Flexibele zonnepanelen: overzicht van gangbare ontwerpen, hun eigenschappen en bijzonderheden bij de aansluiting

Zonne-energie is een van de meest veelbelovende en snel ontwikkelende alternatieve elektriciteitsbronnen. Het is een onbeperkte hulpbron die overal ter wereld kan worden gebruikt zonder het milieu te vervuilen. U zult het ermee eens zijn dat het prettig zou zijn om uw eigen alternatieve elektriciteitsbron te hebben.

Het blijkt dat zonne-energie nu thuis direct in elektriciteit kan worden omgezet. In plaats van omvangrijke en kwetsbare framepanelen worden nu steeds vaker flexibele zonnepanelen gebruikt. Maar hoe realiseert u dit in de praktijk?

Wij helpen u de opbouw van flexibele zonnepanelen en hun werkingsprincipe te begrijpen. Nuttige aanbevelingen voor de keuze en installatie van de constructies vindt u in ons artikel. En voor een gemakkelijke begrip bevat het artikel thematische foto’s en video’s.

Wat zijn zonnepanelen?

Om te begrijpen of flexibele panelen geschikt zijn voor uw elektriciteitsopwekking, moet u de theorie begrijpen.

Wat is een zonnepaneel, waarin verschilt de opbouw van flexibele modellen van andere? En het is ook erg belangrijk om vóór aankoop de voordelen en nadelen van juist dit type zonnecellen te kennen.

Opbouw en werkingsprincipes van flexibele panelen

Het werkingsprincipe van een zonnepaneel is gebaseerd op het concept fotovoltaïek. Licht kan, zoals bekend, worden beschouwd als zowel een golf als een stroom deeltjes – fotonen. De mogelijkheid om de energie van fotonen om te zetten in elektriciteit is fotovoltaïek.

De eerste prototypes van moderne zonnepanelen werden al in de jaren 50 uitgevonden. Sindsdien zijn ze zowel qua uiterlijk als qua werkingsprincipe aanzienlijk veranderd. Het foto-elektrisch effect werd mogelijk door het gebruik van halfgeleiders.

Een halfgeleider is een materiaal met een speciale atoomstructuur. Een n-type halfgeleider heeft overtollige elektronen, terwijl de atomen van een p-type halfgeleider er een tekort aan hebben. Om een fotocel te maken, combineert men deze twee typen materialen tot een tweelaagse constructie.

Individuele foto-elektrische cellen worden tot panelen samengevoegd. De panelen kunnen stijf zijn in een stevig metalen frame. Momenteel is er een trend naar lichtere constructies van fotopanelen. Flexibele en lichte zonnecellen worden steeds populairder.

Het werkingsprincipe van een zonne-accu kan als volgt worden beschreven:

1. Zonlicht valt op het oppervlak van de foto-elektrische cel aan de zijde van de n-laag.
2. Fotonen botsen met de atomen van de halfgeleider, waarbij overtollige elektronen worden 'vrijgemaakt'.
3. Vrije elektronen bewegen naar de p-laag en komen in atomen met een tekort aan deeltjes terecht.
4. Als gevolg hiervan fungeert de bovenste laag als kathode en de onderste als anode.
5. Er wordt gelijkstroom opgewekt waarmee gemakkelijk een accu kan worden opgeladen.

Als halfgeleider worden silicium, seleen en nog vele andere, duurdere materialen gebruikt.

De gelijkstroom die van het zonnepaneel wordt verkregen, moet worden omgezet in wisselstroom, aangezien de meeste elektrische apparaten daarop werken.

Voor flexibele foliezonnepanelen wordt ook polymeercoating met aluminium geleiders gebruikt. Deze structuur maakt de panelen opmerkelijk dun en licht.

Deze technologie staat nog in de kinderschoenen, maar dat het grote perspectieven biedt staat buiten twijfel. Maar we beschouwen flexibele panelen in de brede zin van de definitie.

Meer details over de werkingsprincipes van zonnepanelen kunt u lezen door op de link te klikken.

Voordelen van flexibele zonnecellen

De voordelen van flexibele zonnepanelen maken deze methode van elektriciteitsopwekking een van de meest veelbelovende:

• gewicht;
• afmeting;
• elasticiteit;
• prestatie;
• veelzijdigheid;
• zuinigheid;
• milieuvriendelijkheid;
• eenvoud in gebruik.

De geometrische en fysieke parameters van de panelen, zoals afmeting en gewicht, zijn van groot belang, omdat er voor de elektriciteitsvoorziening van een heel woonhuis een groot aantal panelen nodig is. Bij het gebruik van zware modellen kan het nodig zijn de constructie van het gebouw te versterken, wat de installatiekosten aanzienlijk verhoogt.

Lichte en compacte flexibele elementen kunnen de lastverdeling op het frame van het gebouw niet significant beïnvloeden. Ze vormen geen enkel gevaar voor de dakbedekking.

De prestaties van siliciumbatterijen zijn vrij hoog. Het rendement is in dit geval moeilijk te beoordelen; panelen van halfgeleiders kunnen gemiddeld 20% van het licht omzetten in elektriciteit.

Dat wil zeggen, als het vermogen van de zonnestraling 200 W bedraagt, wordt er ongeveer 40 W aan elektriciteit verkregen.

Flexibele amorfe zonnepanelen zijn veel toleranter voor bewolkt weer dan gewone stijve siliciumconstructies.

Ter vergelijking: een standaard zonnepaneel kan bij bewolkt weer slechts op 10% van zijn vermogen werken, terwijl een flexibel paneel ongeveer 50% van de nominale waarden levert.

De flexibiliteit van de zonnepaneel maakt het mogelijk om daken met oneffen oppervlakken, pannendaken en bedekkingen met complexe vormen uit te rusten. Bovendien zijn ze vrij veelzijdig en geschikt voor installatie op het dak of de gevel van een gebouw.

Zonlicht is een gratis en onbeperkte hulpbron. Dat is het onmiskenbare voordeel ervan, waarin de onvoorwaardelijke zuinigheid van zonnepanelen tot uiting komt.

Bovendien is deze methode van energieproductie volledig milieuvriendelijk, heeft geen invloed op de toestand van het milieu en schaadt het niet. Sterker nog, door af te zien van het populaire alternatief voor zonne-energie – thermische elektriciteitscentrales – verlaagt de mensheid het niveau van luchtverontreiniging.

Nadelen van flexibele zonnepanelen

Flexibele zonnepanelen hebben ook genoeg nadelen. Ten eerste is deze technologie nog in ontwikkeling en heeft ze haar piek nog niet bereikt. Qua prestaties staan flexibele amorfe batterijen achter bij stijve poly- of monokristallijne.

De structuur en het werkingsprincipe van flexibele panelen zijn vrij complex, maar iedereen kan ze gebruiken. Het volstaat om de apparatuur correct te installeren en aan te sluiten.

Ten tweede gaan de dunne folie en de minimale coating relatief snel kapot. De garantieperiode voor dergelijke panelen is ongeveer 3 jaar.

Daarna beginnen de fotocellen geleidelijk kapot te gaan en moeten ze worden vervangen.

Het verheugt dat deze sector zich snel ontwikkelt en er al duurzamere en krachtigere exemplaren van flexibele zonnepanelen op basis van amorf silicium verschijnen.

Andere nadelen zijn eigen aan alle soorten zonnepanelen:

• terugverdientijd;
• hoge kosten;
• grote hoeveelheid kostbare apparatuur, naast de panelen zelf;
• afhankelijkheid van weersomstandigheden.

Een flexibel paneel met een vermogen van ongeveer 150 W kost ongeveer 400 € of meer, afhankelijk van de fabrikant. 20 panelen, een set accu's en extra apparatuur zullen een flink bedrag kosten. Gezien de prijs van 1 kWh elektriciteit, zult u het systeem niet binnen één jaar terugverdienen.

Waar en hoe wordt zonne-energie gebruikt?

Flexibele panelen worden in verschillende domeinen toegepast. Voordat u een project voor de energievoorziening van uw huis met deze zonnepanelen opstelt, moet u nagaan waar ze worden toegepast en wat de kenmerken van het gebruik in ons klimaat zijn.

Toepassingsgebied van zonnepanelen

Het gebruik van flexibele zonnepanelen is zeer breed. Ze worden met succes gebruikt in elektronica, elektrificatie van gebouwen, auto- en vliegtuigbouw, en ruimtevaart.

In de bouw worden dergelijke panelen gebruikt om woningen en bedrijfsgebouwen van elektriciteit te voorzien.

Zonne-energie kan de enige bron van elektriciteit zijn, maar kan ook de traditionele elektriciteitsvoorziening aanvullen, zodat het huis bij onvoldoende rendement in een bepaalde periode niet zonder stroom komt te zitten.

Draagbare opladers op basis van flexibele zonnecellen zijn voor iedereen beschikbaar en worden overal verkocht. Grote flexibele reispanelen voor het opwekken van elektriciteit in elke uithoek van de wereld zijn erg populair bij reizigers.

Een zeer ongebruikelijk maar praktisch idee is om wegdek als basis voor flexibele panelen te gebruiken. Speciale elementen zijn beschermd tegen stoten en zijn bestand tegen grote belastingen.

Flexibele panelen zijn ook goed omdat ze in vrijwel elke situatie kunnen worden toegepast. Ze kunnen eenvoudig op het dak van een auto of de romp van een jacht worden geplaatst.

Dit idee is al gerealiseerd. De 'zonneweg' voorziet omliggende dorpen van energie, zonder een vierkante meter extra land in beslag te nemen.

Kenmerken van het gebruik van flexibele amorfe panelen

Wie van plan is om flexibele zonnepanelen te gaan gebruiken als bron van elektriciteit voor zijn huis, moet de bijzonderheden van het gebruik ervan kennen.

Zonnepanelen met een flexibele metalen ondergrond worden gebruikt waar hoge eisen worden gesteld aan de slijtvastheid van mini-energiecentrales:

Allereerst maken gebruikers zich zorgen over de vraag: wat te doen in de winter, wanneer de dag kort is en er niet genoeg elektriciteit is om alle apparaten te laten functioneren?

Ja, bij bewolkt weer en korte daglichtperiode neemt de productiviteit van de panelen af. Het is goed als er een alternatief is in de vorm van de mogelijkheid om over te schakelen op centrale elektriciteitsvoorziening. Als die er niet is, moet u accu's inslaan en deze opladen op de dagen dat het weer gunstig is.

Een interessante eigenschap van zonnepanelen is dat de efficiëntie van de fotocel aanzienlijk afneemt bij verhitting.

In de zomerhitte worden de panelen gloeiend heet, maar werken ze slechter. In de winter, op een zonnige dag, kunnen fotocellen meer licht opvangen en omzetten in energie.

Het aantal heldere dagen per jaar hangt af van de regio. Uiteraard is het zuidelijker gebruiken van flexibele panelen rationeler, omdat de zon daar langer en vaker schijnt.

Aangezien de aarde gedurende de dag van positie verandert ten opzichte van de zon, kunt u de panelen beter universeel plaatsen – dat wil zeggen aan de zuidkant onder een hoek van ongeveer 35-40 graden. Deze positie zal zowel in de ochtend- en avonduren als 's middags relevant zijn.

Instructie voor het monteren van zonnepanelen op het dak

Als u heeft besloten dat flexibele zonnepanelen op basis van amorf silicium zijn wat u nodig heeft om uw privéwoning van elektriciteit te voorzien, begin dan met de planning van de werkzaamheden.

Kies de juiste apparatuur en schat het aantal panelen in. Maak u vervolgens vertrouwd met de regels voor installatie en later onderhoud van de zonnecellen.

Maar onthoud dat het gebruik van traditionele silicium poly- en monokristallijne tegenhangers vooralsnog veel productiever is.

Stap #1. Berekening van het aantal panelen

Elk werk begint met een project. Voor het ontwerp moeten de nodige berekeningen worden gemaakt, namelijk:

• het dagelijkse stroomverbruik;
• het totale benodigde vermogen van de fotocellen;
• de capaciteit van de accu's;
• het aantal panelen.

Het eenvoudigste is om het stroomverbruik te berekenen. Hiervoor moet u absoluut alle elektrische apparaten meenemen die u gebruikt of theoretisch zou kunnen gebruiken.

Een eenvoudig voorbeeld:

• koelkast – 200 W;
• computer – 300 W;
• televisie – 150 W;
• energiezuinige lampen – 5 stuks van elk 20 W.

Het vermogen van elk apparaat wordt altijd vermeld in de documentatie of op de behuizing. Na het optellen van alle gegevens krijgen we 750 W. Op basis van deze waarde wordt een inverter geselecteerd – een apparaat dat gelijkstroom omzet in wisselstroom met de gewenste frequentie.

Zorg beslist voor een kleine marge en kies een omvormer die 0,5 kW krachtiger is dan de berekende waarde. Dat wil zeggen dat voor een totaal vermogen van 0,75 kW een apparaat van minimaal 1,25 kW geschikt is.

Voor een juiste aansluiting worden de zonnepanelen via een regelaar met de accu's verbonden. Verwar de contacten niet – plus aan plus, min aan min. Van de accu gaat de stroom naar de omvormer en vervolgens – naar de elektrische apparaten.

Vervolgens moet u accu's kiezen. De capaciteit van een accu (bijv. 200 Ah) geeft aan welke stroomsterkte bij een bepaalde spanning gedurende een uur wordt geleverd.

De benodigde capaciteit kan worden berekend door het totale vermogen van de verbruikers te delen door de uitgangsspanning van het zonnepaneel. In ons voorbeeld gebruiken we 12 volt accu's. 750 /12 = 62,5 Ah.

Maar deze formule is niet helemaal juist, omdat de meeste accu's niet tot 0 kunnen worden ontladen. Er is een bepaalde beperking, bijvoorbeeld 40%. Als het laadniveau daaronder zakt, heeft dit aanzienlijke invloed op de levensduur en de kwaliteit van de accu.

Deze factor moet ook aan de formule worden toegevoegd:

750 W/(12Vx0,4)=156,25 Ah.

Om deze capaciteit te bereiken, kunt u een systeem samenstellen van 2 accu's van elk 100 Ah.

Het aantal panelen wordt berekend op basis van het vermogen van het gekozen model en de regio waarin ze worden geïnstalleerd. Het belang van de regio kan niet genoeg worden benadrukt. Idealiter vindt u de waarden van het dagelijkse zonnestralingsniveau voor uw locatie. Voor de betrouwbaarheid wordt de minimumwaarde van het jaar genomen, ongeveer eind december.

Schematisch kan het niveau van zonnestraling in verschillende regio's als volgt worden weergegeven. De numerieke waarden zijn te vinden in gespecialiseerde naslagwerken of op internet.

Door deze indicator te vermenigvuldigen met het aantal kalenderdagen van de maand, krijgt u het aantal kilowatt dat per vierkante meter van de flexibele zonnepaneel voor december geldt. In Moskou is dit bijvoorbeeld 0,33x31=10,23 kW/m², en voor Sotsji 1,25x31=38,75 kW/m². Deze indicator wordt het aantal piekuren genoemd.

Vervolgens wordt uit de voorwaardelijke maximale 0,75 kW die door alle apparaten tegelijk wordt verbruikt, het gemiddelde maandverbruik berekend – ongeveer 25 kW. In een maand moeten onze flexibele batterijen ten minste 25.000 W opwekken, maar het is beter om een kleine reserve aan te houden en af te ronden naar 30 kW.

Bijgevolg moet er in Moskou per 1 piekuur 30/10,23 = 2,93 kW worden verkregen. Als de gekozen panelen een vermogen van 150 W hebben, is het aantal niet moeilijk te berekenen: 2,93/0,15 = 20 stuks.

Na zulke eenvoudige berekeningen kunt u een geschikte inverter, controller, accu en de flexibele fotovoltaïsche panelen zelf in de benodigde hoeveelheid selecteren.

Stap #2. Montageregels

De installatie van flexibele zonnecellen kunt u zelf uitvoeren.

Hiervoor moet u bepalen waar u uw panelen precies wilt plaatsen:

• op het dak van het gebouw;
• op de gevel van het huis;
• op een vrijstaande constructie;
• gecombineerd schema.

De meest populaire optie is op het dak. Als de vorm of configuratie van het dak dit niet toelaat, kunt u beter een extra frame bouwen waarop u de batterijen plaatst. Dit is duurder, maar als het dak in de schaduw ligt of moeilijk toegankelijk is, wordt deze optie rationeel.

Plaatsing op de gevel wordt gebruikt wanneer er onvoldoende ruimte op het dak is. De panelen kunnen onderdeel worden van het ontwerpconcept en dienen als versiering van het huis.

Flexibele fotovoltaïsche zonnecellen hebben aan de onderkant een kleverige, harsachtige laag.

Het is voldoende om de beschermfolie te verwijderen en het paneel op de gekozen plaats te plakken. Uiteraard moet het oppervlak voor de montage worden gereinigd en gewassen.

Er is geen gespecialiseerd gereedschap nodig voor de montage. Het belangrijkste is om uw veiligheid te waarborgen tijdens het werken op het dak. Ook is het erg belangrijk om het aansluitschema van de apparatuur te volgen en de volgorde niet te verstoren.

Aan de ene kant heeft de zonnepaneelmodule 2 uitgevoerde kabels. Elk paneel wordt zo geplaatst dat deze draden later met één bus kunnen worden samengevoegd voor serieschakeling.

Ook raden wij u aan een ander artikel van ons te lezen, waarin de montageschema's en aansluitmethoden van zonnepanelen in detail worden beschreven. Meer details – hier.

Stap #3. Onderhoud van het systeem na installatie

Nadat u de flexibele zonnepanelen hebt geïnstalleerd, moet u ze voortdurend onderhouden en in de gaten houden, anders kan hun efficiëntie drastisch dalen. Het belangrijkste is om de panelen schoon te houden. Stof, vuil, vogelpoep – al deze factoren verminderen de prestaties van het systeem, omdat ze de opname van zonlicht door de fotocellen beperken.

U moet de zonnepanelen schoonmaken wanneer ze vervuild raken. Daarom wordt afgeraden ze op moeilijk bereikbare plaatsen op een complex dak te plaatsen.

Als u uw systeem niet zelf kunt onderhouden, kunt u altijd een expert met de juiste techniek en apparatuur vinden. Dat zal uiteraard duurder zijn.

U kunt zonnepanelen op basis van amorf silicium, net als stijve varianten, gewoon met een vochtige spons of microvezeldoek schoonmaken. Het paneel is niet bang voor water (het wordt tenslotte buitenshuis geïnstalleerd). Als u ze regelmatig schoonmaakt, gaan ze langer mee.

Een ander probleem dat relevant is voor onze regio's is sneeuw. In de winter worden de panelen bedekt met sneeuw en stoppen ze met functioneren. De neerslag moet u voortdurend verwijderen, maar niet te ruw, anders kunt u de apparatuur beschadigen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Videoclips en recensies waarin flexibele panelen van populaire fabrikanten worden besproken, helpen u de juiste keuze te maken. U kunt zien hoe uw huis eruitziet na de installatie van de apparatuur. Specialisten helpen u het benodigde aantal panelen te kiezen en bespreken de installatierichtlijnen.

Hoe zijn flexibele zonnepanelen opgebouwd en waar worden ze van gemaakt:

U kunt een flexibel paneel ook in een appartement aan de gevel van een flatgebouw installeren, waarom niet:

Nog iets over de productie en voordelen van flexibele elementen:

Zonnepanelen bieden de mogelijkheid om energieneutraal te worden, zonder de prijzen van benzine en nutsvoorzieningen te hoeven volgen. Als u eenmalig een bepaald bedrag investeert, kunt u onbeperkt energie verbruiken voor het gebruik van huishoudelijke apparaten, verwarming van het huis en het opladen van de accu van een elektrische auto. Steeds meer mensen stappen over op alternatieve energie, omdat daarin de toekomst ligt.

Als u de benodigde kennis of ervaring hebt over het onderwerp van ons artikel, deel dit dan alstublieft met onze lezers. Of hebt u misschien zelf zonnepanelen geïnstalleerd? Vertel ons hoe u dat hebt gedaan. U kunt uw opmerkingen met foto's aanvullen.