Vraag gratis en vrijblijvend offertes

Schaduw op zonnepanelen

Schaduw, het kan niet altijd worden voorkomen dat dakramen, schoorstenen of bomen een schaduw werpen op een PV installatie. Om het rendement van een PV installatie niet te beperken, moet al bij de planning maatregelen worden getroffen om de door schaduw veroorzaakte rendementsverliezen zo laag mogelijk te houden. Daarbij spelen invloedsfactoren zoals de positionering van de PV-panelen, de aaneenschakeling van de panelen en in het bijzonder de keuze van de juiste omvormer een belangrijke rol.

Door rekening te houden met enkele belangrijke planningsregels kunnen deze factoren zo aan de specifieke PV installatie worden aangepast dat het energieaanbod ervan vrijwel volledig kan worden benut.

Schaduw op een PV installatie

Iedere PV-module heeft een individueel vermogenspunt, waarop deze het hoogst mogelijke elektrische vermogen kan afgeven. Dit is het zogenaamde Maximum Power Point (MPP).

De hoogte van dit vermogen hangt vooral af van de kracht van de zonne-instraling. Wanneer afzonderlijke PV-panelen van een string binnen de PV-module in de schaduw komen te liggen, leidt dit tot een aanmerkelijk wijziging van de elektrische eigenschappen. De PV-module heeft nu meerdere vermogenspunten van verschillende kwaliteit.

Op zoek naar zonnepanelen?

Bent u op zoek naar zonnepanelen? Vraag nu gratis en vrijblijvend offertes bij onze zonnepanelen specialisten

Vraag nu!

Schaduw: een bijzondere taak voor de omvormer

Ieder PV omvormer beschikt over een zogenaamde MPP-tracker. Deze zorgt ervoor dat de PV-module altijd op het optimale vermogenspunt wordt gebruikt. Wanneer de PV-module op deze wijze wordt aangestuurd, kan deze het bij een bepaalde zonne-instraling beschikbare vermogen zo goed mogelijk benutten.

Bij omvormers van SMA neemt de OptiTrac-regelaar deze taak voor zijn rekening en zorgt zo voor een optimaal energierendement.

In het hierboven beschreven geval ontstaan twee verschillende vermogenspunten door beschaduwing van afzonderlijke PV-panelen binnen één PV-module. In dit geval moet de omvormer kiezen op welke van deze vermogenspunten, de lokale MPP (MPP) of de algemene MPP (GMPP), de PV-module moet worden geregeld.

Om niet onnodig energie te verliezen bij het zoeken naar het vermogenspunt, bewaken conventionele MPP-trackers alleen hetnabijgelegen vermogenspunt. Daarbij wordt een eventueel alternatief vermogenspunt soms niet waargenomen. Het actuele vermogenvan de PV installatie kan dan duidelijk lager liggen dan deze zou moeten zijn op basis van de beschaduwing.

OptiTrac Global Peak gedraagt zich in dit geval anders. Om ook bij een gedeeltelijk in de schaduw liggende PV installatie altijd het optimale vermogenspunt te vinden, is de beproefde MPP-tracker van de SMA omvormer uitgebreid met een extra functie.

OptiTrac Global Peak kan de PV-module tijdelijk op een grotere afstand van het bekende vermogenspunt regelen. Hierdoor bevindt de omvormer zich op ieder moment op het vermogenspunt met het op dat moment hoogste vermogen en kan zo het energieaanbod van het PV-paneel onder alle omstandigheden volledig benutten.

Het is echter onvermijdelijk dat hierdoor tijdens het zoeken verliezen optreden. De zoekmethode van OptiTrac Global Peak is er echter speciaal op gericht, om in tijden zonder schaduw de verliezen door het zoeken naar een eventueel tweede vermogensmaximum te beperken tot maximaal 0,2 procent.

In bepaalde gevallen kan het zinvol zijn om in PV installaties met langzaam optredend beschaduwing de zoekfrequentie (cyclustijd)individueel aan te passen en te verlagen. Dit verlaagt de zoekverliezen nog verder.

Planning bij gedeeltelijk beschaduwde PV installaties

Om de rendabiliteit van tijdelijk beschaduwde PV installaties niet te beperken, moeten de door schaduw veroorzaakte rendementsverliezen al bij de planning zo laag mogelijk worden gehouden.

Als hulp voor de installatieplanner worden hieronder de belangrijkste regels bij de planning beschreven.

Keuze van het dak gedeelte

Om de energieverliezen bij gedeeltelijke beschaduwde paneelstrings te beperken moet de omvormer in staat worden gesteld om de beschaduwde zonnecellen elektrisch te omzeilen. Zo worden de daarmee parallel geschakelde onbeschaduwde PV-panelen van dezelfde string optimaal benut.

Het toch al verminderde vermogen van de beschaduwde zonnecellen kan in deze tijd niet worden gebruikt. Bij de keuze van het dakgedeelte waarop de PV installatie wordt geplaatst moet er daarom op worden gelet, dat dit gedeelte en daarmee de PV-module niet langdurig in de schaduw komt te liggen en vooral niet op tijden met een hoge zonne-instraling (op het midden van de dag, in de zomermaanden).

U kan speciale simulatieprogramma’s gebruiken om de eigenschappen van de beschaduwing in te schatten (zoals de grootte van het beschaduwde oppervlak en de verandering ervan in de loop van het jaar).

Keuze van de wijze waar op de panelen worden geschakeld

Ook de wijze waarop de panelen van de PV-module aan elkaar zijn geschakeld heeft een grote invloed op het energierendement.

Voordat de installatie wordt aangelegd moet altijd eerst het verloop van de beschaduwing worden geanalyseerd.

Belangrijke karakteristieken voor een PV installatie die gedeeltelijk in de schaduw komt te liggen zijn: Het aandeel van de beschaduwde PV-panelen in verhouding tot de volledige module en de wijzigingen in de schaduw gedurende de tijd.

De volgende aanbevelingen zijn belangrijk voor de omgang met gedeeltelijke beschaduwde PV installaties:

Wanneer slechts enkele panelen en/of slechts een kleine deel van de panelen (bijv. < 10 % van het totale aantal) in de schaduw komen te liggen, kan de schaduw gelijkmatig over de strings worden verdeeld. Aangezien de MPP-spanning zich in een dergelijk geval altijd in de buurt van de nominale MPP-spanning bevindt, is er geen speciale regeling (OptiTrac Global Peak) nodig.
Bij een sterke beschaduwing is het zinvol om de beschaduwde en onbeschaduwde PV-panelen gescheiden te regelen. Hierbij geldt:

- Moduledelen met ongeveer gelijke instraling samenvatten.
- Geen parallelschakeling van strings met verschillende instralingen, maar iedere string voorzien van een aparte MPP-tracker. Hiervoor kunnen vele kleine omvormers worden gebruikt of omvormers met multistringtechnologie.
- Voor de maximalisatie van het energierendement moet OptiTrac Global Peak worden ingezet.

Maar ook bij de hierboven beschreven geringe beschaduwing is de concentratie van beschaduwde PV-panelen op een eigen MPP-tracker een alternatief voor de gelijkmatige verdeling van de schaduw over alle strings. Ook bij de constructie van de installatie is OptiTrac Global Peak nodig wanneer men de rendementsverliezen zo laag mogelijk wil houden.

Keuze van de omvormer

De keuze van de omvormer heeft ook invloed op eventuele rendementsverliezen door schaduw.

Daarom moet er bij de keuze van de omvormer rekening worden gehouden met drie punten:

Omvormers met een groot ingangsbereikkunnen ook bij schaduw en de daardoor veroorzaakte vermindering van de MPP-spanning nog steeds het optimale vermogenspunt instellen.
Omvormers met een regeling van afzonderlijke stringskunnen ook een gedeeltelijk in de schaduw liggende PV-module in de buurt van het optimale rendement regelen en een groot deel van de mogelijke verliezen vermijden.
Om rendementsverliezen door schaduw zo laag mogelijk te houden is het nodig om voor de gedeeltelijk beschaduwde strings een omvormer te gebruiken, waarvan de MPP-tracking het bestaan van meerdere vermogenspuntenkan herkennen (zoals OptiTrac Global Peak).

De door SMA Solar Technology AG ontwikkelde multistringomvormers Sunny Boy 3000TL, 4000TL en 5000TL hebben een breed ingangsbereik en beschikken bovendien over OptiTrac Global Peak, waardoor ze optimaal geschikt zijn voor de meest efficiënte regeling van gedeeltelijk beschaduwde PV installaties. Sinds oktober 2011 zijn ook alle Sunny Boy 2000HF, 2500HF en 3000HF omvormers uitgerust met OptiTrac Global Peak.

OptiTrac Global Peak

OptiTrac Global Peak is een extra functie van de beproefde MPP-tracker OptiTrac en is standaard geactiveerd (vanaf productiedatum 9 juli 2014).

Het zorgt ervoor dat zonnestroominstallaties met gedeeltelijk overschaduwde zonnepanelen toch een maximaal rendement opleveren. Het zorgt dat uit een zonnestroominstallatie met schaduwzones steeds het maximum vermogen wordt gehaald, door een globaal maximum vermogen over de verschillende zones te berekenen. Wanneer de functie aan staat zorgt het voor verliezen in de opbrengst, maar deze zijn nauwelijks meetbaar (minder dan 0.2%).