12 December, 2018

 

 
 
 

Vraag gesprek aan

Omvormer voor zonnepanelen

 

In dit artikel schrijven we over een omvormer voor zonnepanelen. Op het internet kom je weinig inhoudelijke informatie over zonnepanelen tegen. Het is altijd simpel: zonnepanelen wekken gelijkstroom op. Deze wordt door omvormers omgezet in wisselstroom. Wisselstroom gebruik je voor huishoudelijke applicaties en kun je weer invoeden op het elektriciteitsnet. Voor de meeste mensen is dat ook meer dan voldoende informatie. Als je geen tijd hebt of zin om je erin te verdiepen, is dat inderdaad ook alles wat je zou moeten weten. Maar het kenniscentrum is niet voor hen die met basisinformatie genoegen nemen. Het is voor mensen die meer willen weten over het soort apparatuur waar ze veel geld voor gaan betalen. 

Er zijn verschillende soorten omvormers voor verschillende toepassingen: omvormen is niet alleen voor PV. Maar daar gaat het hier over: omvormen voor zonnepanelen. Een PV-omvormer, of inverter, converteert de variabele gelijkstroomstroom van een fotovoltaïsche (PV) zonnepaneel naar wisselstroomstroom (AC) die kan worden ingevoerd in een commercieel elektriciteitsnet of gebruikt kan worden door een lokaal off-grid elektrisch netwerk. Dit laatste heet ook wel een stand-alone system. Het is een kritische balans van systeem (BOS) -component in een fotovoltaïsch systeem, waardoor het gebruik van gewone AC-aangedreven apparatuur mogelijk is. Zonne-energie omvormers hebben speciale functies aangepast voor gebruik met fotovoltaïsche arrays, inclusief maximale power point tracking (MPPT) en anti-islanding bescherming. Nogmaals, dit is zeer gedetaileerde informatie. Wees erop voorbereid dat u veel termen gaat horen voor de eerste keer!

 

Binnenkant omvormer

 

Inhoud

• 1 Classification

• 2 Maximum powerpoint tracking

• 3 Micro-omvormers

• 4 Net-gekoppelde omvormers

• 5 Laadregelaars

• 6 Zonne-pomp omvormers

• 7 Markt van omvormers

 

 

Classificatie

 

Omvormers kunnen in drie brede typen worden ingedeeld:

  • 1. Stand-alone omvormers, gebruikt in geïsoleerde systemen waarbij de omvormer zijn gelijkstroom in batterijen opslaad door deze uit fotovoltaïsche arrays te trekken. Veel stand-alone omvormers bevatten ook geïntegreerde batterijladers om de batterij vanuit een AC-bron op te laden, indien deze beschikbaar is. Denk bijvoorbeeld aan een generator. Normaal gesproken onderbeken ze niet hulpprogramma's, en als zodanig zijn er geen anti-eiland beveiligingen nodig.
  • 2. Netgekoppelde omvormers, die de fase met een bijgeleverde sinusgolf aansluiten. Netgekoppelde omvormers zijn ontworpen om automatisch uit te schakelen bij het verlies van de voeding om veiligheidsredenen. Ze bieden geen back-up vermogen tijdens netspanning.
  • 3. Batterij back-up omvormers, ook wel hybride omvormers, zijn speciale omvormers ontworpen om energie te stoppen in batterijen als deze niet nodig is. De batterij laden op via een boordlader en het teveel van energie wordt overgebracht naar het hulpprogramma. Deze omvormers kunnen AC-energie leveren aan geselecteerde belastingen tijdens een netspanning. Ze hebben bescherming tegen anti-eiland.

Hoe werkt een omvormer?

 

Maximum power point tracking

 

PV-omvormers gebruiken maximale power point tracking (MPPT) om de maximale stroom van de PV-array te verkrijgen. Zonnecellen hebben een complexe interactie met zonnestraling, temperatuur en totale weerstand - de omgevingsfactoren. Een niet-lineaire uitvoer-efficiëntie die daaruit komt kan in een I-V-curve worden geplot. Het is het doel van het MPPT-systeem om de uitvoer van de cellen te testen en een weerstand (belasting) te bepalen om maximale vermogen op te wekken voor een gegeven set omstandigheden.

De vulfactor, algemeen bekend als de afkorting FF, is een parameter die, in samenhang met de opencircuitspanning (Voc) en de kortsluitstroom (Isc) van het paneel, de maximale vermogen van een zonnecel bepaalt. De vulfactor is gedefinieerd als de verhouding van de maximale kracht van de zonnecel tot het product van Voc en Isc.

Er zijn drie hoofdsoorten MPPT-algoritmen: storing en observatie, stijgende geleidbaarheid en constante spanning. De eerste twee methoden worden vaak aangeduid als bergklimaatmethoden; zij vertrouwen op de krachtstroom die tegen de spanning wordt opgezet, die naar links van het maximale krachtpunt stijgt en naar rechts weer terug valt.

 

Micro-omvormers

 

Wij bij Mijnzonnepaneelofferte.nl zijn grote fans van alles parallel. Met name micro-omvormers. Wanneer een micro-omvormer in een systeem wordt geïnstalleerd, denkt elk paneel voor zichzelf. De gelijkstroom van de zonnepanelen wordt in een micro-omvormer direct omgezet in wisselstroom. De micro-omvormer is ontworpen om afzonderlijke PV-modules aan te sturen. Het ontwerp maakt de parallelle aansluiting van meerdere onafhankelijke eenheden mogelijk op een modulair niveau.

De voordelen van micro-omvormers zijn onder meer de optimalisatie per paneel, de onafhankelijke werking van elk paneel, plug-and-play installatie, verbeterde installatie en brandveiligheid, geminimaliseerde kosten met systeemontwerp en lage voorraad beheer voor installateurs.

Een studie uit 2011 aan de Appalachian State University meldt dat de individuele geïntegreerde omvormerinstelling ongeveer 20% meer vermogen leverde in onbelemmerde omstandigheden en 27% meer vermogen in schaduwrijke omstandigheden in vergelijking tot string-omvormers. Beide opstellingen gebruikten identieke zonnepanelen.

Een belangrijke tegenhanger van micro-omvormers zijn de optimizersystemen van bijvoorbeeld SolarEdge en Tigo. Dit zijn eveneens parallel geschakelde systemen die gelijke prestaties leveren maar minder kosten. 

 

Micro-omvormer Enphase zonnepanelen   SolarEdge optimizer parallel omvormer systeem

 

Netgekoppelde omvormers

 

Omvormers zijn ontworpen om snel te af te sluiten als er op het net een storing optreedt. Dit is een vereiste dat ervoor zorgt dat in het geval van elektriciteitsuitval, de netgekoppelde omvormer wordt uitgeschakeld. Het voorkomt dat energie die anders vrijkomt een monteur die wordt gestuurd om het stroomnet te repareren kan bedreigen.

Netgekoppelde omvormers die tegenwoordig op de markt beschikbaar zijn, gebruiken een aantal verschillende technologieën. De omvormers kunnen gebruik maken van de nieuwere hoogfrequentransformatoren, conventionele laagfrequentransformatoren of geen transformator. In plaats van rechtstreekse omzetting rechtstreeks op 120 of 240 volt AC, gebruiken hoogfrequentransformatoren een geautomatiseerd meer stappen proces dat de stroom omzet naar hoogfrequentie AC en vervolgens terug naar DC om vervolgens naar de laatste AC uitgangsspanning te gaan. Voor consumentenhuishoudens komen omvormers met daarin transformatoren in Nederland niet meer voor.

Historisch is er bezorgdheid geweest over het feit dat transformatorloze elektrische systemen in het openbaar niet netgekoppeld waren. De bezorgdheid vloeit voort uit het feit dat er geen galvanische isolatie bestaat tussen de gelijkstroom- en AC-schakelingen, waardoor gevaarlijke gelijkstroomfouten aan de AC-kant kunnen worden doorgegeven. Sinds 2005 maken elektro-technische adviesbureau's zich sterk voor transformatorloze (of niet-galvanische) omvormers. De VDE 0126-1-1 en IEC 6210 zijn ook gewijzigd om de veiligheidsmeganismes die nodig zijn voor dergelijke systemen toe te staan ​​en te definiëren. Voornamelijk wordt residuele of grondstroomdetectie gebruikt om mogelijke storingsomstandigheden te detecteren. Er worden ook isolatietests uitgevoerd om DC naar AC scheidingen te waarborgen.

Veel omvormers zijn ontworpen om te worden aangesloten op een hulpprogramma, en zullen niet werken als ze de aanwezigheid van het net niet registreren. Ze bevatten speciale schakelingen die precies overeenkomen met de spanning, frequentie en fase van het net.

 

 

Laadregelaars

 

Een laadregelaar kan gebruikt worden om DC-apparatuur te voorzien van zonnepanelen. De laadregelaar zorgt voor een geregelde DC-uitgang en slaat extra energie op in een batterij op, evenals dat de batterijspanning gecontroleerd wordt om te voorkomen dat de batterij wordt opgeladen. Duurdere apparaten zullen ook het maximale powerpoint tracking volgen. Een omvormer kan worden aangesloten op de uitgang van een laadregelaar om AC-belastingen te kunnen bedienen.

 

Zonnepompomvormers

 

Geavanceerde zonne-pomp omvormers converteren gelijkstroomspanning van de zonnepanelen om naar AC-spanning om de pompen direct aan te drijven zonder de noodzaak van batterijen of andere energieopslag appararatuur. Door gebruik te maken van MPPT (maximale powerpoint tracking) regelen de zonne-pomp omvormers de uitgangsfrequentie om de snelheid van de pompen te regelen en de pompmotor te beschermen tegen schade.

Zonne-pomp omvormers hebben meestal meerdere poorten om de ingang van gelijkstroom door gegenereerde PV-arrays op te vangen. Er is één poort ​​om de uitgang van de wisselstroom te laten verlopen, en een andere poort voor de ingang van een waterstandssensor.

 

Markt

 

Vanaf 2014 bereikte de conversie-efficiëntie voor state-of-the-art omvormers meer dan 98 procent. Terwijl string-omvormers worden gebruikt in residentiële tot middelgrote commerciële PV-systemen, omvatten de centrale omvormers de grote commerciële markten. Het marktaandeel voor centrale en string-omvormers bedraagt ​​ongeveer 50 procent en respectievelijk 48 procent, waardoor minder dan 2 procent voor micro-omvormers of anderszins parallel overblijft. Echter, dat laatste aandeel groeit vooral in Nederland sterk.