens en signalisatie. Als een PV-paneel op het lichtnet aangesloten is, kan het daar eventueel stroom aan leveren. De wisselwerking tussen eigen opbrengst en terugleveren van overschotten aan het net is veel rendabeler dan opslaan op een batterij.
Een zonnepaneel werkt al op daglicht en kan in elk jaargetijde gebruikt worden om elektriciteit op te wekken. Een set zonnepanelen bestaat uit een aantal zonnepanelen, een omvormer, kabels en leidingen en een constructie voor het bevestigen van de zonnepanelen op het dak. Een set van 4 zonnepanelen levert ongeveer 550 kWh per jaar. Dit is ruim 10 tot 15% van het energieverbruik van een gemiddeld huishouden.
Via kabels en leidingen wordt de door de zonnepanelen opgewekte stroom in de woning gebruikt door elektrische apparaten die in werking zijn. Als er geen elektrische apparaten aan staan, dan wordt de te veel opgewekte elektriciteit teruggeleverd aan het net. Voor teruglevering kan een vergoeding gekregen worden van het energiebedrijf. In afbeelding 1 is de werking van zonnepanelen schematisch weergegeven. Zonnepanelen kunnen zowel geplaatst worden op platte daken als op hellende. Voorwaarde is dat het dan gelegen is op het zuiden (tussen zuidoost en zuidwest).
1. Het zonnepaneel zet zonlicht om naar elektrische energie.
2. De omvormer (of inverter) zet de gelijkspanning om in (230 V) wisselspanning.
3. De opgewekte elektrische energie kan direct in huis worden toegepast.
4. Overtollige energie wordt aan het openbare elektriciteitsnet teruggeleverd.
2. Zonne-energie die omgezet wordt naar warm water (zonneboiler).Een zonneboiler produceert warm water voor keuken en badkamer en kan in specifieke gevallen ook als verwarming dienen. De energie van de zon wordt opgevangen in een collector. Een vloeistof die door de collector circuleert, transporteert de zonne-energie naar een boiler, waar het aanwezige (koudere) water wordt opgewarmd. Wordt de boiler niet warm genoeg (door te weinig zon), of wordt er meer warm water gevraagd dan de zon kan verwarmen, dan zorgt de cv-ketel of een elektrisch element voor extra energie, zodat men niet zonder warm water zit.
Werking van de zonnecollector
De zonnecollector ligt op het dak en vangt de energie van de zon op. De vloeistof die door de collector stroomt, wordt door de zon verwarmd en kan bij sterke instraling wel 90°C heet worden.De collectorvloeistof verwarmt het tapwater in een opslagvat of boiler, meestal op zolder geplaatst. Er zijn temperatuurvoelers aangebracht in de boiler en op de collector. Als de collector heter is dan het water in de boiler, dan start de pomp en circuleert de collectorvloeistof. Het tapwater in de boiler wordt eventueel bijverwarmd door uw cv-ketel of warmtepomp. Er zijn diverse varianten op dit principe op de markt verkrijgbaar. Welke variant de beste oplossing is, is afhankelijk van de aanwezige installatie, de samenstelling van het gezin en van de wensenEr zijn systemen die eveneens bijdragen in de ruimteverwarming, dit is bijna altijd in combinatie met een lage temperatuur verwarming (vloer- en/of wandverwarming).
Voordelen
-
Geen uitstoot van schadelijke gassen
-
Zonne-energie raakt niet op.
-
De zon is gratis.
Nadelen
-
Zonnepanelen zijn vrij kostbaar
-
Relatief veel zonnepanelen benodigd voor een gering vermogen
-
Niet iedereen vindt ze mooi op de daken staan.
Is zonne-energie dé oplossing?Zonne-energie is een veelbelovende vorm van energie die met het voortschrijden van de techniek steeds interessanter wordt. Met de huidige stand van de techniek is zonne-energie alleen echter niet de oplossing van het wereldwijde energieprobleem. Een berekening: de totale mensheid gebruikte in 2005 zo'n 14 TW (TeraWatt, een biljoen watt) aan energie, terwijl de zon 170.000 TW aan energie levert. We moeten dus 0,00008% van deze binnenkomende energie benutten om in de wereldwijde energiebehoefte te kunnen voorzien. Dit lijkt weinig, maar er vanuit gaande dat de omstandigheden overaal ideaal zijn (wat dus absoluut niet het geval is!), staat dit gelijk aan een oppervlak van ongeveer 140 miljard m2 aan 100Wp-zonnepanelen. Dit betekent dat we 0,001% (één-duizendste deel) van het landoppervlak van de aarde zouden moeten bebouwen met zonnepanelen: volstrekt onhaalbaar! Zonne-energie alleen is dus niet het antwoord, maar het kan wel degelijk substantieel bijdragen aan de oplossing van het energie-probleem.
Bronnen
http://www.zonnepanelen-info.nl
http://www.engineering-online.nl/?subj=duurzame-energie&content=zonne-energie#voor_en_nadelen
