Er zijn geen bewegende delen. Er vindt geen verbranding plaats en er wordt ook geen geluid geproduceerd. Er is geen andere ruimte nodig dan het oppervlak van uw dak. Het vereist geen brandstof, alleen zonlicht. En ondanks dat alles kan het uw hele huis van stroom voorzien en overtollige stroom produceren die u naar uw buren kunt exporteren.

Ja, ik heb het over zonne-energie. De manier waarop het werkt lijkt zo opmerkelijk en mysterieus dat het bijna magie lijkt. Maar de productie van zonne-energie is eigenlijk vrij eenvoudig. En, geloof het of niet, de zonnetechnologie die in moderne zonnepanelen wordt gebruikt, is sinds de jaren vijftig in wezen onveranderd gebleven.

Dus, hoe werkt zonne-energie? Wat moet er gebeuren om gewoon zonlicht om te zetten in elektriciteit die uw huishoudelijke apparaten van stroom kan voorzien?

Deze blog geeft antwoord op die vragen. Er wordt ook gekeken naar hoe zonne-energie 's nachts werkt en welke rol batterijen spelen in zonne-energiesystemen.

Hoe voedt zonne-energie uw huis?

In deze sectie leggen we het proces uit waarmee woningen zonne-energie kunnen opwekken en gebruiken met behulp van zonnepanelen.

Bruikbare zonne-energie wordt geproduceerd in 4 stappen:

• Zonnepanelen wekken gelijkstroom-elektriciteit op
• Zonne-omvormer zet stroom om in bruikbare AC-elektriciteit
• Zonne-omvormer levert stroom aan het huis
• Overtollige zonne-energie wordt geëxporteerd naar het net

1. Zonnepanelen wekken gelijkstroom-elektriciteit op

Woningen met zonne-energiesystemen hebben doorgaans tussen de 15 en 25 zonnepanelen op hun dak.

Elk zonnepaneel bestaat uit een reeks van 60 of 72 fotovoltaïsche cellen, elk gemaakt van monokristallijn of polykristallijn silicium. De zonnecellen zijn ontworpen om zonlicht op te vangen en door het fotovoltaïsche effect om te zetten in gelijkstroom (DC).

De hoeveelheid opgewekte zonne-elektriciteit is afhankelijk van de sterkte van het zonlicht en het ontwerp van het zonnepaneel. Vanaf 2021 produceren individuele zonnepanelen doorgaans tussen de 300 en 350 watt per stuk onder optimale omstandigheden.

2. Zonne-omvormer zet stroom om in bruikbare wisselstroom

Huishoudelijke apparaten zijn ontworpen om gebruik te maken van wisselstroom (AC), dus de gelijkstroom die door de zonnecellen wordt opgewekt, moet worden omgezet voordat deze aan het huis wordt geleverd. Deze functie wordt uitgevoerd door een zonne-omvormer.

In de meeste huizen is er een enkele “string” omvormer geïnstalleerd. Deze stringomvormers, ook wel “centrale omvormers” genoemd, ontvangen het gecombineerde vermogen van alle zonnepanelen voordat ze worden omgezet.

Zonne-omvormers kunnen echter ook op moduleniveau worden geïnstalleerd; in die gevallen worden kleine micro-omvormers aan elk afzonderlijk zonnepaneel bevestigd om de AC-naar-DC-conversie uit te voeren.

3. Zonne-omvormer levert stroom aan het huis

De omvormer zal dan wisselstroom met de vereiste spanning (120V/240V) aan uw printplaat leveren; deze stroom is nu beschikbaar om alle elektrische belastingen in uw eigendom te onderhouden.

Met netgekoppelde zonne-energiesystemen - het meest voorkomende type zonnestelsel dat in huizen wordt geïnstalleerd - kunt u op elk moment zonne-energie, netstroom of een combinatie van beide gebruiken.

Als de belasting in uw huis groter is dan het vermogen dat door de omvormer wordt geleverd, dan kan uw belasting worden opgevangen door een combinatie van bronnen: deels van uw zonne-energie op het dak en deels van het elektriciteitsnet.

Meer informatie: Netgekoppelde zonne-energiesystemen

4. Overtollige zonne-energie wordt geëxporteerd naar het net

Als u zonnepanelen heeft geïnstalleerd, is het gebruikelijk om meer zonne-energie op te wekken dan uw totale elektrische belasting nodig heeft (wat uw energiebehoefte is). Wanneer dit gebeurt, stroomt de overtollige energie van de woning naar het elektriciteitsnet via uw energiemeter.

De nutsmeter moet een speciale "netmeter" zijn, die afzonderlijk kan bijhouden welke elektriciteit u naar het net exporteert en wat u van het net verbruikt.

Hoe werkt een zonne-energiesysteem 's nachts?

Zonnepanelen hebben zonlicht nodig om elektriciteit op te wekken, maar we weten allemaal dat de zon 's nachts niet schijnt. Om uw elektrische belastingen in het donker te onderhouden, vertrouwt een netgekoppeld zonnepaneelsysteem - het meest voorkomende type zonnestelsel - op stroom die wordt geïmporteerd van uw nutsbedrijf.

Gelukkig is de kans groot dat u niet veel hoeft te betalen voor de elektriciteit die u 's nachts importeert. Dit is het geval als u in een staat woont met 1:1 netmeting, wat momenteel 38 van de 50 staten is. Hier wordt het overtollige vermogen dat uw systeem overdag heeft geëxporteerd, gebruikt om de kosten van uw elektriciteitsimport 's nachts teniet te doen.

Deze video legt uit hoe een netgekoppeld zonnestelsel werkt door overdag energie te exporteren en 's nachts energie te importeren.

Hoe werkt batterijopslag met zonne-energie?

Tot nu toe hebben we alleen het meest populaire type zonne-installatie in de Verenigde Staten besproken, netgekoppelde zonnesystemen.

Het is u misschien opgevallen dat deze systemen zonder batterijen werken. Wanneer het elektriciteitsnet beschikbaar is, zoals voor de meeste mensen, is de toevoeging van batterijen aan een zonne-energiesysteem thuis optioneel.

Bovendien is het kopen van opslag op zonne-energie meestal niet economisch zinvol. Oplossingen voor batterijopslag zijn duur en hebben een relatief korte levensduur, waardoor ze zichzelf meestal niet terugbetalen.

Dat gezegd hebbende, worden batterijopslagoplossingen steeds populairder, geholpen door de opkomst van veelzijdige lithium-ionoplossingen zoals de Tesla Powerwall.

Dit zijn de twee veelvoorkomende scenario's waarin huiseigenaren ervoor kiezen om batterijoplossingen te gebruiken met hun zonnepaneelsystemen:

Scenario 1: Batterijen gebruiken als onderdeel van een off-grid systeem

Sommige mensen gebruiken zonne-energie om in al hun stroombehoeften te voorzien; dit is ofwel omdat ze op zoek zijn naar een off-grid levensstijl, of omdat netwerkverbindingen niet beschikbaar of duur zijn om mee te verbinden (vaak het geval in afgelegen gebieden).

In dergelijke gevallen koppelen huiseigenaren hun zonnepanelen aan batterijopslag om een ​​off-grid zonnestelsel te creëren. Hierdoor kunnen ze hun overtollige zonne-energie overdag opslaan voor gebruik 's nachts.

Off-grid zonnesystemen gebruiken meestal loodzuuraccu's, vergelijkbaar met die in autoaccu's. Ze zijn de meest betaalbare batterijoplossing en als zodanig de voorkeursoptie wanneer grote hoeveelheden opslagruimte nodig zijn.

Scenario 2: Batterijen gebruiken voor back-upstroom

Huiseigenaren die in black-out-gevoelige gebieden wonen, kijken steeds vaker naar batterijopslag als stroomback-up. Ze zijn stiller en schoner dan traditionele dieselgeneratoren en hoeven niet naar buiten om brandstof te kopen.

Tegenwoordig kiezen de meeste mensen die batterijen kopen voor back-upstroom voor nieuwere lithium-ionopties zoals de Tesla Powerwall of sonnen Eco. Deze batterijen hebben een kleine footprint en kunnen eenvoudig worden ingesteld om te functioneren als een onafhankelijke stroomback-up in het geval van een stroomstoring.

Er moet echter worden opgemerkt dat batterijoplossingen duur zijn en een korte levensduur hebben, met garanties van slechts 5-10 jaar. De economie verbetert een beetje op locaties zoals Californië, waar u kunt profiteren van prikkels voor de aankoop van batterijen en gebruik kunt maken van Time of Use (TOU)-tarieven om wat besparingen te zien.

Laat zonne-energie werken voor uw huis

Het proces van zonne-energie kan eerst ingewikkeld lijken. Maar met de juiste middelen heeft u binnen enkele weken een zonnepaneelsysteem op uw dak.

De eerste uitdaging is om te begrijpen hoe zonnetechnologie werkt. Het feit dat je deze blog leest, betekent dat je goed op weg bent om deze taak aan te pakken.

De volgende stap in uw zonnereis is mogelijk nog lastiger: uitzoeken of zonne-energie geschikt voor u is.

Zodra de zonnepanelen zijn geïnstalleerd, bent u helemaal klaar. Zonnepanelen zijn ontworpen om minimaal 25 jaar mee te gaan en hebben minimaal onderhoud nodig. U kunt dan achterover leunen en genieten van de schone energie die u produceert - en alle financiële besparingen die u daarbij zult realiseren.