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
Een pallet met zonnepanelen
|
De dakhaken
|
Aanpassing aan de meterkast
|
Installatie van de omvormer
|
De dakhaken worden geplaatst
|
De verticale rails zijn op de dakhaken
bevestigd
|
De eerste panelen worden gemonteerd
|
Een volgend paneel gaat het dak op
|
Detail van de bevestiging
|
Het geïnstalleerde zonne-energie-systeem van
4.080 Wp
|
Opbrengst
Op 30 januari 2013 is mijn zonne-energie-installatie
geplaatst en om
16.35 uur in bedrijf gesteld. Tijdens de laatste 30
minuten zonneschijn
op deze eerste dag heeft de installatie toch nog 0,021
kWh
geproduceerd. Op 18 februari 2013 om 17.45 uur werd de
100 kWh/grens
geslecht. De grens van 1 MWh werd bereikt op 5 mei
2013 om 17.10 uur.
Iets meer dan 2 maanden later (op 9 juli 2013 om 12.00
uur) werd de
mijlpaal van 2 MWh gehaald en op 7 september 2013 om
13.40 uur stond de
teller op 3 MWh.
Sites om opbrengst bij te houden
Het is mogelijk om de opbrengst van je
zonne-energie-installatie online
bij te houden. Dit kan o.a. via www.pvoutput.org.
Zo zijn ook andere mensen getuige van de opbrengst van
je systeem. Via pvoutput.org
zijn de details en de
opbrengst van
mijn zonne-energie-installatie te zien. Via een
Raspberry Pi en SBFspot
wordt de opbrengst van mijn zonne-energie-installatie
iedere 5 minuten
naar pvoutput.org gestuurd.
Opbrengst tot en
met augustus 2024
Onderstaande grafiek laat de opbrengst zien van mijn
systeem tot en met augustus 2024. De referentiewaarden
zijn verkregen via deze
(engelstalige)
rekensite.
Tussen 30 januari 2013 en 31
december 2013 heeft het systeem 3.749 kWh
geproduceerd. De
referentieopbrengst over dezelfde periode bedraagt de
3.672 kWh,
waarmee het systeem een ca. 2% hogere opbrengst had
dan was
ingeschat. Op
30 januari 2014 om 16.35 uur was het systeem exact 12
maanden in
gebruik. Gedurende die periode heeft het systeem 3.869
kWh
geproduceerd. In 2014 heeft het systeem 3.902 kWh
geproduceerd. Op 6
juli 2015 werd de grens van 10 MWh doorbroken, op 9
maart 2018 tikte het systeem de 20 MWh aan en op 13 juni
2020 werd de grens van 30 MWh bereikt. Na exact 10 jaar
in gebruik te zijn geweest heeft het systeem 40.080 kWh
geproduceerd. Ten tijde van het defect raken van de SMA
SB3600-TL21 had het systeem exact 43.592,543 kWh
geproduceerd.
Laatste update: 1 september 2024
|