Typen zonnestroomsystemen

Veel mensen denken dat zonnepanelen zijn aangesloten op een accu. Dat is echter alleen het geval op plaatsen waar geen elektriciteitsaansluiting is. In dat geval spreken we van ‘autonome’ - wat staat voor ‘onafhankelijke’ (in dit geval van het elektriciteitsnet) - systemen. In Nederland worden vooral in tuinhuisje en op boten die geen aansluiting op het elektriciteitsnet hebben, autonome zonnestroomsystemen gebruikt.

Voor woonhuizen liggen netgekoppelde zonnestroominstallaties het meest voor de hand. ‘Netgekoppeld’ betekent dan dat de zonnestroominstallatie is aangesloten op het centrale elektriciteitsnet. Als meer elektriciteit wordt gebruikt dan het zonnestroomsysteem levert, komt de stroom gewoon uit het stopcontact. Op momenten dat geen of weinig stroom wordt gebruikt, gaat de overtollige zonnestroom het elektriciteitsnet in. Het systeem fungeert dan als een mini-elektriciteitscentrale.


Autonome systemen
Autonome zonnestroomsystemen functioneren onafhankelijk van het elektriciteitsnet. Meestal is dit op locaties waar geen elektriciteitsaansluiting is. In Nederland worden vooral in tuinhuisje en boten autonome systemen gebruikt. Omdat ook elektriciteit nodig is op het moment dat de zonnepanelen geen stroom leveren – zoals ’s nachts – moet de zonnestroom worden opgeslagen. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van accu’s.

Een typisch voorbeeld van een autonoom systeem is een zonnestroomsysteem voor een zomerhuisje. Zolang het huis onbewoond is, wordt de stroom opgeslagen in accu’s. Op vrijdagavond komen de bewoners; zij doen het licht aan, schakelen de koelkast in en kijken naar de televisie – met de ‘bewaarde zonnestroom’. Als de volgende dag de zon schijnt wordt de stroom die zij gebruiken door de zonnepanelen geleverd en blijft er genoeg over om de accu’s weer bij te laden. Die accu’s moeten natuurlijk wel voldoende capaciteit hebben om een paar dagen te overbruggen als de zon het onverhoopt laat afweten. Autonome systemen moeten dus goed afgestemd zijn op het gebruik: het systeem in het zomerhuisje moet voldoende vermogen hebben om overdag stroom te leveren en het avond- en nachtgebruik te compenseren. De accu’s moeten genoeg opslagcapaciteit hebben om een aantal donkere dagen te overbruggen.

Aan accu’s voor zonnestroomsystemen (zonne-accu’s) worden andere eisen gesteld dan aan een auto-accu. Een auto-accu moet gedurende een korte periode veel stroom kunnen leveren, bijvoorbeeld tijdens het starten van de auto. Bij langdurig starten raakt de accu snel leeg, maar – eenmaal gestart – wordt de auto-accu door de draaiende motor via de dynamo weer snel op spanning gebracht. Een auto-accu is dus in staat snel te ontladen en wordt door de dynamo weer snel bijgeladen. De zonne-accu wordt bij voldoende zonaanbod gedurende de hele dag geladen. Het gebruik van de zonnestroom vertoont een gelijksoortig patroon: bijvoorbeeld een lamp, die alleen ’s nachts een constante hoeveelheid elektriciteit vraagt. Kenmerkend voor een zonne-accu is dat het proces van laden en ontladen in een gelijkmatig tempo verloopt in vele cycli. De zonne-accu moet hiertegen bestand zijn. Verder moet een zonne-accu een lage zelfontlading hebben, zodat zo min mogelijk zonnestroom verloren gaat. Een auto-accu mag zonder bezwaar een hoge zelfontlading hebben. Kortom, het is niet verstandig om een auto-accu te gebruiken voor een zonnestroomsysteem.

Tenslotte, om een autonoom zonnestroom goed te laten werken moet ook de regeling goed in orde zijn. Een terugstroombeveiliging voorkomt dat de accustroom ’s nachts terugvloeit naar het zonnepaneel. En dreigt de accu te worden overladen, dan stop een laadregelaar de energietoevoer van de zonnepanelen; dreigt er te veel energie aan de accu’s te worden onttrokken, dan stopt de regelaar de stroomlevering tot de accu weer voldoende is bijgeladen.

Omdat de zonnestroom en opslag beperkt is, is het heel belangrijk dat zeer energiezuinige apparaten worden gebruikt, denk aan spaarlampen, energiezuinige koelkasten/boxen, enzovoort.

Een autonoom zonnestroomsysteem bestaat dus uit:

  • Zonnepanelen
  • Accu’s
  • Laadregelaar

De gebruiker kan vervolgens zelf kiezen of de zonnestroom (12 of 24 V “gelijkstroom”) wordt omgezet in 230 V “wisselstroom”, waardoor standaard elektrische apparaten gebruikt kunnen worden, of dat niet te doen en apparatuur te gebruiken die werkt op 12 of 24 V “gelijkstroom”. In het geval dat gekozen wordt voor omzetting naar “wisselstroom” is naast de zonnepanelen, accu’s en regelaar ook een omvormer nodig. In het andere geval niet, maar moet rekening worden gehouden met de relatief hoge kosten van de 12 / 24 V apparatuur.


Netgekoppelde systemen
Een ‘netgekoppelde’ zonnestroominstallatie is aangesloten op het reguliere elektriciteitsnet. Deze zonnestroomsystemen leveren hun elektrische energie zonder tussenkomst van een accu aan de gebruiker. Bij voldoende zonlicht wordt de zonnestroom die door het systeem is opgewekt gebruikt. Wat het systeem meer levert dan wordt gebruikt gaat het elektriciteitsnet in. Bij veel stroomverbruik en bewolkt weer springt het net bij. ’s Avonds haalt men, zoals ieder ander, al de stroom uit het stopcontact. De zonnestroom die aan het elektriciteitsnet wordt geleverd, wordt door het energiebedrijf verrekend. Met een netgekoppelde zonnestroominstallatie hoeft men niet bang te zijn dat er te weinig of te veel elektriciteit voorhanden is. In principe is dat een zeer gunstige opzet, omdat alle zonnestroom efficiënt wordt gebruikt; het centrale elektriciteitsnet fungeert als het ware als een grote accu.

Omdat de zonnestroominstallatie “gelijkstroom” levert, is een omvormer nodig. Deze maakt er de gebruikelijke 220 volt (230 volt) wisselspanning van. De capaciteit van de omvormer moet zijn afgestemd op het (totale) vermogen van de PV-modules. Stel dat er 10 PV-modules van elk 100 Wp zijn geïnstalleerd, dan is een omvormer van (maximaal) 1000 W, ofwel 1 kW nodig.

Een netgekoppeld zonnestroomsysteem bestaat dus uit:

  • Zonnepanelen
  • Omvormer