Column David Bassie - Meer energie uit een pv-systeem

Moderne, goed presterende pv-systemen behalen een Performance Ratio (ofwel de verhouding tussen de berekende opbrengst en feitelijke opbrengst) van vijfenzeventig tot vijfentachtig procent. Dat betekent dat vijftien tot vijfentwintig procent van de beschikbare energie verloren gaat.

Voor een belangrijk deel ontstaan deze verliezen bij de panelen. Op jaarbasis gaat zeven tot elf procent energie verloren door een celtemperatuur die hoger is dan de vijfentwintig graden waarbij het pv-paneel wordt gespecificeerd. Verder zijn verliezen door reflectie en paneel mismatch onvermijdelijk, deze bedragen drie tot vijf procent. Het resterende deel van de verliezen is positief te beïnvloeden door de keuze van de omvormer. Een bekend voorbeeld zijn conversieverliezen, beter bekend als de EU-efficiëntie – een veelgebruikte maat om omvormerprestaties te vergelijken. Toch zijn er nog vele andere manieren waarop de omvormer een belangrijke invloed heeft op de jaarlijkse productie.

Opstartgedrag en stabiel hoog rendement
De meeste omvormers starten altijd bij een vaste opstartspanning. De ideale opstartspanning is echter anders voor elke paneelconfiguratie en elke weersomstandigheid. Een omvormer met een flexibele opstartspanning en laag eigenverbruik is in staat om de bedrijfstijd aanzienlijk te verlengen.
Een hoge omvormertemperatuur verlaagt de efficiëntie en heeft als gevolg dat de omvormer gaat begrenzen. Dit terwijl de omgevingstemperatuur het hoogst is als juist de instraling van de zon maximaal is. Om deze tegenstelling het hoofd te bieden, is de koelcapaciteit van de omvormer een zeer belangrijk aspect, zelfs in het Nederlandse klimaat. Alleen zo haalt de omvormer ook tijdens langdurige hoge instraling zijn beloofde efficiëntie – zelfs op de heetste dagen.

Veranderende weersomstandigheden
Instralingcondities veranderen constant, vooral op bewolkte dagen. De omvormer moet in staat zijn zich snel en precies aan deze veranderingen aan te passen. Elke vertraging of afwijking van de omvormer ten opzichte van het ideale punt van de panelen (Engels: Maximum Power Point) leidt tot vermogensverlies. De MPP tracker in de omvormer is verantwoordelijk om zoveel mogelijk energie uit de panelen te halen. Hoe goed de tracker werkt, wordt gemeten met de statische en dynamische MPP efficiëntie. Dit is niet hetzelfde als de EU of maximale efficiëntie van de omvormer!
Onder constante weersomstandigheden geldt bij kwalitatieve omvormers een  statische MPP tracker efficiëntie van 99.8 procent of meer. Voor weerswisselende omstandigheden is de dynamische MPP tracker efficiëntie van belang. De verschillen tussen omvormers zijn hier groot. Een goede dynamische efficiency waarde (negenennegentig procent of meer) kan al een groot verschil in jaaropbrengst betekenen!

Verouderde ‘Europese efficiëntie’
In tegenstelling tot wat de verouderde ‘Europese efficiëntie’ suggereert, wordt het grootste deel van de jaarlijkse energie opgewekt bij gemiddelde tot hoge instraling. Veel omvormers presteren echter het beste bij lage tot gemiddelde zonlicht condities en hebben een gereduceerde efficiëntie bij hoge instraling. Let daarom naast de juiste ingangsspanning ook op het rendement van de omvormer bij vijftig tot vijfenzeventig procent van het pv-vermogen.
Kleine  storingen op het net, die in de meeste installaties voorkomen, leiden regelmatig tot het afschakelen van de omvormer. Één tot vijf afschakelmomenten per dag, die elk twee tot vijf minuten duren, zijn geen uitzondering. De economische verliezen van deze onderbrekingen kunnen oplopen tot vier procent. Kies voor een omvormer met  LVRT (Low Voltage Ride Through) en controleer of deze voor Nederland ook daadwerkelijk aan staat.

Verminder kabelverliezen en let op schaduw
Tot twee procent van de totale energie uit de zonnepanelen gaat verloren in de aansluitkabels. Om deze verliezen te minimaliseren moet een zo hoog mogelijke array spanning gekozen worden. Een verdubbeling van de DC-spanning resulteert in viervoudige reductie in kabelverliezen. Een vijf kilowattpiek array op duizend volt heeft daarom vijfenzeventig procent minder kabelverliezen dan hetzelfde array met twee keer vijfhonderd volt.
Schaduw op delen van de pv-installatie treedt meestal op in de ochtend of avond en wordt vaak over het hoofd gezien. Zelfs de kleinste schaduw op een enkel paneel kan al een grote impact op de totale opbrengst hebben. De nieuwste generatie omvormers detecteert schaduw en past zich hierop aan waardoor de productie gemaximaliseerd wordt.

Pv-systemen zijn ontworpen voor vijfentwintig jaar energieproductie. Tijdens deze periode kunnen één of meerdere technische problemen optreden die tot opbrengstverlies leiden. Het productieverlies is afhankelijk van de tijd die het duurt om het probleem te detecteren en het vervolgens op te lossen. Let op dat omvormers zijn voorzien van een geïntegreerde monitoringfunctie en logboek. Een duidelijk display helpt eindgebruikers problemen te herkennen. Nog beter werkt online monitoring waarbij zowel installateur als eindklant toegang hebben.

[Deze column verschijnt in het kader van de zonne-energievakbeurs Solar Solutions en is geschreven door Davis Bassie. Hij is Product Manager bij Mastervolt International te Amsterdam. Mastervolt is de Nederlandse fabrikant van omvormers en één van de pioniers als het gaat om zonne-energie. Mastervolt heeft meer dan twintig jaar ervaring met opbrengst optimalisatie van omvormers..]