ZONNEPANELEN

Zonnepanelen zijn hot! Mede dankzij de duikvlucht die de prijzen van zonnepanelen de laatste paar jaar hebben gemaakt, de subsidiemogelijkheden en de stijgende energieprijzen worden er duizenden zonne-energie-installaties geplaatst op daken van particuliere woningen. Na grondig inlezen in de materie en het doorrekenen van de terugverdientijd (in mijn geval slechts 7 jaar) heb ik de knoop doorgehakt: Ook ik ga voor zonne-energie!

Wat is een zonnepaneel?
Een zonnepaneel is een paneel dat bestaat uit zogenaamde fotovoltaïsche cellen (beter bekend als zonnecellen). Het zijn (meestal) blauwachtige panelen waarmee energie uit zonlicht wordt omgezet in elektrische energie. Zonnepanelen zijn er in allerlei schaalgroottes en toepassingen, bijvoorbeeld bij parkeermeters en matrixborden langs de weg. Hier ga ik in op het gebruik van zonnepanelen als particuliere stroomvoorziening op woningen.

Zonnecellen zijn meestal gemaakt van silicium, dat bestaat uit twee lagen. Zonnecellen benutten zonlicht of daglicht, waarbij door de absorptie van fotonen in de zonnecellen een gelijkspanning ontstaat tussen de twee lagen van ongeveer 0,5 volt. Door verschillende cellen met elkaar te verbinden, wordt de spanning opgevoerd tot een hoger voltage.

De fotovoltaïsch opgewekte stroom wordt middels een omvormer omgezet naar 230 volt wisselspanning. Alle opgewekte zonnestroom gaat via een stekker tussen de omvormer en het stopcontact naar het elektriciteitsnet. De stroom die je op dat moment niet verbruikt, wordt teruggegeven aan het elektriciteitsnet. De elektriciteitsmeter loopt dan dus terug (tenzij de meter geblokkeerd is om terug te lopen). Op deze manier gaat de opgewekte elektriciteit nooit verloren en kan men extra besparen op de energierekening.

De levensduur van een zonnepaneel wordt geschat op minimaal 30 jaar en veel fabrikanten geven dan ook een opbrengstgarantie tot 25 jaar.

De hardware
Wat is er allemaal nodig voor een zonne-energie-installatie om zonne-energie op te wekken?

Zonnepanelen
Verreweg de meest toegepaste zonnepanelen in private systemen zijn van het zogenaamde kristallijne type. De kristallijne types kunnen weer in twee klassen onderverdeeld worden (mono-kristallijn en poly-kristallijn). Beide typen werken overigens volgens hetzelfde principe. De wijze waarop ze geproduceerd worden verschilt echter.

Poly-kristallijn silicium en mono-kristallijn silicium worden allebei uit dezelfde grondstof gemaakt, namelijk siliciumzand. Bij het stolproces van de poly-kristallijne ingots van vloeibare naar vaste vorm, laat men het silicium gewoon stollen zonder extra handelingen. De kristallen liggen dan in kriskras richting. Bij mono-kristallijn silicium gaat men de polarisatie van de kristallen beïnvloeden tijdens het stollen, zodat deze alle in dezelfde richting komen te liggen. Bij directe zonlicht instraling zal een mono-kristallijne cel iets meer stroom opwekken dan een poly-kristallijne cel van dezelfde oppervlakte. Anders gezegd, een installatie (van hetzelfde vermogen) met mono-kristallijne panelen zal "compacter" zijn dan met poly-kristallijne cellen. Uiteraard zit er wel wat verschil in het prijskaartje, omdat de extra handeling die nodig is om mono-kristallijne cellen te maken kost altijd iets meer. Qua kwaliteit en garantie zijn er feitelijk geen verschillen.

Het is lastig om hier een overzicht van goede zonnepanelen te geven. Onder andere Panasonic (Sanyo), Sharp en SunPower zijn bekend. Zelf heb ik veel informatie gehaald over gebruikerservaringen van internetfora en op basis van die informatie en de ontvangen offertes mijn keuze gemaakt.

Omvormers
De elektrische stroom die door een zonnepaneel wordt geproduceerd is gelijkstroom. Afhankelijk van het aantal en type van de panelen en de hoeveelheid invallend zonlicht varieert de hoogte van deze gelijkstroom. Een omvormer zet deze gelijkstroom met een variabele spanning om in een wisselspanning van 230 Volt zodat de geproduceerde stroom via de meterkast op het lichtnet toegelaten kan worden.

Bekende merken omvormers zijn o.a. SMA, Delta, Mastervolt, Kostal, Omnik en Steca. Ook bij de keuze voor een omvormer heb ik veel gebruik gemaakt van gebruikerservaringen die overal op het internet te vinden zijn.

De levensduur van een omvormer ligt zo rond de 10 tot 15 jaar.

Montagesystemen
Om zonnepanelen op platte of hellende daken te kunnen monteren zijn er montagesystemen ontwikkeld. Voor hellende daken bestaan deze montagesystemen bestaan vaak uit haken die tussen de dakpannen door aan het dakbeschot worden bevestigd. Aan deze haken worden aluminium rails gemonteerd waarop uiteindelijk de zonnepanelen gemonteerd worden.

Voor een plat dak bestaan het montagesysteem meestal uit een schansconstructie waarop het zonnepaneel wordt bevestigd. De schans kan verzwaard worden met stoeptegels om te voorkomen dat de constructie wegwaait. Om dezelfde reden is de achterzijde van de schans vaak afgesloten.

Het bekendste merk is ClickFit, maar ook het Duitse Wasi levert een (met ClickFit vergelijkbaar) montagesysteem voor zonnepanelen.

Terugverdientijd
Een belangrijk gegeven bij de beslissing om te investeren in eigen zonnepanelen is de terugverdientijd. De terugverdientijd wordt bepaald door de investering in de zonne-energie-installatie, de verwachtte opbrengst van de installatie, de (toekomstige) elektriciteitsprijs en de te verwachten vervangingskosten van de omvormer. Feitelijk spelen posten zoals spaarrente, de financieringsvorm en het jaarlijks teruglopende rendement van de zonnepanelen ook een rol in de berekening, maar deze factoren worden vaak buiten beschouwing gelaten om de berekening niet nodeloos gecompliceerd te maken.

Verderop op deze site is een Excelsheet te downloaden die met alle van de hierboven genoemde factoren rekening houdt.

Salderen
Salderen betekent dat de energieleverancier de teruggeleverde energie verrekent met het verbruik van de afnemer. Indien er sprake is van een draaistroom- of ferrarismeter loopt de meter terug indien de zonnepanelen meer elektriciteit produceren dan dat er op dat moment nodig is. Wanneer er sprake is van een zogenaamde 'slimme meter', dan registreert deze meter de teruggeleverde elektriciteit.

Feitelijk betekent dit dat de consument dezelfde prijs voor de teruggeleverde energie ontvangt als hij betaalt voor de energie die hij op een ander tijdstip van de energieleverancier afneemt. Op grond van artikel 31c van de Elektriciteitswet 1998 is de energieleverancier verplicht om 5.000 KWh te salderen. Indien een afnemer minder dan 5.000 KWh afneemt wordt er gesaldeerd tot het maximum van het eigen gebruik.

Voor teruggeleverde elektriciteit buiten de salderingsnormen, is de leverancier verplicht een redelijke terugleververgoeding te betalen. Deze terugleververgoeding ligt meestal tussen de € 0,05 en € 0,08 per KWh en is daarmee veel lager dan de terugleververgoeding binnen de salderingsnormen (ca. € 0,23 per KWh; prijspeil 2013). Dit betekent dat indien het systeem meer elektriciteit produceert dan dat de afnemer afneemt, de terugverdientijd behoorlijk toe kan nemen.

Ontwikkeling elektriciteitsprijs
Een belangrijke factor in de rendementsberekening is de verwachte jaarlijkse stijging van de prijs van elektriciteit. Op basis van de jaarafrekening van mijn energieleverancier heb ik uit kunnen rekenen dat de prijs van elektriciteit sinds 1997 met gemiddeld 4,85% per jaar gestegen is.

Indicatie van opbrengst
Via een (engelstalige) rekensite kan een indicatie verkregen worden van de jaarlijkse opbrengst van je zonne-energie-installatie. Kies je locatie en een aantal parameters m.b.t. bijvoorbeeld de grootte van de installatie, de dakhelling en de ligging ten opzichte van het zuiden. Voor het gemiddelde verlies van rendement in de installatie kun je een getal in orde van grootte van 14% aanhouden.

Terugverdientijd berekenen
Ik heb een Excelsheet gemaakt waarmee het mogelijk is een terugverdientijd van je zonne-energie-installatie te berekenen. De Excelsheet houdt rekening met o.a. jaarlijkse stijging van de elektriciteitsprijs, twee mogelijke financieringsvormen (eigen geld of een annuïteitenhypotheek) en de vervangingskosten van de omvormer. De resultaten worden getoond in een grafiek.

Mijn systeem
Hieronder volgen de details van mijn zonne-energie-installatie.

Dak
Mijn dak is perfect voor een zonne-energie-installatie. 7,10 meter breed, 4,30 meter diep, een dakhelling van 30° en vrijwel op het zuiden gericht (186°). Tussen half april en eind augustus is er geen sprake van schaduw, daarbuiten alleen een beetje schaduw in de laatste twee uren van de dag. Op basis van een aantal zonnige dagen gedurende de periode dat er op het einde van de dag sprake is van schaduw, heb ik ingeschat dat dit op jaarbasis ca. 1,8% aan opbrengst scheelt.

Panelen
Op mijn dak liggen 16 panelen van het Chinese merk Yingli. De panelen zijn gelegd in 4 rijen van 4 panelen in landscape-formaat. Het gaat om de Yingli Panda 255C-30b van 255 Wp en het totale piekvermogen van de installatie komt hiermee op 4.080 Wp. Deze volledig zwarte panelen zien er geweldig strak uit. Vanwege de zwarte kleur ligt het rendement in de zomer wel een beetje lager, maar dat vind ik niet bezwaarlijk.

Omvormer
De 16 Yingli Panda's zijn in één string verbonden met een SMA SB3600TL-21 omvormer en de omvormer hangt op ca. 4 meter afstand vanaf het laatste paneel. Deze omvormer heeft een maximaal rendement van 97%. Tussen de omvormer en de meterkast zit een kabel van ca. 6 meter en een extra zekering.

Op 13 december 2023 is de omvormer vanwege een piepspanning onherstelbaar beschadigd geraakt. Op dat moment had het systeem exact 43.592,543 kWh op geproduceerd en is deze vervangen door een Goodwe GW3600D-NS. De kosten van de Goodwe bedragen ongeveer de helft van die van de SMA, terwijl de garantietermijn 10 jaar bedraagt ten opzichte van 5 jaar van de SMA.

Montagesysteem
De panelen zijn op het dak gemonteerd met het montagesysteem voor schuine daken van het Duitse merk Wasi. Allereerst worden er op gezette afstanden dakpannen opgeschoven om dakhaken aan de panlatten onder de dakpannen te kunnen monteren. Nadat de dakpannen weer op hun plek zijn geschoven, steken deze dakhaken tussen de pannen door. Aan deze haken worden vervolgens zwarte aluminium profielen gemonteerd, waarna de zonnepanelen weer op deze profielen worden gemonteerd met zwarte klemmen. Doordat zelfs de bouten voorzien zijn van een zwarte coating ontstaat een zonne-energie-installatie die gezien mag worden!

Monitoring
Omdat ik gebruik maak van een oude draaistroommeter is het niet mogelijk om bij te houden hoeveel elektriciteit de zonne-energie-installatie produceert. De SMA werd gemonitord via het gratis programma SunnyExplorer. Hiermee kan de opbrengst in grafiekvorm worden bekeken en kan tevens de omvormer geprogrammeerd worden. Verder werd de opbrengst via een Raspberry Pi en SBFspot geüpload naar PVOutput.org. Ook de opbrengst van de Goodwe wordt geüpload naar PVOutput.org. Momenteel gebeurt dit nog handmatig.

Foto's