Browser information:

This website uses CSS3 & HTML5. It is recommended to use a modern browser with at least the following version number:

  • Chrome 29.0
  • Edge 12.0
  • Explorer 11.0
  • Firefox 28.0
  • Safari 9.0
  • Opera 17.0

Problems? please contact me.

Tot nu toe zijn de individuele componenten besproken. Om de installatie compleet te maken zijn er nog enkele factoren waarmee rekening moet worden gehouden. Deze factoren zijn soms aangestipt bij de bespreking van de componenten, soms ook niet. Dit hoofdstuk is een vergaarbak van deze onderwerpen.

12.1 Accucapaciteit en paneelcapaciteit

Wanneer een accu moet worden opgeladen vanuit een paneel bestaat er een min of meer vaste verhouding tussen accucapaciteit en paneelcapaciteit voor het optimale rendement. Afwijken van deze verhouding is wel mogelijk, maar dit voert tot hogere kosten per geleverde kWh (of Ah).

De verhouding ontstaat uit twee factoren: als eerste moet de spanning van het paneel bij de accuspanning gekozen worden. Ten tweede mag de stroomsterkte van het paneel de maximale laadstroom van de accu niet overschrijden.

Voor het beste rendement moet de paneelspanning Vp ca. 3V boven de maximale laadspanning van de accu gekozen worden (zie hoofdstuk 7.4).

De laadstroom is gelijk aan de Ip van het paneel en mag maximaal ca. 1/5 van de accucapaciteit zijn (zie hoofdstuk 6.2.4).

Hieruit kunnen we de optimale capaciteitsverhouding bepalen: deze wordt gegeven door de laadspanning gedeeld door 5.

Voor een 12V accu moet de Vp ca. 17,4V zijn en de stroom 1/5 van de capaciteit. Hieruit volgt een factor: 17,4 : 5 = 3,5. De optimale Wp van het paneel is accucapaciteit maal 3,5.

Voorbeeld: voor een 50Ah 12V accu is de optimale Wp van het bijbehorende paneel: 50 x 3,5 = 175Wp.

Voor een 24V accu moet de Vp ca. 31,8V zijn en de stroom 1/5 van de capaciteit. Hieruit volgt een factor: 31,8 : 5 = 6,4. De optimale Wp van het paneel is dus accucapaciteit maal 6,4.

Voorbeeld: voor een 250Wp paneel met een Vp van 31,8V is de optimale capaciteit van een 24V accu: 250 : 6,4 = 39Ah.

Bijkomend voordeel van de maximale laadstroom van 1/5 van de accucapaciteit is dat de accu hiermee in ca. 6 uur kan worden opgeladen. Zeker in de zomer moet het dan mogelijk zijn om de accu in 1 dag volledig op te laden.

Wanneer de panelen niet optimaal uitgericht zijn, mag de paneelcapaciteit hoger zijn. Een vlak liggend paneel bijvoorbeeld, kan ongeveer 87% produceren van de nominale waarde. Een horizontaal liggend 200Wp paneel kan maximaal 174Wp leveren (zie hoofdstuk 5.5.2).

12.2 Anti-terugloop diode (blocking diode)

Een blocking diode zorgt er voor dat er geen stroom vanuit de accu naar de zonnepanelen kan lopen. De eenvoudigste situatie bestaat uit een zonnepaneel, een lader en een accu. Indien de lader een PWM-lader is, dan kan een blocking diode gebruikt worden om te verhinderen dat de accu zich door de lader en de panelen kan ontladen. Een MPPT-lader heeft dit niet nodig. Vaak zal in de PWM-acculader al een blocking diode aanwezig zijn die dit verhindert:

12_2_a-Anti_terugloop_diode

Mocht de acculader geen blocking diode bezitten en men wil zo’n diode aanbrengen dan moet deze tussen paneel en lader worden gezet:

12_2_b-Anti_terugloop_diode

De blocking diode mag niet tussen lader en accu geplaatst worden omdat dan de lader een foutieve accuspanning zou meten. De accu wordt dan niet volledig opgeladen. (Wanneer de acculader een sense ingang gebruikt kan er wel een diode tussen lader en accu geplaatst worden.)

12_2_c-Anti_terugloop_diode

Indien er meerdere panelen parallel worden aangesloten aan de lader dan moet ieder paneel een eigen blocking diode hebben, ook bij een MPPT-lader of wanneer de lader een blocking diode heeft. Er moet voorkomen worden dat een paneel met minder spanning de stroom van een paneel met meer spanning gaat verbruiken.

12.3 Zon-volgsystemen

Behalve een vaste opstelling is het ook mogelijk de zon te volgen. Hiervoor zijn er twee alternatieven: seizoen volgen en continue volgen. Bij het seizoen volgen verandert men de hellingshoek al naargelang het seizoen. Bijvoorbeeld door elke maand de achterkant van de panelen iets hoger of lager in te stellen. Het lijkt aannemelijk dat er op die manier een paar procent extra gewonnen kan worden.

Continue volgen levert een flinke winst op. Bij het continue volgen blijft het paneel voortdurend op de zon gericht met behulp van volgmotoren. Dit kan met vooraf ingestelde parameters, of het kan middels een meetsysteem dat nauwlettend in de gaten houdt welke helling en welke hoek de beste resultaten oplevert.

Er zijn berichten dat hierdoor tot 40% extra energie uit een paneel kan worden gehaald. Uiteraard hangt dit samen met het gebruikte algoritme, het type volgsysteem en het klimaat.

Zon-volgsystemen zijn een boek op zich. Deze systemen wordt hier verder niet behandeld.

12.4 Bedrading

In vergelijking met een 230V~ installatie is de bedrading van een 12V installatie veel belangrijker. Dit heeft alles te maken met de verliezen in de bedrading. In hoofdstuk 3 vinden we twee formules: P = U x I en U = I x R.

In de eerste formule kunnen we de tweede formule opnemen door de spanning U te vervangen: P = (I x R) x I = I² x R

Deze formule geeft aan dat het vermogen afhankelijk is van de grootte van de weerstand en het kwadraat van de stroom door de weerstand.

Iedere draad heeft weerstand. En wanneer er stroom door de draad vloeit wordt er vermogen verbruikt. Dit vermogen groeit kwadratisch met de sterkte van de stroom.

De effecten hiervan worden in de volgende beide schema’s weergegeven. Eerste de ideale voorstelling:

12_4_a-Draadweerstand

Een verbruiker van 120W wordt aangesloten op een accu van 12V. Nu verwachten we een stroom van 10A.

Maar als we een te zwakke bedrading kiezen dan wordt de weerstand van de draden te hoog en gebeurt het volgende:

12_4_b-Draadweerstand

De weerstand van de draden is gesymboliseerd in de langwerpige rechthoeken. Deze is aangenomen met 0,05Ω. De weerstand van de verbruiker blijft 1,2Ω net als in het eerste voorbeeld. De totale weerstand is dan 0,05Ω + 1,2Ω + 0,05Ω = 1,3Ω. Als we een accu van 12V belasten met een weerstand van 1,3Ω gaat er een stroom vloeien van I = U : R = 12V : 1,3Ω = 9,23A.

De eerste conclusie is dat: de stroom afneemt van de verwachte 10A naar slechts 9,23A.

De gevolgen daarvan zijn dat elke draad een vermogen van P = I x I x R = 9,23A x 9,23A x 0,05Ω = 4,2W opneemt. Samen verbruiken de draden 8,4W. Dit is een verliespost. Het vermogen wordt omgezet in warmte en gaat verloren.

Wat er bij de verbruiker gebeurt is nog erger: in plaats van de 120W die deze nodig heeft kan hij slechts P = I x I x R = 9,23A x 9,23A x 1,2Ω = 102W verbruiken. Dit is maar liefst 15% minder dan gewenst. Het is mogelijk dat dit te weinig is en dat de verbruiker niet langer in staat is te functioneren.

Het is een interessante oefening om zelf eens de situatie voor een 230V spanningsbron met dezelfde draden door te rekenen. Hier zal ik direct het antwoord geven: indien een 120W verbruiker op 230V wordt aangesloten met draden van 0,05Ω elk, krijgt de gebruiker zelf weliswaar geen 120W maar toch nog steeds 119,95W.

De conclusie is dat een bedrading die in een 230V installatie perfect is, in een 12V installatie absoluut onacceptabel kan zijn.

Natuurlijk is het mogelijk te berekenen hoe dik een draad moet zijn. Voor de geïnteresseerden, de formule hiervoor noemt men de wet van Pouillet:

12_4_c-Draadweerstand

In deze formule is R de weerstand van de draad, L de lengte van de draad, A de dwarsdoorsnede van de draad en ρ de soortelijke weerstand van het materiaal waarvan de draad gemaakt is (ρ wordt uitgesproken als “rho”). Voor koperdraad is de soortelijke weerstand ρ = 0,0000000159 Ohm・meter (L moet in meter worden uitgedrukt en A in vierkante meter). Helaas is de soortelijke weerstand van de meeste materialen afhankelijk van de temperatuur. Bij een hogere temperatuur wordt de soortelijke weerstand ook hoger. Dit leidt tot het effect dat een te dunne draad warm wordt, waardoor de weerstand toeneemt, waardoor het vermogen dat verloren gaat toeneemt, waardoor de draad warmer wordt …. etc. Deze vicieuze cirkel gaat (meest zeer snel) door tot er iets stukgaat.

Dat was een lang en misschien lastig verhaal. De conclusies zijn simpel:

  • Voor verbindingen op 12 of 24V moeten draden gebruikt worden die dik en kort zijn. Dit geldt met name voor de verbinding tussen lader en accu en tussen accu en omvormer. Het is aan te bevelen om deze componenten dicht bij elkaar te zetten.
  • Een 24V installatie zal bij dezelfde kabeldikte veel minder kabelverliezen hebben dan een 12V installatie. Wanneer men dezelfde kabels gebruikt dan zijn de verliezen in een 24V installatie 4 keer minder dan in een 12V installatie. In een 24V installatie kunnen daarom goedkopere kabels gebruikt worden dan in een 12V installatie.
  • Gebruik geen 230V kabels voor 12 of 24V verbindingen.
  • Let op met de aansluiting van zonnepanelen: bij aansluiting op een acculader is er ook sprake van laagspanning. Bijvoorbeeld 18 of 36 volt. Ook hier moeten dikke en korte kabels gebruikt worden.
  • Een laagspanningskabel nooit opgerold gebruiken. Wanneer een kabel opgerold gebruikt wordt kan de warmte niet ontsnappen en zal de kabel zich steeds verder opwarmen tot er iets stukgaat.

Er is een vuistregel voor verbindingen tot 2 meter: de minimum koperen kabeldikte in mm² is gelijk aan de stroomsterkte gedeeld door 3.

Stel men wil een omvormer van 2.400W aan een 12V accu aansluiten. De stroomsterkte in de kabel wordt dan 2.400W/12V = 200A. De kabeldikte is dan minimaal: 200/3 = 66mm².

Een koperen kabel met 70mm² kost ca. 14 euro/meter (okt. 2012).

Stel dat men een omvormer van 2.400W aan een 24V accu wil aansluiten. De stroomsterkte in de kabel wordt dan 2.400W/24V = 100A. De kabeldikte is dan minimaal: 100/3 = 33mm².

Een koperen kabel met 35mm² kost ca. 8 euro/meter (okt. 2012).

De kabeldikte berekent men door: oppervlak = 0,785 x diameter x diameter.

Een massieve kabel met een diameter van 4mm heeft een oppervlakte van 12,5mm².

Een massieve kabel met een diameter van 8mm heeft een oppervlakte van 50mm².

Indien de te overbruggen afstand groter is dan 2 meter is het aan te bevelen om nog dikkere kabels te kiezen dan de vuistregel aangeeft.

Voor installaties waarbij de acculader direct op de panelen wordt aangesloten kunnen de kosten voor de bedrading behoorlijk oplopen. De panelen liggen vaak op een dak, terwijl de accu’s het best ergens op de grond op een relatief koele (15-25 graden) plaats staan.

12.5 Maximale teruglevering per groep

Wanneer er hogere vermogens aan het lichtnet moeten worden geleverd dan kan het zijn dat het maximale vermogen van een groep wordt overschreden. In dit geval moet het teruggeleverde vermogen over meerdere groepen verdeelt worden. Ook moeten er dan meerdere omvormers gebruikt worden.

Een standaard meterkast voor woonhuizen zekert de groepen met 16A. Op het eerste gezicht zou men dus denken dat het maximale vermogen per groep 16A x 230V = 3.680W is. Maar dan is er geen rekening gehouden met de variatie van het lichtnet. Het lichtnet mag een spanningsvariatie hebben van -10% tot +6%. Dat wil zeggen het kan variëren van 207V tot 243,8V. Het maximale vermogen van een groep is dus tussen de 3.312W en 3.900W.

Bij teruglevering moeten we van de onderste grens uitgaan 3.312W.

Omdat het niet verstandig is om de grenzen van een systeem op te zoeken is het veiliger om uit te gaan van 3.000Wp per groep.

12.6 Plaatsing van de panelen

Wanneer een paneel slechts enkele bypassdioden heeft, is het beter om het paneel zo te plaatsen dat de groepen cellen die over een bypassdiode beschikken horizontaal liggen.

Dit omdat bij een schuine plaatsing (de meest gebruikelijke keuze) het vuil zich zal ophopen aan de lagere rand van het paneel. De schaduw van de vervuiling dekt dan vooral cellen af die door één en dezelfde bypassdiode overbrugd worden.

Ook wanneer men de panelen horizontaal wil plaatsen is het beter om de panelen niet helemaal plat te leggen, maar een kleine hoek met de horizon te laten maken. Regenwater, maar vooral ook sneeuw blijft dan minder goed op het paneel liggen.

Browser information:

This website uses CSS3 & HTML5. It is recommended to use a modern browser with at least the following version number:

  • Chrome 29.0
  • Edge 12.0
  • Explorer 11.0
  • Firefox 28.0
  • Safari 9.0
  • Opera 17.0

Problems? please contact me.