OliNo

Duurzame Energie

Resultaten bij gebruik van een optimizer op het schaduwpaneel

Geplaatst door Arie Groenveld in Zonne-energie
Tags:
Geef een reactie

Optimizer zonnepanelenHet is bekend dat de schaduw op een zonnepaneel de opbrengst negatief beïnvloedt van de andere panelen die hiermee in serie staan. Metingen wijzen uit dat het gebruik van één optimizer op het schaduwpaneel een aanzienlijke opbrengstverbetering geeft.

Op de dakkapel van mijn hoekhuis heb ik in maart 2017 drie stuks LG-panelen van 320 Wp geplaatst. De gelijkspanning van de in serie staande panelen werd m.b.v. een 1 kW Omnik omvormer aan het lichtnet gekoppeld. De output wordt met behulp van een Plugwise Circle gemeten die met mijn laptop kan worden uitgelezen.
Optimizer zonnepanelen

De panelen staan onder een hoek van 18 graden, waarbij de schuine kant is gericht op het ZZW. Op de nok van mijn dak bevindt zich boven de zijgevel een schoorsteen, waarvan de schaduw in de zomertijd om 17:10 uur op het dichtstbijzijnde paneel begint te vallen. Vanaf dat moment begint de opbrengst van de string panelen aanzienlijk terug te lopen. Toen ik via Google ontdekte dat er een Tigo TS4-R optimizer in de handel was, besloot ik tot de aanschaf van deze optimizer, die ik parallel aan het schaduwpaneel aansloot en de uitgangen van de optimizer in serie plaatste met de andere twee panelen.
Daarna besloot ik om de opbrengst van de panelen te meten met en zonder optimizer.

Opbrengst met en zonder optimizer

Metingen

De metingen zonder en met optimizer werden verricht in de eerste helft van juli waarin geen gebrek was aan zonneschijn. Er werden 3 metingen verricht, twee met optimizer en een zonder met zo gelijk mogelijke zoncondities zonder bewolking. Elke minuut werd tussen 17:00 uur en 18:10 uur het geproduceerde vermogen van de omvormer gemeten en in een tabel genoteerd.
Met behulp van Excel werden er daarna grafieken van gemaakt.

Uit de metingen zonder optimizer bleek dat het vermogen dat om 17 uur nog 600 Watt is binnen 15 minuten na de aanvang van de schaduw daalde tot minder dan 190 Watt.
Bij gebruik van de optimizer zakte het vermogen op de eerste dag na 12 minuten tot 32 Watt, waarna een herstel optrad tot circa 400 Watt dat geleidelijk minder werd door de ongunstig wordende invalshoek van het zonlicht. Op de tweede meetdag met optimizer was er slechts sprake van een korte dip in het vermogen waarna  ongeveer hetzelfde vermogen werd bereikt als bij de eerste meting.
Uit de door Plugwise gemaakte opbrengstgrafieken blijkt een opbrengstverschil tussen 17 en 19 uur dat in totaal 0,38 kWh bedroeg.

schaduw

Opbrengstverschillen

De verklaring

Afhankelijk van de temperatuur, de hoeveelheid (zon)licht en de invalshoek heeft een zonnepaneel een stroomopbrengst die afhankelijk is van de spanning zoals weergegeven in de bijgaande grafiek.
Het vermogen kan hieruit worden afgeleid en is in dezelfde grafiek ook weergegeven.
Omvormers zijn uitgerust met een MPP-tracker. Deze tracker zoekt het punt op in de grafiek van de zonnepanelen, waarbij bij een bepaalde hoeveelheid zonlicht het maximum vermogen kan worden onttrokken bij een bepaalde spanning.  In de grafiek zal dat punt zich bevinden bij 34 Volt en een stroom van 9 Ampere. Bij 3 panelen in serie ligt dat punt bij 102 Volt en 9 Ampere.Stroom en vermogen PV-paneel
Indien er nu schaduw valt op een van de panelen zal de stroomopbrengst bij dezelfde spanningen in de grafiek aanzienlijk dalen en is de lagere stroom van dat paneel bepalend voor de opbrengst van het totaal. Als er op dat paneel een optimizer is aangesloten, zal deze zich min of meer als een kortsluiting gaan gedragen, waarbij de spanning hierover aanzienlijk terugloopt en de stroom door de string zich weer kan instellen op de oorspronkelijke waarde. De totale spanning over de gehele string wordt hierdoor bepaald door de andere 2 panelen. Het vermogen wordt dan evenredig lager.
De MPP-tracker in de omvormer zal daardoor een nieuw maximum moeten zoeken bij een lagere spanning en de oorspronkelijke stroom. Uit de meetgrafiek blijkt dat het vermogen bij een van de metingen na een tijdelijke daling uitkomt op 2/3 van het oorspronkelijk vermogen. Bij de andere metingen is het optimum wat sneller gevonden.
Dit zou betekenen dat de winst bij gebruik van een optimizer op het schaduwpaneel groter is naarmate er meer panelen in dezelfde string zijn opgenomen.

Conclusie

Uit de metingen blijkt dat een enkele optimizer op een paneel met schaduw winst oplevert voor het vermogen van de string waarin dat paneel is opgenomen. De winst die wordt bereikt is afhankelijk van de duur van de schaduw op dat paneel en ook op het aantal panelen in de string. Hoe groter het aantal panelen, hoe meer winst er zal worden bereikt.
Bij slechts 2 panelen in een string heeft een optimizer weinig zin, omdat er door de spanningsdaling op de optimizer wellicht te weinig spanning overblijft voor het werkgebied waarin de omvormer kan opereren.

4 Reacties to “Resultaten bij gebruik van een optimizer op het schaduwpaneel”

  1. Mike Says:

    Ik zou wel eens willen weten hoeveel de productie van een Tigo TS4-R optimizer is en hoeveel extra energie de optimizer oplevert, zeg per jaar. Door die twee getallen op elkaar te delen krijg je de terug tijd waarna de optimizer “echt” energie gaat terugleveren.

    Het zou me niet verbazen als de deze som “slecht” uit komt, i.e. de “nul-teruglevertijd” is langer dan de verwachte levensduur van de optimizer.

  2. Arie G. Says:

    @ Mike, bedankt voor je kritische vraag.
    Die is niet zo gemakkelijk te beantwoorden. Dit artikel geeft de situatie weer van de opbrengst van 3 panelen. Een optimizer produceert geen energie, maar voorkomt dat de andere panelen hun energie niet kwijt kunnen. De optimizer verlaagt de weerstand van het schaduwpaneel.
    Bij een zonnige zomerdag scheelt me dat 0,38 kWh per dag. Als je uitgaat van 50 dagen per jaar met mooi weer, zou dat 19 kWh extra opleveren.Dat is een winst van € 4. Maar bij een string van 9 panelen is de winst een factor 4 groter. Dan is bij een prijs van € 48 voor de optimizer deze in 3 jaar terugverdiend. E.e.a. is natuurlijk afhankelijk van de duur van de schaduw op het paneel.
    Ik heb overigens geen idee wat de levensduur is van de optimizer. De les van dit artikel is, dat je met één optimizer de invloed van het schaduwpaneel kunt reduceren. Bij een installatie met Solar Edge panelen en omvormer wordt elk paneel in de string voorzien van een optimizer.

  3. Martien Vogelezang Says:

    Hallo Arie,

    Mooi experiment. Ik vraag me af hoe en hoe snel en efficiënt de optimizer werkt,
    om de volgende situatie in te kunnen schatten:
    Een zonnedak dat slagschaduw krijgt van een draaiende windmolen : wat doet de optimizer, regelt hij het optimaal in, wordt hij overbelast of zijn de periodes – ik denk tienden van seconden – van schaduw te kort om enige indruk of effect te te veroorzaken?
    Ik hoor graag of daar onderzoeken van en ervaringen mee zijn.
    Groeten, Martien

  4. Arie G. Says:

    Hallo Martien,
    Dat is moeilijk in te schatten. Het hangt ook wel af van de afstand van de molen t.o.v. de panelen. Hoe verder het object is dat schaduw veroorzaakt des te minder scherp is het schaduwbeeld. Juist bij een scherpe schaduw op een of meer panelen krijg je opbrengstverlies. Een MMP-tracker van een omvormer zal niet snel reageren. Ik verwacht dat schaduw van een draaiende windmolen te vergelijken is met een iets minder scherp zonlicht dat je krijgt bij lichte sluierbewolking.
    Misschien moet je eens bij stil zonnig weer en stilstaande molen het vermogen opnemen en dat vergelijken bij zonnig weer en een draaiende molen, wel op ongeveer hetzelfde uur in de dag en hooguit een paar dagen verschil i.v.m. de hoek van het zonlicht op de panelen.

Geef een reactie

WP Theme & Icons by N.Design Studio
Gebruiksvoorschriften | Privacybeleid Adverteren Entries RSS Comments RSS Log in