0

Diepe technische kennis

Uitmuntende service

Snelle levering

Optimizers in zonnestroomsystemen. Lees nu het echte verhaal!

Optimizers zonnepanelen en zonnestroomsystemen. Lees nu het echte verhaal!

Optimizers zonnepanelen en zonnestroomsystemen. Lees nu het echte verhaal!

Zonnepanelen en schaduw, het is een slechte combinatie. Vooral in een systeem met seriegeschakelde zonnepanelen. Een klein beetje schaduw kan een groot effect hebben op de opbrengst. Optimizers kunnen helpen om de opbrengst van uw zonnepanelen te maximaliseren. Maar hoe groot is dit probleem eigenlijk? En is het altijd zinvol om optimizers toe te passen als er sprake is van schaduw? Lees alles over optimizers, zonnepanelen en zonnestroomsystemen. ZonnepanelenSuper legt uit!

Een standaard zonnestroomsysteem met stringomvormer

Zonnepanelen worden meestal in een serieschakeling (string) geplaatst. De plus- en minaansluiting van alle zonnepanelen worden doorgelust, zoals in onderstaande plaatje. Dit is de meest kosteneffectieve manier om zonne-energie op te wekken en werkt onder ideale omstandigheden erg goed.

Elk zonnepaneel in onderstaand systeem wordt door de omvormer ingesteld op zijn Maximum Power Point (MPP) van 40V en 10A. Dit resulteert in een opbrengst van 10A x 40V = 400W per zonnepaneel. Omdat alle zonnepanelen in serie zijn geschakeld, ziet de omvormer een spanning van 160V. Bij een stroom van 10A is dat een vermogen van 10A x 160V = 1600W.

Het effect van schaduw op zonnepanelen in een string

Het verhaal dat vaak verteld wordt is dat als één van de zonnepanelen schaduw heeft, dat alle zonnepanelen daar last van hebben. Dat komt omdat zonnepanelen stroombronnen zijn. De spanning van de zonnepanelen varieert maar weinig met de hoeveelheid licht. Als er minder zonlicht op de zonnepanelen schijnt, wordt er evenredig minder stroom opgewekt. Dit is geïllustreerd in onderstaande figuur.

Eén van de zonnepanelen heeft last van schaduw en kan nog maar de helft van de oorspronkelijke stroom van 10A opwekken. Dit paneel wekt dus maar 5A op. Dit betekent dat de maximale stroom in deze string beperkt is tot 5A. Alle zonnepanelen die nog vol in de zon liggen, kunnen dus ook maar 5A leveren.

Je kunt dit vergelijken met een tuinslang die ergens wordt dichtgeknepen. Dit verlaagt de hoeveelheid water die door de tuinslang stroomt in de hele tuinslang!

Omdat alle zonnepanelen nog maar 5A kunnen leveren, zakt het geleverde vermogen in van 10A x 160V = 1600W naar 5A x 160V = 800W. Dat is nog maar de helft van de opbrengst, terwijl slechts één paneel last heeft van schaduw!

Bypass diodes verminderen het effect van schaduw

Alhoewel bovenstaande helemaal klopt, is dat niet het complete verhaal. Alle zonnepanelen zijn namelijk voorzien van bypass diodes. Met behulp van deze diodes zorgt de omvormer ervoor dat een paneel met schaduw wordt kortgesloten, zodat de andere panelen hun maximale opbrengst kunnen realiseren. De MPP tracker van de omvormer doet dit automatisch.

In onderstaande figuur zijn de bypass diodes in het groen weergegeven. De MPP tracker van de omvormer verlaagt de spanning van de string, totdat de bypass diode geactiveerd wordt. Het zonnepaneel met schaduw wordt hierbij kortgesloten door de bypass diode en dus uitgeschakeld. Sterker nog, omdat de bypass diode ook wat energie gebruikt, heeft dit zonnepaneel nu een licht negatieve opbrengst.

De zonnepanelen die volledig in de zon liggen, kunnen hierdoor echter elk 400W opwekken. De totale opbrengst is met 1193W een stuk hoger dan de 800W als geen bypass diodes worden gebruikt.

Wat doen optimizers?

De optimizer zorgt ervoor dat een zonnepaneel met schaduw de rest van het systeem niet meer in de weg zit. Dat doet hij door de stroom van het zonnepaneel met schaduw aan te passen aan de stroom van de zonnepanelen zonder schaduw. In plaats van dat het zonnepaneel met schaduw wordt uitgeschakeld, kan het nog bijdragen aan het opwekken van energie. Aangezien er schaduw op het zonnepaneel valt en dus minder licht, zal deze opbrengst altijd minder zijn dan dat van de zonnepanelen die volledig in de zon liggen.

In onderstaande figuur is een optimizer toegevoegd aan het zonnepaneel met schaduw. Door de schaduw was de mogelijke opbrengst van dit zonnepaneel gezakt naar 5A x 40V = 200W. De optimizer verandert dit naar 10A x 20V = 200W. Omdat de stroom uit de optimizer nu gelijk is aan de stroom van de zonnepanelen zonder schaduw, is het zonnepaneel met schaduw geen beperking meer voor de rest van het systeem. En toch kan het nog bijdragen wat mogelijk is, in dit voorbeeld 200W.

Optimizers in zonnestroomsystemen. Lees nu het echte verhaal!
Optimizers zorgen ervoor dat panelen met schaduw nog bijdragen wat mogelijk is.

Krijgen alle zonnepanelen met schaduw een optimizer?

Optimizers van GNE of Tigo hoeven alleen op zonnepanelen met schaduw te worden geplaatst. Ze zoeken zelf uit wat er nodig is om het systeem optimaal te laten werken. Deze optimizers werken met stringomvormers van alle merken en dus ook goed met Growatt omvormers. Let op dat SolarEdge omvormers geen normale stringomvormers zijn. Bij een SolarEdge systeem zijn optimizers nodig op alle zonnepanelen en SolarEdge optimizers werken niet met omvormers van andere merken. Hoe dat zit is een onderwerp voor een volgende blog.

Wat zijn de nadelen van optimizers?

Optimizers zijn geen wondermiddel. Ze kunnen de opbrengst van een zonnepaneel dat niet optimaal geplaatst is iets verhogen. Je geeft in feite geld uit om een suboptimale situatie iets beter te maken.

Verder voeg je extra onderdelen toe aan het systeem, wat de betrouwbaarheid verlaagt. In het algemeen geldt: hoe minder onderdelen, hoe minder er stuk kan gaan en hoe hoger de betrouwbaarheid.

Er wordt weleens gezegd dat als je alle zonnepanelen voorziet van optimizers, dat je kunt zien of een zonnepaneel stuk is. Alhoewel dat waar is, is er ook een kans dat de optimizer zelf stuk gaat. Moderne zonnepanelen zijn kwalitatief hoogwaardig en de kans dat ze defect raken is klein. Dat geldt zeker voor relatief kleine systemen die geplaatst worden door particulieren. Installaties vanaf 50 zonnepanelen worden gezien als groot en moeten volgens de Scope 12 richtlijnen gekeurd worden.

Een optimizer is welliswaar heel efficiënt, maar hij gebruikt toch wat energie en staat altijd aan. Je moet dus zeker weten dat een zonnepaneel een beperking is voor de rest van het systeem voordat je een optimizer plaatst. Anders verlies je alleen maar energie door het plaatsen van de optimizer.

Tenslotte heeft de fabrikage van de optimizer een negatief effect op het milieu van onze planeet. Installeer ze dus alleen indien noodzakelijk.

Wanneer is een optimizer nodig?

Optimizers worden gebruikt om de effecten van schaduw in een zonnestroomsysteem te minimaliseren. Als schaduw maar af en toe optreedt, heeft het geen zin om optimizers te plaatsen.

Onderstaande figuur laat de opbrengst per maand van een zonnestroomsysteem zien voor een heel jaar. In de winter staat de zon laag en zijn de dagen kort. Een zonnestroomsysteem wekt daarom in de wintermaanden maar 10% of minder energie op dan in de zomer.

Opbrengst per maand voor een zonnestroomsysteem.

Als je alleen in de ochtend- of avonduren, of alleen in de winter wat schaduw hebt op één of enkele zonnepanelen, dan verhogen optimizers de totale opgewekte energie niet.

Als een zonnepaneel ook op mooie dagen in de zomer regelmatig last heeft van schaduw, dan is een optimizer een goed idee.

Het is verstandig om de effecten van schaduw in de praktijk te bestuderen. Als de zonnepanelen zijn geïnstalleerd op een plat dak, dan kun je vaak eenvoudig later een optimizer plaatsen. Bestudeer de situatie enige tijd en beslis dan op basis van de gegevens uit je omvormer of een optimizer nodig is of niet. Als een zonnepaneel moeilijk toegankelijk is, bijvoorbeeld op een schuin dak, dan kun je beter meteen bij de installatie een optimizer plaatsen.

1 Reactie

  • Teun schreef:

    Mooi duidelijk uitgelegde situaties.
    Ik heb een oost – west configuratie respectievelijk 9 en 6 310 Wp panelen waarbij in iedere string 1 paneel in de schaduw komt (in de winter)
    Ik heb de bedrading zo gemaakt dat ik die 2 panelen er heel makkelijk ( binnen bij de omvormers) tussen vandaan kan halen.
    Ik kijk hoe de schaduw valt en in maart of april prik ik ze er weer tussen.

Laat een reactie achter

Je email adres wordt niet gepubliceerd.