Welke soorten zonne-energiesystemen zijn er?

Zonne-energiesystemen worden geclassificeerd op basis van de manier waarop ze op het elektriciteitsnet zijn aangesloten en hoe de elektriciteit wordt gebruikt. Er zijn vier hoofdtypen:netgekoppelde systemen, off-grid systemen, hybride systemen en pure DC-systemen.

Alle vier maken gebruik van in wezen dezelfde zonnepanelen. Wat verschilt is of er sprake is van een netaansluiting, of er sprake is van een accu en of de stroom als AC of DC wordt geleverd. Welke voor u geschikt is, hangt af van of het elektriciteitsnet beschikbaar is waar u zich bevindt, hoe elektriciteit wordt geprijsd en hoeveel schade een stroomstoring zou veroorzaken.
 

Hier volgt eerst een vergelijking naast elkaar, gevolgd door een nadere blik op elk type.
 

1. Netgekoppelde zonnesystemen: elektriciteit rechtstreeks aan het elektriciteitsnet leveren

Hoe het werkt

Overdag produceren de panelen DC-elektriciteit. Een netgekoppelde omvormer zet deze om naar wisselstroom die overeenkomt met de frequentie en fase van het elektriciteitsnet. De stroom levert eerst uw eigen verbruikers en het eventuele overschot wordt aan het elektriciteitsnet verkocht. 's Nachts of op bewolkte dagen, wanneer de panelen niet aan uw vraag kunnen voldoen, koopt u stroom van het elektriciteitsnet. Er is geen batterij bij betrokken.

Waar het uit bestaat

Zonnepanelen en montagestructuur:de panelen zetten zonlicht om in elektriciteit en de montagestructuur bepaalt de kantelhoek en windweerstand.

Netgekoppelde omvormer:het hart van het systeem. Het voert maximale power point tracking (MPPT) uit, zet gelijkstroom om in wisselstroom en biedt bescherming tegen de netinterconnectie.

Beveiliging aan DC-zijde:DC-kabels, DC-schakelaars en een combinerbox (bij kleine stringsystemen wordt vaak de combinerbox weggelaten).

AC-verdeelkast:bevat stroomonderbrekers en een overspanningsbeveiliging.

Meter:een opwekkingsmeter of bidirectionele meter die wordt gebruikt om de elektriciteit te verrekenen die naar het net wordt geëxporteerd.

Bliksembeveiliging, aarding en monitoring:deze houden het systeem veilig en laten u de opwekkingsgegevens op afstand controleren.

Waar het past

Het werkt het beste daar waar het elektriciteitsverbruik overdag hoog is en het elektriciteitsnet stabiel is: zelfgebouwde huizen en villa's met bruikbare dakruimte, en fabrieken, magazijnen, supermarkten en scholen die overdag in bedrijf zijn. Het heeft de laagste investering en de eenvoudigste structuur, en is het type met het grootste geïnstalleerde vermogen ter wereld.

Voorbeelden en aanbevelingen

Zelfgebouwd landelijk huis:met pakweg 60 tot 80 vierkante meter dakoppervlak kun je zo’n 8 tot 10 kW installeren. Kies voor een eenfasige of driefasige stringomvormer. De jaarlijkse productie is afhankelijk van de plaatselijke zonneschijn, dus schat deze met behulp van lokale instralingsgegevens.

Fabrieksgebouw:een groot dak en een hoge belasting overdag passen bij een systeem van 300 kW tot 1 MW, dat voornamelijk wordt gebruikt voor eigen verbruik, waarbij het overschot naar het net wordt geëxporteerd. De terugverdientijd is doorgaans korter dan bij residentiële systemen.

Eén ding om in gedachten te houden

Een netgekoppeld systeem wordt automatisch uitgeschakeld wanneer het net uitvalt (anti-eilandbeveiliging). Dat betekent dat een huis met een netgekoppeld systeem tijdens een stroomstoring nog steeds geen stroom heeft.
 

2. Off-grid zonnesystemen: volledig onafhankelijk van het elektriciteitsnet

Hoe het werkt

De stroom van de panelen laadt eerst de batterij op. Wanneer belastingen stroom verbruiken, levert de batterij deze via de omvormer. Het systeem is autonoom en heeft geen aansluiting op het elektriciteitsnet.

Waar het uit bestaat

Zonnepanelen en montagestructuur

Zonne-laadregelaar:laadt de batterij op en beschermt deze, meestal van het MPPT-type.

Batterijbank:Er worden allemaal lithium-ijzerfosfaat-, lood-koolstof- en gel-loodzuurbatterijen gebruikt. De batterijcapaciteit bepaalt hoe lang het systeem zonder zon kan draaien.

Off-grid omvormer:converteert de gelijkstroom van de batterij naar wisselstroom. Veel producten combineren de controller en omvormer in één unit.

Distributie- en beschermingsapparatuur

Back-upgenerator (optioneel):een extra bron tijdens lange periodes van bewolkt of regenachtig weer.

Waar het past

Plaatsen zonder elektriciteitsnet, of waar aansluiting op het elektriciteitsnet te veel kost: eilanden, weidegronden, grensposten, berghutten, afgelegen onderzoeksstations en telecombasisstations.

Voorbeelden en aanbevelingen

Het huis van Herder:Met een dagelijks verbruik van zo’n 5 tot 8 kWh, een opstelling van zo’n 3 kW aan panelen, zo’n 10 kWh aan batterijopslag en een 3 kW off-grid alles-in-één unit kan er een koelkast, een tv en verlichting op draaien. Verspreid het gebruik van krachtige apparaten.

Maattip:bepaal de grootte van de batterij op basis van het aantal opeenvolgende bewolkte dagen dat u wilt afleggen. Reserveer in de regel 2 tot 3 dagen, en meer als de zon onbetrouwbaar is.

Het grootste deel van de kosten van een off-grid systeem gaat naar de batterij. De levensduur van de batterij heeft een grote invloed op de totale kosten, dus oordeel niet alleen op basis van de prijs vooraf.
 

3. Hybride zonnesystemen: netgekoppelde plus-opslag, met netvoeding en back-up

In de industrie wordt dit type vaker a genoemdhybride netgebonden/off-grid-systeemof eenhybride systeem met zonne-energie en opslag. Het voegt een batterij toe aan een netgekoppeld systeem, zodat het kan communiceren met het elektriciteitsnet en ook zelfstandig stroom kan leveren tijdens een stroomstoring.

Hoe het werkt

Opwekking overdag bedient eerst de belastingen. Overtollige stroom laadt de batterij op, en zodra de batterij vol is, wordt de rest naar het elektriciteitsnet geëxporteerd. 's Nachts wordt de belasting uit de accu gehaald, en als de accu bijna leeg is, uit het elektriciteitsnet. Wanneer het elektriciteitsnet uitvalt, schakelt het systeem over naar de off-grid-modus en blijft het kritische belastingen voeden via de back-uppoort.

Waar het uit bestaat

Zonnepanelen en montagestructuur

Hybride omvormer:combineert de functies van een netgekoppelde omvormer en een batterijomvormer in één unit. Het is het belangrijkste apparaat dat dit systeem onderscheidt van de vorige twee.

Energieopslagbatterij:residentiële systemen zijn momenteel voornamelijk afhankelijk van lithiumijzerfosfaat.

Slimme meter of stroomtransformator:meet het huishoudelijk verbruik en de stroom die van en naar het net stroomt, die het systeem gebruikt om te beslissen wanneer er moet worden opgeladen en ontladen.

Energiemanagementsysteem (EMS):stelt operationele strategieën vast, zoals opladen en ontladen op basis van de elektriciteitsprijzen op het moment van gebruik.

Back-up laadpaneel:kritische belastingen zoals de koelkast, verlichting en netwerkapparatuur worden aangesloten op de back-uppoort.

Waar het past

Gebieden met frequente storingen of een onstabiel elektriciteitsnet

Plaatsen met een groot verschil tussen de elektriciteitsprijzen tijdens de piek- en daluren, waar u kunt opladen als de stroom goedkoop is en ontladen als deze duur is

Gebruikers die gevoelig zijn voor stroomonderbrekingen: thuiskantoren, veehouderijen, koelcellen en kleine klinieken

Voorbeelden en aanbevelingen

Villahuishouden:8 tot 10 kW panelen met 10 tot 20 kWh batterijopslag. Sluit de koelkast, verlichting, router en enkele stopcontacten aan op de back-uppoort. Of zware belastingen zoals airconditioners kunnen worden opgenomen, hangt af van het back-upuitgangsvermogen van de omvormer.

Veehouderij:installeer een netgekoppeld systeem met opslag, zodat de ventilatie-, verwarmings- en drinkwaterapparatuur tijdens een storing blijven werken.

Een hybride systeem kost meer dan een netgekoppeld systeem. Met het extra geld worden twee mogelijkheden gekocht: back-upstroom tijdens stroomuitval en prijsarbitrage. Of het loont, hangt af van hoe vaak er lokaal storingen optreden en van uw elektriciteitstarief.
 

4. Pure DC-zonnesystemen: gelijkstroom zonder inversie

Hoe het werkt

De DC-elektriciteit van de panelen wordt niet omgezet in AC. Het gaat rechtstreeks naar DC-belastingen. Sommige systemen bevatten een batterij en een controller, en sommige hebben helemaal geen batterij: als de zon schijnt, draait de lading, en als dat niet het geval is, stopt de lading.

Waar het uit bestaat

Zonnepanelen

DC-controller(alleen nodig bij systemen met accu)

Batterij(optioneel)

DC-belastingen:LED-verlichting, DC-waterpompen, DC-ventilatoren, camera's en soortgelijke apparatuur

Zonder omvormer is de structuur de eenvoudigste van de vier en is er één conversiestap minder waarbij energie verloren gaat.

Waar het past

Plaatsen waar de belasting gelijkstroom is, de stroom klein is en de apparatuur verspreid is: straatverlichting op zonne-energie, tuinverlichting, waterpompen op zonne-energie, irrigatie van boerderijen, verkeerslichten en bewakingsapparatuur, en kleine communicatieapparatuur.

Voorbeelden en aanbevelingen

Straatlantaarn op zonne-energie:een veel voorkomende configuratie is een paneel van enkele tientallen watts, een lithiumbatterij en een controller. Het licht gaat 's nachts automatisch aan en er is geen bekabeling nodig.

Zonne-waterpomp:de panelen drijven rechtstreeks een DC-pomp aan. Hoe sterker de zonneschijn gedurende de dag, hoe meer water er in een opslagtank wordt gepompt voor later gebruik. U kunt de batterij weglaten en een grote kostenbesparing besparen.

De grenzen ervan zijn duidelijk. Het kan gewone huishoudelijke AC-apparaten niet rechtstreeks van stroom voorzien, en het vermogensniveau kan niet erg groot zijn.

5. Hoe u tussen de vier systemen kunt kiezen

Werk deze vragen in volgorde door:

Is er een rooster?Zo niet, kies dan voor off-grid of pure DC. Zo ja, ga dan naar de volgende vraag.

Hoeveel pijn zou een storing doen?Indien veel, kies dan voor een hybride systeem. Als het niet veel is, kies dan voor rastergebonden.

Zijn uw ladingen AC-apparaten of DC-ladingen?Als u alleen DC-belastingen, zoals straatverlichting of pompen, van stroom hoeft te voorzien, is pure DC voldoende.

Wat is uw budget?Voor dezelfde zonnecapaciteit is netgekoppeld het goedkoopste. Hybride en off-grid systemen verhogen de kosten van batterijen.

Veelgestelde vragen

Vraag: Waarom werkt een netgekoppeld systeem niet tijdens een stroomstoring?Omdat de omvormer beschikt over een anti-eilandbeveiliging. Als het systeem stroom zou blijven leveren aan een dood elektriciteitsnet, zou dit het gevaar opleveren dat werknemers van nutsbedrijven reparaties zouden uitvoeren, en daarom moet het systeem automatisch worden losgekoppeld. Wil je stroom tijdens storingen, kies dan voor een hybride systeem.

Vraag: Kan een off-grid systeem later worden omgezet naar een hybride systeem?Ja, maar het hangt af van de bestaande apparatuur. Als het oorspronkelijke systeem een ​​off-grid omvormer gebruikt, moet deze meestal worden vervangen door een hybride omvormer. De panelen en montagestructuur kunnen in principe hergebruikt worden.

Vraag: Is een puur DC-systeem energiezuiniger dan een AC-systeem?Het verliest minder energie omdat er geen inversiestap is, maar alleen als de belasting al een DC-apparaat is. Het kopen van DC-apparaten alleen maar om conversieverliezen te besparen, kost meestal meer dan het oplevert.

Vraag: Welk type is de beste waarde voor een woning?Als het elektriciteitsnet stabiel is en er overdag iemand thuis is die stroom verbruikt, is netgekoppeld de beste waarde. Als er frequent storingen optreden of als de kloof tussen de prijzen tijdens de piek- en daluren groot is, overweeg dan een hybride systeem. De terugverdientijd is afhankelijk van de lokale elektriciteitsprijzen, het stimuleringsbeleid en uw daadwerkelijke verbruik. Vraag daarom een ​​gekwalificeerde lokale installateur om een ​​schatting.