Het zonnepaneel en de batterij: de complete gids

 

Zonne-energie is in opkomst. Of het nu op je dak ligt of in je zak met Sunslice, het is handig om te kunnen berekenen hoe lang een batterij nodig heeft om op te laden met een zonnepaneel, op basis van de capaciteit en het vermogen van het zonnepaneel.

 

Deze gids legt in detail uit welke berekeningen gelden voor zowel een draagbare zonne-oplader als een grotere installatie.

 

Watt piek, wattuur, mAh...: de weg vinden in de eenheden

Het begrijpen van eenheden is de eerste stap. Zodra je het begrijpt, ben je al halverwege.

De hele uitleg die volgt, is gebaseerd op het concept van elektrisch vermogen. Elektrisch vermogen meet een stroom elektrische energie en wordt gemeten in Watt [W].

 

 

De eenheden gerelateerd aan het zonnepaneel:

Net zoals we voedsel kopen in euro per kilogram [€/kg], worden zonnepanelen gekocht in euro per Watt piek [€/Wp]. Fabrikanten moeten daarom het piekvermogen van hun zonnepanelen meten volgens een internationale meetstandaard: de STC (standard testing conditions). Deze voorwaarden zijn vastgesteld op 1000W/m², bij een temperatuur van 25°C, wat overeenkomt met optimale omstandigheden.  

 

Watt piek [Wp]: Het maximale elektrische vermogen dat een zonnepaneel kan bereiken onder laboratoriumomstandigheden. Dit is de waarde die wordt gepresenteerd bij de verkoop van een zonnestroomsysteem of product.

Watt [W]: Het werkelijke elektrische vermogen dat je zonnepaneel levert. Inderdaad, tussen laboratoriummetingen en wat je in de praktijk krijgt, kan het verschil aanzienlijk zijn.

 

In feite is een zonnepaneel gevoelig voor de warmte en de lichtintensiteit waaraan het wordt blootgesteld. Een zonnepaneel met een opgegeven piekvermogen van 100Wp kan heel goed een vermogen van 30W of minder leveren, als er zelfs maar een klein wolkje voorbij trekt, als het zonnepaneel niet goed is gekanteld, als het erg warm is, enzovoort.

Het vermogen van een zonnepaneel is niet hetzelfde als het vermogen van de zon. Het werkelijke vermogen van je zonnepaneel is dus heel anders dan het gecreëerde vermogen waarvoor je hebt betaald.

 

Eenheden gerelateerd aan de batterij

Een batterij slaat een elektrische lading op via een omkeerbaar chemisch proces. Door energie in de batterij te injecteren, wordt deze opgeladen, meer of minder snel afhankelijk van het vermogen (energie-stroom) dat wordt geïnjecteerd.

 

Watt [W]: Meet de elektrische stroom die in of uit de batterij vloeit - direct gerelateerd aan de laad- en ontlaadsnelheid. Een Sunslice Gravity 20 externe batterij levert bijvoorbeeld tot 18W bij het opladen van een smartphone.

Wattuur [Wh]:Een maat voor de totale capaciteit van de batterij. Door een stroomsterkte en een duur te vermenigvuldigen, krijg je een capaciteit. Deze maat geeft dus aan hoe lang de batterij een bepaald vermogen kan leveren. Bijvoorbeeld, een Sunslice Gravity 20 externe batterij heeft een capaciteit van 74Wh, dus kan hij een apparaat 4,11 uur opladen met 18W vermogen, of 7,4 uur met 10W uitgangsvermogen.

Milli-Ampère-uur [mAh]: Een andere maat voor batterijcapaciteit, vaak gebruikt voor kleinere capaciteiten zoals een externe batterij - powerbank. Het kan ook worden omgezet naar Wh.

 

Hoe Ah om te rekenen naar mAh en Wh.

Zoals de naam al aangeeft, zijn Ampère-uren de vermenigvuldiging van een stroomsterkte (Ampère) en een tijdsduur (uur). Het is dan de totale hoeveelheid lading die wordt verzameld wanneer een bepaalde stroom (elektronenstroom) over een bepaalde tijd wordt afgenomen.

Het concept Ampère-uur is echter enigszins misleidend, omdat het een fundamenteel detail weglaat: bij welke spanning? Deze informatie wordt vaak elders aangegeven (bijv. 12V - 100Ah batterij) of zelfs geïmpliceerd (voor lithium-ionbatterijen is de gemiddelde bedrijfsspanning 3,7V). Zonder deze informatie is het onmogelijk om de capaciteit van de batterij te bepalen en te vergelijken met andere modellen.

Om de capaciteit in Wh te berekenen, vermenigvuldig je de waarde in Ampère-uren met de spanning om de batterijcapaciteit te krijgen:

P= V∙I

P∙t=(V∙I)∙t

Watt∙uur=Volt∙Ampère∙uur

 

Hoe zit het met mAh?

Een milliampère is simpelweg een duizendste van een ampère. Je kunt een gegeven capaciteit in mAh dus omrekenen naar Wh door:

Watt∙uur=Volt∙(milliampère∙uur)/1000

 

Je moet dus de batterijspanning vinden om de berekening correct te maken. Voor de meeste elektronische apparaten die op lithiumbatterijen werken, is deze referentiewaarde 3,7V.

Voorbeeld: De Sunslice Photon draagbare zonnebatterij heeft een capaciteit van 4.000 mAh en werkt op een 3,7V lithiumbatterij. De capaciteit in Wh is dus

3,7 V × (4000 mAh)/1000 = 14,8 Wh

Aangezien de meeste apparaten werken op een enkele 3,7V lithiumcel, kun je mAh-metingen zonder probleem met elkaar vergelijken. Zodra je apparaten vergelijkt die op verschillende stroombronnen werken, moet je omrekenen naar Wh.

Voorbeeld:De Gravity 500 Van Charging Station/Externe Zonnebatterij heeft een batterij van 135.000 mAh, wat gelijkstaat aan 500Wh. Om te vergelijken met een 12V-74Ah autobatterij, kun je de capaciteit berekenen: 12V x 74Ah = 888Wh.

 

Hoe lang duurt het om mijn draagbare zonnebatterij op te laden?

 

Nu je de concepten en eenheden beheerst, kun je berekenen hoe lang het duurt om je draagbare zonnebatterij op te laden:

benodigde oplaadtijd [h] = batterijcapaciteit [Wh]
vermogen zonnepaneel [W]

 

U zult waarschijnlijk de piekvermogen-meting van het zonnepaneel beschikbaar hebben, niet de meting van het werkelijke vermogen dat het produceert onder de omstandigheden waaraan het wordt blootgesteld. Deze berekening geeft u dus de minimale oplaadtijd, mogelijk alleen als het wordt blootgesteld onder optimale omstandigheden.

 

Tussen theorie en realiteit: wat u moet weten

 

De bovenstaande berekeningen maken schattingen mogelijk in een perfecte wereld. Helaas weten we allemaal dat de realiteit veel complexer is en dat de subtiliteiten van de echte wereld ertoe leiden dat theorie en praktijk uit elkaar lopen.

Zonnepanelen:

Een zonnepaneel is gevoelig voor verschillende factoren.

De belangrijkste factor is de lichtintensiteit die het ontvangt. Gelukkig schijnt de zon (min of meer) constant, en ontvangt de aarde 1360 W/m² buiten haar atmosfeer. Maar de lichtintensiteit die het aardoppervlak bereikt, kan aanzienlijk worden verminderd en varieert afhankelijk van

• De geografische locatie
• Het seizoen
• Het tijdstip van de dag
• De oriëntatie van het zonnepaneel ten opzichte van de zon
• Het weer (wolken, vochtigheid)

 

De tweede secundaire factor, maar toch belangrijk, is temperatuur. Zonnepanelen zien hun prestaties namelijk afnemen bij een stijgende temperatuur. De temperatuur van het zonnepaneel hangt af van:

• Door de lichtintensiteit die het ontvangt
• Door de temperatuur van de omgevingslucht
• Door de wind
• Of het zonnepaneel goed geventileerd is aan de achterkant

 

Ten slotte zullen bepaalde kenmerken van het zonnepaneel de energieopbrengst beïnvloeden:

• De netheid van het zonnepaneel
• De keuze van het materiaal dat de zonnecel bedekt
• De leeftijd van het zonnepaneel
• De kwaliteit van de cellen en de weerstand tegen micro-scheurtjes
• De interne ohmse verliezen tijdens energieopwekking en -overdracht.

 

Batterijen

Batterijen zijn minder gevoelig voor hun omgeving dan zonnepanelen. Hier zijn echter enkele belangrijke zaken om te weten over batterijen:

Omzettingsverliezen

Een draagbare externe batterij (powerbank) laadt historisch gezien op met een spanning van 5V om te werken met USB-protocollen (recentelijk ook met hogere spanningen zoals 9V en 12V). De lithiumcel vereist echter een spanning van ongeveer 3,7V. Om de lithiumcel niet te beschadigen, is het noodzakelijk om de 5V spanning via een omzettingscircuit om te zetten naar 3,7V. Wanneer de batterij ontlaadt, wordt dit proces omgekeerd en moet de spanning worden verhoogd van 3,7V naar 5V om een draagbaar apparaat op te laden.

Helaas gaat deze omzetting gepaard met verliezen, en een deel van de energie die in de batterij was opgeslagen, gaat verloren.

Bovendien, wanneer het apparaat wordt opgeladen via uw draagbare externe batterij, moet het zelf de spanning verlagen om zijn eigen batterij op te laden, wat extra verliezen veroorzaakt.

Deze verliezen zijn afhankelijk van de kwaliteit van de besturingscircuits die in het product zijn ingebouwd. Een goedkoop product is vaak gevoelig voor een minder geoptimaliseerd circuit.

Laadsnelheid

Hoe sneller de batterij ontlaadt, hoe hoger de uitgangsstroom zal zijn. Een toename van de uitgangsstroom zorgt ook voor hogere interne verliezen, wat betekent dat er minder energie overblijft om naar je smartphone of ander draagbaar apparaat te sturen. Een batterij die je apparaten langzamer oplaadt, heeft dus in dit opzicht een voordeel.

 

 

Hoeveel capaciteit moet mijn externe batterij hebben? moet ik mijn smartphone opladen?

Je kunt de capaciteit die het beste bij je past inschatten door te zoeken naar de capaciteit van de batterij die bij je smartphone wordt geleverd. Een snelle Google-zoekopdracht helpt je deze informatie te vinden.   

Zodra je deze informatie hebt, bepaal je hoe vaak je wilt dat de batterij je telefoon kan opladen. Je kunt dan de volgende formule toepassen:

 

Gewenste capaciteit = capaciteit van je smartphone × aantal oplaadbeurten × 1,25

Voorbeeld: Een iPhoneX heeft een batterij van 2716 mAh en je wilt een externe batterij die deze minstens 2 keer kan opladen. De benodigde capaciteit is dus 2716 × 2 × 1,25 = 6790 mAh.

 

Hoe vaak kan mijn externe batterij mijn telefoon opladen?

Omgekeerd kun je ook berekenen hoe vaak je kunt verwachten dat de batterij je apparaat oplaadt, door de redenering om te keren. 

aantal oplaadbeurten = capaciteit van mijn externe batterij
capaciteit van je smartphone × 1,25

Voorbeeld: Je wilt een Sunslice Gravity 20 draagbare externe batterij kopen met een capaciteit van 20000 mAh. Hiermee kun je een iPhoneX 20.000 / 2.716 / 1,25 = 5,89 keer opladen.   

 

Het belang van de efficiëntie van zonnepanelen

 

Een van de meest besproken kenmerken in de wereld van zonnepanelen is energie-efficiëntie. Maar wat is het precies?

 

De efficiëntie van een zonnepaneel wordt gedefinieerd als het vermogen dat een zonnepaneel kan genereren uit het aan het paneel geleverde lichtvermogen:

Efficiëntie = elektrisch vermogen opgewekt door het zonnepaneel [W/m²]
invallend lichtvermogen [W/m²]

 

Aangezien dit een verhouding is van vermogensfluxen en we Watt/m² delen door Watt/m², heeft de efficiëntie geen eenheid. Er wordt gezegd dat het dimensionaal is.

 

We weten dat het invallende lichtvermogen wordt bepaald door de omgeving en dus varieert tussen 1360W/m² (op grote hoogte, zonder wolken) en 0W/m² (’s nachts). Deze variabele is dus buiten onze controle.

De efficiëntie van het zonnepaneel bepaalt daarom de hoeveelheid elektrische energie die per vierkante meter wordt geproduceerd. Een paneel met een efficiëntie van 20% heeft dus de helft van het oppervlak nodig om dezelfde hoeveelheid te produceren als een paneel met een efficiëntie van 10%.

Waarom niet in elk geval de hoogste efficiëntie kiezen?

Een zonnepaneel met een goede efficiëntie zal over het algemeen meer kosten dan een zonnepaneel met een lagere efficiëntie, vanwege de nieuwere en complexere productieprocessen.

Er zijn zonnecellen met efficiënties tot 40%. Ze worden niet op grote schaal gebruikt omdat hun prijs per Watt tot 100 keer hoger kan zijn dan die van residentiële panelen. Het zou daarom niet logisch zijn omdat ze nooit rendabel zouden zijn. Dit type cel wordt alleen gebruikt in toepassingen waar grootte en gewicht de belangrijkste factoren zijn en kosten ondergeschikt zijn (zoals in satellieten, bijvoorbeeld).

Kies dus verstandig op basis van je behoeften. Het bezitten van zonnepanelen met een lagere opbrengst is niet per se slecht als je genoeg ruimte hebt op je dak of terrein, omdat ze je totale installatiekosten kunnen verlagen en zo sneller rendabel maken. Natuurlijk moet je ook andere factoren overwegen zoals de kwaliteit van het zonnepaneel, de hittebestendigheid, slagvastheid en levensduur om de beste keuze voor jouw situatie te maken.   

Bij Sunslice is ons doel om draagbare zonne-opladers te maken die hoogpresterend, ultracompact, lichtgewicht en van goede kwaliteit zijn, terwijl ze betaalbaar blijven.

Voor onze Sunslice Photon en Sunslice Electron draagbare zonnebatterijen hebben we gekozen voor hoogefficiënte monokristallijne cellen, die duurder zijn, maar een hogere efficiëntie hebben en daardoor meer energie per oppervlakte-eenheid produceren. Dit maakt deze draagbare zonnebatterijen compacter, lichter en efficiënter dan die van onze concurrenten.

.

Voor ons draagbare flexibele zonnepaneel Fusion Flex hebben we gekozen voor CIGS-technologiecellen, die een iets lagere efficiëntie hebben dan monokristallijn, maar het voordeel bieden flexibel en veel lichter te zijn. Dit stelt ons in staat een product te maken dat bij gelijk vermogen iets groter is, maar tot 40% lichter dan de concurrentie.

 

 

Hoe bereken ik de opbrengst van mijn zonnestelsel?

 

Overweeg je om zonnepanelen op je dak te laten installeren en wil je inschatten hoeveel energie ze zullen produceren, zodat je weet hoe snel ze zichzelf terugverdienen? Zo doe je dat:

Begin met het bepalen van het zonnepotentieel van het gebied waar je bent op de onderstaande kaart:

 

 

 

Deze formule stelt je in staat om snel de jaarlijkse elektriciteitsproductie te schatten die je kunt verwachten van een correct georiënteerd zonnepaneel.

Dit is uiteraard een vereenvoudiging, omdat er meer parameters nodig zouden zijn voor een nauwkeurig resultaat, maar het biedt een oplossing met een marge van ongeveer +-10%.

Voorbeeld: in België, waar het jaarlijkse zonnepotentieel 950 kWh/kWp is, zal een installatie van 8 kWp een jaarlijkse productie geven van 950 x 8 = 7600 kWh ofwel 7,6 MWh.

Zodra u het vermogen van uw installatie heeft berekend, kunt u het jaarlijkse financiële rendement van uw zonne-installatie bepalen door de prijs/MWh te vinden die in uw land van toepassing is.

Voorbeeld: In België is de prijs per MWh momenteel €217 inclusief btw. Onze Belgische installatie die 7,6 MWh per jaar produceert, bespaart ons dus 217 x 7,6 = €1650 per jaar. Als de installatie €15.000 kostte, verdient deze zich in 9 jaar terug en blijft u daarna €1650 per jaar besparen gedurende de rest van de levensduur.

 

Is het dus voordelig om zonnepanelen te hebben?

Aan de hand van het voorbeeld uit de vorige alinea zien we meteen dat een zonne-installatie, eenmaal winstgevend, financieel voordelig zal zijn gedurende de hele levensduur. Zonne-installaties zijn meestal gegarandeerd om na 20 jaar nog op 80% van hun initiële waarde te functioneren, en kunnen deze levensduur zelfs overschrijden. 

De prijs van elektriciteit van uw leverancier op het elektriciteitsnet bestaat uit 3 afzonderlijke "kosten":

1. De kosten van de elektriciteit zelf - ongeveer 40%
2. De netkosten (distributiekosten) - ongeveer 40%
3. De btw (voor particulieren) - 20% (in Frankrijk). 

Het zelf opwekken van elektriciteit ter plaatse voorkomt dus dat u netkosten en btw betaalt over de elektriciteit die zelfverbruikt wordt. Bovendien maakt het hebben van een eigen energiebron u gedeeltelijk onafhankelijk van het net en dus zelfvoorzienend bij een stroomstoring of natuurramp.  

Niet alle voordelen: wat u moet weten

Afhankelijk van uw installatiekeuzes kan het wat ingewikkeld worden. Inderdaad, als u uw zonne-installatie op het net aansluit, is het waarschijnlijk dat u een deel van uw elektriciteit injecteert in het net wanneer u deze op het moment van productie niet nodig heeft.     

Vroeger werd deze elektriciteit in België teruggekocht door het net (vandaar de beroemde "meter die achteruit loopt"), waardoor de zonne-installatie winstgevend was zodra ze elektriciteit produceerde. In de afgelopen jaren is de regel echter veranderd, en wordt de elektriciteit die teruggeleverd wordt aan het net niet langer teruggekocht, en is bovendien onderhevig aan een injectiebelasting, wat het financiële rendement van het zonnepaneel vermindert. Het is daarom belangrijk goed geïnformeerd te zijn over de geldende regelgeving in uw regio of land. 

Om dit te voorkomen zijn er twee mogelijke oplossingen:

1. Verbruik zoveel mogelijk van de geproduceerde elektriciteit zelf - dat wil zeggen, gebruik de elektriciteit op het moment dat deze wordt geproduceerd (bijvoorbeeld: draai de wasmachine 's middags als het mooi weer is).
2. Sla overtollige elektriciteit op zodat er niets wordt teruggeleverd aan het net. Om dit te bereiken, moet u zich uitrusten met een gespecialiseerd batterijopslagsysteem. 

 

Zonnepaneelinstallatie: kun je het zelf doen?

Gezien de hoge prijs van een zonne-installatie is het relevant om te vragen of het zelf installeren voordeliger is. In sommige gevallen is dat inderdaad zo.

Dakinstallatie

Als je zonnepanelen op het dak van je huis wilt installeren, is het het beste om dit door professionals te laten doen. Werken op een dak vereist ervaring en gespecialiseerd gereedschap. Een fout bij het monteren van de zonnepanelen kan je dak beschadigen en je zonne-energiesysteem beschadigen, om nog maar te zwijgen van de valgevaar die dodelijk kan zijn. 

Bovendien moet de aansluiting op het net voldoen aan elektrische normen, dus het is het beste dat dit door een elektricien wordt uitgevoerd. 

Voor een installatie van dit type raden we sterk af om het zelf te doen.

Grondinstallatie

Een goed alternatief voor een dakinstallatie is het bouwen van een grondgeplaatste zonne-installatie. Gevaar voor vallen wordt vrijwel geëlimineerd en de windbelasting op de zonnepanelen wordt ook verminderd, waardoor iemand met een doe-het-zelfmentaliteit een zonne-installatie tegen lagere kosten kan bouwen. Er zijn zonnepakketten beschikbaar op internet die je voorzien van de panelen, regelaars en mogelijk batterijen. 

Natuurlijk heb je voldoende ruimte nodig. Sommige regio’s vereisen waarschijnlijk ook een bouwvergunning voor dit soort installatie, dus vergeet niet informatie in te winnen voordat je aan zo’n project begint. 

Als je besluit om toch op het elektriciteitsnet aan te sluiten, raden we aan een elektricien in te schakelen. 

 

Zonnepanelen voor een vrijstaand schuurtje, garage, caravan of tiny house

Toegang tot elektriciteit in je tuinhuisje of tiny house is vaak essentieel. Het is echter vaak beperkend of zelfs onmogelijk om een kabel te trekken om toegang te krijgen tot het elektriciteitsnet. Een kleine zonne-installatie kan daarom een uitstekend alternatief bieden!

Dit soort installatie kan heel eenvoudig en snel door jezelf worden gedaan, zonder dat je elektrische kennis nodig hebt, dankzij de zonne-energiegeneratoren van Sunslice. Onze alles-in-één zonne-energiegeneratoren bieden:

• 220V-uitgangen - identiek aan het elektriciteitsnet
• Een ingebouwde batterij met hoge capaciteit
• USB- en DC-uitgangen om je apparaten, lampen enz. van stroom te voorzien
• Een krachtige lichtbron
• Geïntegreerde MPPT-zoneregelaar

Met slechts één aansluiting verbinden de zonnepanelen zich met de batterij en maken ze een complete installatie mogelijk tegen lage kosten zonder installatiekosten of moeite. 

Ik hoop dat dit artikel nuttig voor je is geweest en dat het opladen van een batterij met een zonnepaneel nu geen geheimen meer voor je heeft. Voel je vrij om je indrukken te delen in de reacties hieronder, of stuur ons je suggesties per e-mail via het contactformulier op onze website!!