Zonne-energie kan worden gebruikt om allerlei soorten werk in en rond het huis te doen, van het leveren van elektriciteit voor lampen en apparaten tot het verwarmen van een zwembad, spa, douche of kamer. Maar hoe goed een zonnestelsel voor u werkt, hangt af van tientallen factoren, waaronder waar u woont, uw blootstelling aan de zon, uw elektriciteitstarief, wat u betaalt voor brandstof voor verwarming, uw budget en uw inzet om eerder gebruik te maken van de energie van de zon. dan uw huidige providers.
Het hart van elk actief zonnestelsel, of het nu elektriciteit of warmte levert, is de collector (ook wel een paneel of module genoemd). Passieve systemen zijn voor hun werking afhankelijk van natuurlijke krachten, zoals de beweging van warmte van koud naar heet en het feit dat hete vloeistoffen opstijgen. Omgekeerd heeft een actief systeem andere apparatuur nodig, zoals blazers, pompen en omvormers, om de energie te gebruiken die u van de zon opvangt.
GEMEENSCHAPPELIJKE SOORTEN COLLECTOREN
Er zijn in wezen twee soorten zonnecollectoren, elektrisch (die zonnestralen omzetten in elektriciteit) en thermische (die het omzetten in warmte). Beide zijn meestal te vinden op daken, hoewel de arrays ook op de grond of op een paal kunnen worden gemonteerd.
Zonne-elektrische panelen (soms aangeduid als PV of fotovoltaïsche modules) zijn meestal samengesteld uit siliconenwafels ter grootte van zonnecellen, bedraad en geassembleerd tot een paneel of module. Ze hebben vaak een blauwe of groene zweem, maar kunnen ook zwart zijn. De meest voorkomende soorten residentiële elektrische zonnecollectoren zijn:
• Kristallijne PV-modules
omvatten de overgrote meerderheid van de zonnecollectoren op de markt. Ze worden gemaakt door door de mens gemaakte siliciumkristalblokken, of broden, in wafels te snijden, elk met een positief en negatief elektron. Wafers zijn met elkaar verbonden om modules te vormen en modules zijn met elkaar verbonden om arrays te vormen. Wanneer de wafels worden geraakt door zonlicht, loopt er een elektrische stroom van de voorste contacten naar de achterste contacten, waardoor de lading van module naar module wordt verdeeld.
• Dunne-filmmodules en laminaten worden gemaakt door verschillende halfgeleidermaterialen in zeer dunne lagen op verschillende substraten aan te brengen, waaronder glas en flexibele backings. Ook zij produceren elektriciteit. Als het halfgeleidermateriaal wordt beschermd door glas, worden de dunnefilmzonnecollectoren modules genoemd. Wanneer het halfgeleidermateriaal een flexibele beschermkap heeft, worden ze laminaten genoemd.
Dunnefilmmodules en laminaten zijn goed voor een klein deel van de totale verkoop van zonnemodules, deels vanwege het feit dat ze tot vier keer meer dakruimte nodig hebben om hetzelfde kW-uur/jaar te produceren. De residentiële toepassing die de meeste belangstelling heeft getrokken voor dunne-film PV is op metalen daken met staande naden (tussen de verticale naden) en als zonneshingles.
Thermische zonnecollectoren worden gebruikt voor verwarmingstoepassingen, zijn over het algemeen omvangrijker en staan iets meer van het dak af. Er zijn echter genoeg uitzonderingen. Sommige thermische collectoren zien eruit als grote, platte dozen of hebben cilindrische tanks eraan bevestigd. Andere bestaan uit een reeks grote glazen buizen. De meest voorkomende soorten thermische zonnecollectoren zijn:
• Thermische vlakke plaatcollectoren, ontworpen voor verwarming, zijn typisch 4″- tot 5″-dikke rechthoekige behuizingen met glazen afdekkingen bovenop. Binnen in de behuizing bevindt zich een zwartgeblakerde absorberende plaat met geïntegreerde doorgangen waardoor een vloeistof stroomt om de zonnewarmte af te voeren. De verwarmde vloeistof kan dan worden gebruikt voor huishoudelijk water of voor ruimteverwarming. De slang loopt door de collectorbehuizing, zodat deze kan worden aangesloten op extra collectoren en op de aanvoer- en retourleiding. De vloeistof die door de collector circuleert is meestal water of antivries (glycol), of een combinatie van beide.
• Geëvacueerde buiscollectoren, een nieuwer type thermische collector, is gemaakt van een rij geëvacueerde buizen, elk met zijn eigen absorberplaat en buizen. Vloeistof onttrekt warmte aan de absorberplaat, net als bij een conventionele thermische collector. Het gebruik van vacuümbuiscollectoren is de afgelopen jaren toegenomen, maar ze vertegenwoordigen nog steeds een klein percentage van de huidige markt.
• Ongeglazuurde thermische collectoren worden typisch geëxtrudeerd uit een zwart polymeer en omvatten een reeks buizen waardoor de te verwarmen vloeistof kan worden gepompt. Ongeglazuurde thermische collectoren zijn geschikt voor toepassingen bij lage temperaturen, zoals die voor het verwarmen van zwembaden en spa's.
• Heteluchtcollectoren zijn meestal groter dan collectoren die vloeistof verwarmen en soms een hele buitenmuur van een gebouw bedekken. Daarom worden ze vaker gebruikt in commerciële toepassingen. Sommige heteluchtcollectoren, ook wel ‘luchtgekoelde’ collectoren genoemd, zijn geglazuurd. Dergelijke collectoren worden gebruikt voor ruimteverwarming. Er kan niet veel mis mee gaan, want bevriezing en oververhitting zijn geen problemen.
HOE ZONNESYSTEMEN WERKEN
Elektrische zonnecollectoren zetten zonnestraling rechtstreeks om in elektriciteit, die onmiddellijk kan worden gebruikt, in batterijen kan worden opgeslagen of naar het elektriciteitsnet kan worden gestuurd. In het laatste geval krijgt de huiseigenaar krediet voor wat er wordt geproduceerd, waardoor zijn elektriciteitsrekening daalt. In feite dient het nutsbedrijf als opslag voor elektriciteit die wordt geproduceerd tijdens perioden van de dag dat u het niet nodig heeft. Het net is er ook als back-up voor bewolkte perioden, wanneer je niet veel zonne-elektriciteit produceert.
Thermische collectoren zetten zonne-energie om in warmte. Straling valt op de absorberplaat en warmte wordt weggezogen door vloeistof of lucht. Er moeten voorzieningen worden getroffen om oververhitting van vloeistofgekoelde systemen op te vangen, wanneer er geen warmtevraag is. Als water wordt gebruikt, moeten voorzieningen voor bevriezing worden getroffen. De warmte kan direct worden gebruikt of worden opgeslagen voor later gebruik. In zonneboilersystemen slaat een tank het warme water op. Bij zwembaden fungeert het bad als opslagtank.
Bij ruimteverwarming op zonne-energie kan de warmte worden opgeslagen in grote watertanks of in een soort metselwerk, inclusief bakken gevuld met steen. De verwarmde lucht kan op vrijwel dezelfde manier als conventionele verwarmingssystemen via kanalen of leidingen naar verschillende kamers worden gedistribueerd.
BESTE RENDEMENT OP INVESTERING
Verschillende federale en staatsprikkels kunnen beschikbaar zijn voor huiseigenaren die een zonnestelsel willen installeren. U kunt erachter komen wat er in uw regio beschikbaar is door naar de Database of State Incentives for Renewables & Efficiency (DSIRE) te gaan.
Over het algemeen hebben toepassingen voor het verwarmen van warm tapwater en zwembadverwarming de kortste terugverdientijd (5 tot 7 jaar) en vereisen ze de kleinste investeringen ($ 3.000 tot $ 10.000 vóór incentives). Installaties kosten minder in klimaten waar vriestemperaturen geen probleem zijn. Installaties voor zonne-energie die in een aanzienlijk deel van uw elektrische behoeften voorzien, vereisen veel grotere investeringen, hoewel de kosten van componenten de afgelopen jaren zijn gedaald. Als het tijdens de bouw wordt gedaan, zijn de kosten aanzienlijk lager.
Leasingprogramma's, indien beschikbaar in uw regio, verlagen ook drastisch de kosten van het installeren van een systeem. Ruimteverwarming op zonne-energie vraagt ook een grote investering, tenzij je simpelweg één of twee kamers aan de zuidkant van je huis wilt verwarmen.
Ongeacht welk type zonnestelsel u overweegt, begin nu met het besparen van energie. Het kost veel minder om het licht uit te doen, kortere douches te nemen en de zolder en muren te isoleren dan het installeren van een reeks zonnecollectoren!
Overweegt u zonne-energie voor uw huis? Vind hier een professionele aannemer bij jou in de buurt.
Opmerking van de auteur: Joe Provey levert niet alleen een frequente bijdrage aan BobVila.com, maar is ook co-auteur, met Everett M. Barber, van Convert Your Home To Solar Energy (The Taunton Press, 2010)