Zonnepanelen op een zuidoostdak: opbrengst, schaduw en omvormerkeuze
Een klant vraagt een offerte voor zonnepanelen op zijn rijtjeswoning. Het dak ligt op het zuidoosten met een hellingshoek van 35°, en er passen veertien panelen van 415 Wp op. De woning heeft een 3-fase aansluiting van 3×25 A, een jaarverbruik van 3 800 kWh en in de groepenkast is nog één vrije eindgroep. De leverancier stelt een 1-fase omvormer van 3 600 W voor. Tussen 16:00 en 18:00 valt de schaduw van de schoorsteen op de drie meest rechtse panelen. De omvormer komt in de berging, ongeveer 12 m kabel vanaf de meterkast. De klant wil weten wat de panelen per jaar opleveren bij een stroomprijs van € 0,28 per kWh, of hij de schaduw kan oplossen en of de omvormer niet te klein is. Je rekent met de vuistregel 0,85 kWh per Wp per jaar voor een dak op het zuiden met 35° helling; voor zuidoost houd je 5 % minder aan. De klant wil geen concessies aan de veiligheid en vraagt ook naar de aansluiting in de meterkast.
1. Bereken de verwachte jaaropbrengst en de jaarlijkse besparing, nog zonder schaduwverlies. Laat de tussenstappen zien.
Read the worked answer
Stap 1: totaal vermogen. 14 × 415 Wp = 5 810 Wp.
Stap 2: vuistregel zuid. 5 810 × 0,85 = 4 938,5 kWh per jaar.
Stap 3: correctie zuidoost. 5 % minder: 4 938,5 × 0,95 = 4 691,6 kWh, afgerond 4 692 kWh per jaar.
Stap 4: besparing. 4 692 × € 0,28 = € 1 313,80 per jaar.
Beoordeling. De jaaropbrengst van 4 692 kWh is groter dan het verbruik van 3 800 kWh. De klant gebruikt dus een groot deel zelf en levert de rest terug. Benadruk dat dit een gemiddelde is: in een zonnig jaar valt het hoger uit, in een jaar met veel bewolking lager. Het schaduwverlies van de schoorsteen zit hier nog niet in; dat komt er dus nog vanaf. Zeg niet dat de klant 'bijna gratis' stroom heeft: de terugverdientijd hangt af van de investering en van wat de teruglevering nog oplevert.
2. De klant wil de schaduw van de schoorsteen aanpakken. Leg uit waarom één beschaduwd paneel meer kost dan alleen dat paneel, en geef twee oplossingen.
Read the worked answer
Waarom het erger is dan één paneel. Panelen in een string staan in serie. De stroom door de hele string is gelijk aan de stroom van het zwakste paneel. Zakt één paneel weg door schaduw, dan zakt de hele string mee. Bypass-diodes beperken het verlies, maar dan valt een deel van de string (ongeveer een derde per diode) in die uren uit.
Rekenvoorbeeld. Drie van de veertien panelen is 3 × 415 = 1 245 Wp, dus ongeveer 21 % van het dak. In de uren met schaduw kan het verlies groter zijn dan die 21 %, omdat de rest van de string mee omlaag gaat.
Oplossing 1: optimizers of micro-omvormers. Op de drie beschaduwde panelen. Elk paneel regelt dan zijn eigen werkpunt en de rest van de string houdt zijn opbrengst. Micro-omvormers werken ook bij volledige schaduw, maar zijn duurder.
Oplossing 2: aparte string op een eigen MPPT. Zet de drie panelen in een eigen string met een aparte ingang van de omvormer, of verplaats panelen naar het minder beschaduwde deel van het dak.
Advies. Vraag de klant of hij de schoorsteen kan verplaatsen of inkorten; dat is vaak goedkoper dan elektronica. Reken de drie opties door en laat de klant kiezen op basis van meeropbrengst per geïnvesteerde euro.
3. Beoordeel de voorgestelde omvormer van 3 600 W en de aansluiting in de meterkast. Onderbouw met een berekening.
Read the worked answer
Verhouding DC/AC. 5 810 Wp / 3 600 W = 1,61. Dat is te hoog. Een gangbare verhouding ligt rond 1,1 tot 1,2; bij 1,61 topt de omvormer op zonnige, koele dagen af (clipping) en verlies je opbrengst. Bovendien levert een paneel bij koud weer en reflectie tijdelijk meer dan zijn Wp-waarde, waardoor de omvormer nog eerder aftopt.
Advies. Kies een 3-fase omvormer van 4 000 tot 5 000 W, bijvoorbeeld 4 000 W (verhouding 1,45) of 5 000 W (1,16). Bij een 3-fase aansluiting van 3×25 A past dat prima en verdeelt de omvormer zijn vermogen over de drie fasen.
Aansluiting in de meterkast. Een 1-fase omvormer van 3 600 W vraagt ongeveer 15,7 A en moet op een eigen eindgroep, niet samen met verbruikers. De vrije groep kan worden gebruikt, maar dan is de kast vol en is er geen ruimte meer voor een 3-fase omvormer.
Veiligheid en procedure. Groep achter 30 mA-aardlek, aparte groep en de installatie aanmelden bij de netbeheerder. Leg de klant uit dat de omvormer ook spanning voert als de zon schijnt, dus altijd eerst de DC-zijde scheiden bij werkzaamheden.