Zonne-energie is een van de meest betaalbare, hernieuwbare energiebronnen die momenteel beschikbaar zijn. Dus hoe wekken zonnepanelen eigenlijk elektriciteit op? Hier is het proces gedemystificeerd.
Basis zonnecomponenten
Om erachter te komen hoe zonnepanelen werken, moet u begrijpen hoe ze worden gemaakt. Veel zonnepanelen gebruiken silicium, een van de meest voorkomende elementen op aarde. Maar aangezien het moeilijk en duur is om siliciumkristallen van geschikte kwaliteit te maken, worden thuiszonnesystemen meestal gemaakt van vergelijkbare, maar minder dure materialen, zoals koper, indium, gallium en selenide (CIGS). 1 Deze zijn niet zo efficiënt als silicium van hoge kwaliteit, maar leveren nog steeds voldoende vermogen tegen een redelijke prijs.
Tijdens de fabricage worden kleine hoeveelheden andere elementen geïntroduceerd om de elektrische eigenschappen van de siliciumatomen te veranderen. Stroken van negatief (n-type) silicium, dat een extra elektron heeft en positief (p-type) silicium dat één elektron mist, worden aan elkaar gesandwiched. De combinatie vormt een fotovoltaïsche cel. En wanneer meerdere fotovoltaïsche cellen naast elkaar onder glas worden geplaatst, geven ze ons gemeenschappelijke zonnepanelen.
Binnen elk zonnepaneel bevindt zich een geleidende metalen plaat die is verbonden met draden die naar een fused array-combinator leiden. Energie van de array wordt door een omvormer gestuurd, die de initiële gelijkstroom omzet in de elektrische wisselstroom die nodig is om door mensen gemaakte constructies van stroom te voorzien.
Zonne-energie omzetten in elektriciteit
Zichtbaar zonlicht is samengesteld uit onzichtbare deeltjes die fotonen worden genoemd. Deze hebben energie, maar nul rustmassa. Wanneer de fotonen botsen met andere deeltjes, wordt hun energie omgezet in andere vormen, afhankelijk van het soort atomen dat ze aanraken. Bij de meeste botsingen ontstaat alleen warmte.
Maar er kan ook elektriciteit worden geproduceerd wanneer de fotonen elektronen in de atomen zo opgewonden maken dat ze loskomen en vrij kunnen bewegen. De n-type siliciumelektronen zoeken die in p-type silicium om hun ontbrekende elektronen te vervangen en de stroom tussen de twee typen geproduceerd.
De opmerkelijke eigenschappen van halfgeleiders zoals silicium maken het mogelijk om de elektrische onevenwichtigheden in stand te houden. Dit betekent een constante toevoer van elektriciteit zolang fotonen de zonnepanelen raken. De stroom wordt opgevangen door draden en door het systeem gedragen.
4 factoren die van invloed zijn op de productie van zonne-elektriciteit
Huishoudens moeten tijdens en na de installatie van hun residentiële zonnesystemen rekening houden met vier belangrijke factoren.
1. Schaduw. Zonnepanelen in de schaduw zullen niet dezelfde hoeveelheid energie produceren als die in direct zonlicht. 3 Als uw dak geen zon heeft door niet-snoeibare bomen of gebouwen, is zonne-energie misschien niet uw beste keuze.
2. Seizoensgebondenheid. Net als het weer varieert de productie van zonne-energie van dag tot dag en van maand tot maand. Een bewolkte winterdag 4 zal niet zo productief zijn als een zonnige zomerdag. Maar het is belangrijk om te focussen op het jaarrond beeld. Sneeuw kan bijvoorbeeld soms licht weerkaatsen en de PV-prestaties verbeteren. Dus in werkelijkheid wordt een koude maand alleen een zonne-antagonist als sneeuwbrij de panelen bedekt.
3. Kantelen. In tegenstelling tot een flipperkast kunnen zonnepanelen profiteren van een goede kanteling. De richting waarin uw huis is gericht, de locatie, 5 en zelfs de helling van uw dak, hebben een aanzienlijk effect op hoe goed een residentieel zonnestelsel werkt. Idealiter zouden zonnepanelen in dezelfde hoek moeten staan als de breedtegraad waarop ze zijn gemonteerd. Standplaatsen tussen 30 graden en 45 graden werken meestal goed in de meeste scenario's.
4. Azimut. De zonne-azimuthoek is de kompasrichting van waaruit het zonlicht komt. 's Middags komt het licht van de zon uit het zuiden op het noordelijk halfrond en uit het noorden op het zuidelijk halfrond. De verkeerde azimuthoek kan de energie-output van een zonnepaneel in huis met wel 35% verminderen. Een azimut van nul (tegenover de evenaar) is meestal de beste keuze.