Opbrengst (vermogen)

Het vermogen dat gehaald kan worden is ongeveer proportioneel aan de zonnestraling: 2/3 van 60W is 40W. Dat is echter enkel als de zon schijnt, wat in België (en in Nederland) niet altijd het geval is. Bij betrokken hemel (geen schaduwen) haal je een vermogen van enkele watts.

Dit vermogen is te weinig om een accu geladen te houden als je een frigobox van stroom wilt voorzien in België (de frigo trekt ook stroom 's nachts). Een kleine koelkast met compressor zoals de Dometic CDF-18 heeft een gemiddeld verbruik van 10 à 15W, dus ongeveer 300Wh per dag (we rekenen een paar extra watts om verse producten en drank te koelen. Ons zonnepaneel kan ongeveer 400Wh per dag leveren als er constant zon aanwezig is overdag. Dit is mogelijk in het zuiden van Frankrijk, niet bij ons.

Een zonnepaneel is op zich een weinig bruikbare energiebron: niet alleen is de opbrengt variabel, maar hangt ook af van de belasting. In de handleiding staan twee gegevens: de korstsluitstroon (4A) en de maximale spanning (21V). Maar in deze twee situaties wordt er geen vermogen geleverd want ofwel is de spanning nul, ofwel de stroom nul.

Meer bruikbare waarden zijn een spanning van 16.9V en een stroom van 3.55A, dan is het rendement van het paneel het hoogst (maar het rendement hangt ook af van de zonnestraling). Het rendement zakt als de spanning lager is (laden van een accu): bij 13.5V is het rendement gedaald tot 80% ten opzichte van de ideale waarde (die 40W voor België die we boven aangehaald hebben worden er 32). Bij een batterijspanning van 13.5V en een straling van 1000W/m2 (zuiderse landen) halen we een vermogen van 48W.

De cijfers nog even op een rij voor een paneel van 60W:

Een accu is altijd nodig, zelfs als er slechts tijdelijk stroom geleverd moet worden: Het zonnepaneel kan geen piekstroom leveren om de compressor van een koelkast te starten en de spanning is veel te onstabiel om een radio te voeden. Voor tijdelijk gebruik is een accu van 12V 7Ah (loodaccu) of 12V/10Ah (Lithium ijzer fosfaat) voldoende (bufferen van de stroompieken).

Nog een opmerking: als er geen licht is wordt de accu ontladen via het zonnepaneel, weliswaar met een lage stroom (10 à 15mA voor een paneel van 60W), maar voor een ganse nacht is het alsof een kleine ledlamp permanent in de caravan zou blijven branden. De stroom wordt hoger bij een hogere temperatuur. Dit kan opgelost worden door een extra diode te plaatsen in de aansluitbox. Gebruik hiervoor een schottky diode die een lagere drempelspanning heeft. De omgekeerde spanning wordt nooit hoger dan de maximale batterijspanning. Een SB540 is hier geschikt (5A, 40V omgekeerde spanning).

Als er geen direct zonlicht is (geen scherpe schaduwen), dan levert een paneel toch 12W (voor een paneel van 60W).

Meer panelen of grotere panelen

Een paneel met zo'n oppervlakte is echter weinig handig, je kan beter twee of meer kleinere panelen gebruiken. Maar hoe moet je ze aansluiten? Op deze volgende pagina bespreken we hoe je de zonnepanelen moet aansluiten, maar ook welke beschermingsmaatregelen je moet voorzien tegen ompolen, tegen een te hoge spanning en kortsluiting.

De beste batterijen voor deze toepassing zijn LFP batterijen (lithium-ijzer-fosfaat). Ze mogen volledig ontladen worden en de ingebouwde bescherming zorgt ervoor dat de cellen niet overladen kunnen worden.

Capaciteit van de accu en totaal vermogen van het paneel

• Een accu dat heel goed bruikbaar is, is een NiCd accu: het is oude technologie en het rendement is niet zo hoog, maar dergelijke accus kunnen tegen een stootje: ze kunnen volledig leeg getrokken worden en kunnen constant onder lading staan zonder defekt te gaan. De constante lading bedraagt 1/20C, dus 3A voor eenb accu van 60Ah. Dergelijke accus kunnen zo de overmaat aan energie opvangen en een bescherming tegen overspanning is niet nodig. Voor een zonnepaneel die maximaal 3A kan leveren heb je een accu nodig van 60Ah.

  Bij dergelijk hoge capaciteiten gebruikt men NiFe accus die soortgelijke eigenschappen hebben. Deze accus hebben een onbeperkte levensduur, enkel het electroliet moet om de 10 jaar vervangen worden.

• De meest moderne technologie is de LFP accu. Deze accus hebben de vorm van een loodbatterij, maar betere eigenschappen. Er is een ingebouwde bescherming zodat de cellen niet te leeg getrokken worden. De cellen worden ook beschermd tegen overladen, maar dit betekent dat de batterij losgekoppeld wordt van de installatie, waardoor de spanning kan oplopen, tot meer dan 17V naargelang het paneel.

• De goedkoopste oplossing zijn de loodaccus van het type "deep cycle" die beter bestand zijn tegen sterke ontladingen. De accus hebben een gel electroliet. Ze gaan tot 5 jaar mee als ze goed gebruikt worden (beperkt aantal ontladingen van meer dan 20%). Gebruik geen startbatterijen, die zijn niet geschikt voor dergelijke toepassingen en gaan slechts één à twee jaar mee.

Het is moeilijker het benodigd vermogen van de panelen te bepalen. Het nominaal vermogen wordt normaal niet gehaald in België (en nog minder in Nederland). Omdat de laadspanning van de accu niet optimaal is voor de panelen moet men ervan uitgaan dat een paneel van 60W hier maximaal 32W levert en 48W in het zuiden (we nemen een gemiddelde van 40W voor de berekeningen). Per dag hebben we 24 × 15W = 360Wh nodig. Als we op 10 uur zon per dag rekenen moet ons paneel 36W leveren. Eén enkel paneel van 60W is dus voldoende om de batterij op peil te houden op een zonnige zuiderse dag. Met twee panelen kan ik ook de smartphone en de laptop opladen en heb ik wat speling als er weinig zon is.

Een omvormer om de spanning van het paneel (de optimale spanning bedraagt 16.9V bij vol zonlicht) om te zetten naar de batterijspanning (12 à 14.5V) is niet interessant, want de omvormer heeft ook geen rendement van 100%. Het rendement van de omvormer daalt als de omstandigheden niet ideaal zijn (als er wat minder zon is).