Fotovoltaïsche zonne-energie

 

Bron : Sunswitch

> Introductie

> Werkingsvoorwaarden

> Het fotovoltaïsche, hoe werkt het?

> Premies en steunmaatregelen

> In praktijk

> Besluit

 

Introductie

De fotovoltaïsche systemen produceren energie onder duurzame vorm door het omzetten van licht in elektriciteit. Ze gebruiken een kostenloos energie overal beschikbaar en in grote mate.
De intensiteit van de zonnestralen wijzigen afhankelijk van de plaats, het uur van de dag, de seizoenen, het is dus noodzakelijk een stockage systeem van het geproduceerde energie te voorzien of een aansluiting op het net.

Voor hun werking, hebben de fotovolaïsche zonnecellen behulp op rechtstreekse zonnestraling maar ook op diffuus zonlicht. Het diffuus zonlicht (onrechtstreeks, dat licht bereikt de aarde na verschillende weerkaatsingen) voorziet het daglicht zelfs bij zwaar bewolkt weer.
(De aanbied in de winter is 10 keer minder dan de aanbied in de zomer, voor de maand juni, de zonnestraling is ongeveer 5 kWh/m2 per dag terwijl in december het 0,5kWh/m2 is.
De bereikte gemiddelde straling in België op een jaar is ongeveer 1000kWh/m2.)

De gemiddelde productiviteit van de collectoren is 100kWh/m2/jaar, een gemiddeld huishoud die 2200kWh per jaar verbruikt zou 20m2 collectoren moeten plaatsen!
100% van de noden bedekken blijkt moeilijk zowel door de prijs als de nodige oppervlakte, het is dus aangeraden een gedeeltelijke dekking te beogen.

 

1. Werkingsvoorwaarden

 

Om een goed werking te garanderen, moeten de zonnecellen goed geplaatst worden;
- De zonnecellen worden onderling in serie aangesloten, wat een gelijkwaardige productie vraagt van elk onderling, men moet dus vermijden dat cellen gedeeeltelijk of volledig in de schaduw staan.
Het is eveneens belangerijk een ruimte van minimum 5 cm te laten onder de collectoren, inderdaad, het rendement vermindert als de cellen warm zijn ( in tegenstelling met de thermische zonnecollectoren voor productie van sanitair warm water).

- De hellingshoek is eveneens belangerijk: in onze streken, bevindt de zon zich niet loodrecht ten opzichte van de aarde. De hoogte van de zon wijkt af van een seizoen op een ander, in de winter is de optimale hellingshoek 60° en in de zomer 30°. Als de installatie aangesloten is op het netwerk, zal het handiger zijn maximaal te benutten van de sterke zonnestralen van de zomer dit wil zeggen onder een helling van de panelen tussen 30° en 40°

- De orientatie is belangerijk, de cellen moeten ideaal gericht zijn naar het zuiden ( de orientaties zuid-oost en zuid-west voldoen eveneens)

 

 

2. Fotovoltaiek, hoe werkt het?

 

Bron : Apere, Renouvelle n°15

 

• Binnen een zonnecel vindt een directe omzetting plaats van licht in elektriciteit.

De zonnecel:

een zonnecel is een rond plaatje of vierkantig vervaardigd in een half geleidend materiaal, meestal in silicium. Op de bovenste vlakte van de plaat, kan men een aantal fijne grijze lijnen waarnemen die gezamelijk het 'contact avant' vormen. De bodem van het plaatje is bedekt met een fijn metalen laag die het achterste contact verwezenlijkt. Het voorste en achterste contact verzekeren het transport van het geproduceerd energie.

Er bestaan 3 soorten zonnecellen:
- Van monokristalijn silicium (in platen), het meest toegepast vandaag en het meest efficiënt.

Monokristalijn betekent dat de silicium atomen keurig geordend zitten in een groot kristal.
- Van amorfe silicium (in rollen), heeft een duidelijk lager rendement dan het kristalijn silicium en een kortere levensduur.

Amorf betekent dat er geen orde bestaat onder de atomen en dus geen kristallen. De zonnecellen in amorf silicium zijn voornamelijk op groot schaal gebruikt voor uurwerken en rekenmachines.
- Van silicium in fijne lagen, het meest efficient maar wordt nog niet toegepast in gewone toepassingen.
- Een ander soort fotovoltaïsch paneel begint gebruikt te worden in België, het zijn panelen afkomstig van de « thin film » technologie in Koper-Indium-Selenium (CIS), ze vertonen het voordeel minder gevoelig te zijn voor schaduw van obstakels en door hoge temperaturen. Ze vertonen ook het voordeel esthetischer te zijn.

Hoe wordt de elektrische stroom verwezenlijkt?
Tussen het voorste en het achterste contact bevindt zich een fijn plaatje silicium (vormt het hart van de zonnecel en meet tussen 0,2 en 0,4mm), deze wordt behandeld zodanig dat een intern elektrisch veld onstaat tussen de voorste en de achterste vlakte.
Onder de invloed van het licht, vindt in het silicium een proces scheidingsplaats tussen negative en positive lasten, een scheidingslaag scheidt deze koppels/ paren, zo wordt een spanningsverschil gecreërd tussen de voorste en de achterste vlakte van het zonnecel.

 

Bron : Electrabel, Le fonctionnement d’une cellule solaire

 

Zodra de voorste contact (-) et de achterste contact (+) worden onderling aangesloten door en verbruiker, wordt een elektrische stroom gegenereerd. De voorste en achterste contacten leveren een elektrische stroom zoals de twee polen van een batterij.

Deze verschillende zonnecellen worden vereenigd in een module, het zonnepaneel wordt gevormd uit een serie modules.
Zodoende het vermogen te verhogen, wordt een serie zonnecellen achter elkaar geplaatst in wat men een module noemt. Door de cellen in serie te koppelen verhoogt men de spanning,

door ze parallel te plaatsen verhoogd men de intensiteit van de stroom, in beide gevallen verhoogd het vermogen proportioneel met het aantal cellen wegens het vermogen = spanning x stroom.
Wanneer de cellen in serie geplaatst worden, is de intensiteit van de stroom gelijkwaardig aan deze van de zonnecel met het laagste stroom, daarom moet vermeden worden dat een gedeelte in de schaduw zit.

 

• Autonome systemen en systemen verbonden op het netwerk

1)Autonome systemen

Het zijn de systemen die niet aangesloten zitten op het netwerk, het overvloed energie wordt gestockeerd in een accumulator zodoende de noden te dekken op ander momenten.
Deze autonome systemen volstaan indien de aansluiting op het netwerk onmogelijk is en als de energienood beperkt is.
De essentiële onderdelen van dit systeem zijn; de accumulator en de lastenregelaar. De lastenregelaar verzekerd het controle van het laden en ontladen van de accumulator et maximaliseert zodoende zijn levensduur. De accumulator is meestal een loodbatterij, zijn zwak punt is dat zijn levensduur tot 3 keer minder is dan deze van de modullen. Noteer dat de batterijen enkele dagen zonder zon kunnen compenseren maar houdt het hierbij!

2)Systemen aangesloten op het netwerk

De systemen aangesloten op het netwerk leveren hun enrgie aan de verbruiker zonder tussenkomst van een batterij. Een onduleur levert de eventuele overvloed over aan het openbaar netwerk. Het onduleur is een noodzakelijk onderdeel, het zet continue stroom om in alternative stroom, het verzekert eveneens een optimaal werkingspunt van de zonnecellen evenals een verzekerd aansluiting op het openbaar elektrische netwerk.
Om dit aansluiting op het net, is het noodzakelijk de veiligheidsvoorschriften te respecteren: technische voorschriften C10/11 van Synegrid (fédération des gestionnaires de réseau électricité et gaz en Belgique)

 

• In praktijk moet men;

→ Een generator ( het geheel van de fotovoltaïsche modullen)
→ Een onduleur van het zonnetype toegestaan om op het netwerk aangesloten te worden, vertoont zich als een doos waarop 2 kables continu worden aangesloten komende van de voeler en een alternatief kabel gaande naar de teller. Noteer dat de afstand tussen de onduleur en de voelers 6m niet mag overschrijden om de kabelverliezen te beperken.
→ In eerste instantie worden 2 tellers voorzien ( binnenkort zal het mogelijk zijn een enkel teller te gebruiken die kan terugdraaien), de ene meet het verbruik en de andere meet wat geleverd wordt aan het netwerk.
→ Een wisselschakelaar en een aarding
Het geheel is verbonden door klassieke elektrische kablering.

De eenheid van het maximaal elektrisch vermogen die de voeler levert wordt uitgedrukt in Wattcrête (Wc), deze eenheid werd gedefinieert onder een standaart bezonning. Meer bepaald, de standaart omstandigheden zijn; een bezonning van 1000W/m2, een incident straling onder 90°, een temperatuur van 25°C.
Deze standaart condities zijn zelden verenigd. In België, de gemiddelde jaarlijkse geleverde energie voor een systeem van 1kWc is van 800kWh.

 

3. Premies en steunmaatregelen

-Energiepremie

Meer info

- Belastingsvermindering

Ze bedraagt tot 40% van de investering met een plafond van 3880 euros (jaar 2008)

-Groene certifikaat

POm de producenten aan te zetten zich te keren naar de productie van groene elektriciteit, hebben de brusselse overheden een mechanisme van groene certificaten opgesteld (via de ordonnantie van 19 juli 2001).
De groene certificaten zijn verleend in het Hoofdstedelijk Brussels Gewest, de certificatie is gratisch, de formulieren zijn toegankelijk op de site van brugel.
Het beheer van de groene certificaten is geïnformatiseerd en toevertrouwd aan de Dienst Regulatie van het BIM die de kredieten en debieten opnemen bij elke toekenning, aankoop of terruggave in een database.
Het principe is aan een gecertificeerde installatie 1 certificaat toe te kennen voor 217kg CO2 sparing.
Vandaag, kent het BIM 7,27 groene certifikaten toe per Mwu (1MWh=1000kWu) geproduceerde elektriciteit door een fotovoltaïsche installatie gedurende de 10 jaar na inwerkstelling.
De toekenning van de groene certificaten gebeurt op het einde van elk trimester, het overhandelen van de gegevens gebeurt dus op het einde van elk trimester.

Er bestaan twee manieren om de groene certificaten te waarderen:

1. 1.Overkoop van de certifikaten (CV) door ELIA (beheerder van belgisch elektriciteitstransportnetwerk) aan 150€/MWu dus 20,63€/CV
   Eenvoudig transactie maar voor een minder voordelig prijs.
2. Verkoop van de CV aan een elektriciteit leverancier. Deze verkoop gebeurt aan de marktprijs van de groene certifikaat, het is aan de producent en de leverancier overeen te komen op een prijs meestal rond 92€/CV dus 670€/MWh.
   De waarde van de CV hangt af van de boete die door het BIM* wordt opgelegd aan de leveranciers.

*De leveranciers zijn onderworpen aan een hoeveelheid groene certifikaten voor het Brussels Gewest. Als de leveranciers zelf niet groene elektriciteitproducent zijn, zullen ze er moeten overkopen aan andere producenten. Als ze deze jaarlijkse quota niet nagaan, worden ze onderworpen aan administrative boetes. De boete is vastgelegd aan 100€, dat is de maximale approxiamative waarde van een CV.

4. In praktijk

Berekening van de terugverdientijd

Als men rekening houdt van de energiepremie, de belastingsvermindering en het toekennen van de groene certifikaten, kan men een kleine terugverdientijd

berekening doen voor een installatie van fotovoltaïsche panelen.

Als men beschouwd dat de prijs van een installatie fotovolaïsche panelen rond de 900/m2 zit en dat men 10m2 installeert (voor de productie van 1000kWu, installatie van 1,25kWc).

Men bekomt een terugverdientijd van minder dan 3 jaar!*

*De terugverdientijd = gerealiseerde investering/jaarlijkse winsten
→ gerealiseerde investering: 9000€ (panelen) – 3750 (energiepremie) – 3880€ (belastingsvermindering) = 1870€
→ jaarlijkse winsten: 1000kWh x 0,17€/kWh (approximatieve energieprijs) = 170€/jaar

en 1000kWu --> 7,27 CV (als 1CV=90€) --> 654€/MWu
terugverdientijd: 1870€/ (170+654) = 2,2 jaar

 

Bouwvergunning :

(Overheidsbesluit van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest van 13 november 2008 gepubliceerd op het Belgisch Monitor van 2 december 2008)

In het algemeen is een bouwvergunning steeds vereist voor

-werken gerealiseerd aan een goed onderworpen aan veiligheidsmaatregelen
-werken die afwijken van bestemmingsplannen, stedenbouwkundige verordeningen of aan verkavelingsvergunning.

Voor de zonnepanelen, is steeds een vergunning nodig;
-als ze elders geplaatst worden dan op het dak en zichtbaar zijn van de openbare weg.

Als ze op het dak worden geplaatst, moet soms een vergunning aangevraagt worden:
- Wanneer de panelen niet geïntegreerd zijn in de dakhelling
- Wanneer, parrallel geplaatst aan de dakhelling, de panelen een vertonen van meer dan 0,3m of een overschrijding te opzichte van de limieten van het dak.

 

Noteer dat de aanvraag niet synoniem staat voor wijgering!

5. Besluit

 

Het is belangerijk, vooraleer te denken aan een installatie fotovoltaïsche zonnepanelen, zijn elektrisch verbruik te rationaliseren.
Het jaarlijks verbruik in electriciteit van een huishouden draait gemiddeld rond de 3000 kWh per jaar, door eenvoudige maatregelen en door handelingen te wijzigen kan deze verbruik 2200kWh bereiken.

Hier enkele eenvoudige en doeltreffende maatregelen voor het instaleren van fotovolaïsche zonnepanelen:

• Vervang uw gloeilampen en uw halogene lampen door economische lampen (fluo compacte lampen).

Meer info

 

• Onderzoek de energetische labellen voor de aankoop van electromagnetische toestellen en vermijd het overdimensioneren van de apparaten.

Meer info

 

• Hou toezicht op de spaar lampen, ze verbruiken veel omdat ze permanent aan blijven!

Raadpleeg het tabel van de verbruiken

 

• Vermijd het verwarmen van water op elektriciteit!

Meer info

Meer info over thermische zonne-energie voor de verwarming van sanitair warm water

 

Bronnen :

- www.bruxellesenvironnement.be
- www.apere.org
- www.ademe.fr