Serie, Parallel, of toch Optimizers?

  • Geplaatst op
  • Door Solar Bouwmarkt
  • 1
Serie, Parallel, of toch Optimizers?

Een veel besproken onderwerp, en niet onterecht. Hiermee maak je namelijk het verschil tussen een goede of een 'hele goede' zonnepanelen installatie. Maar er bestaan meer misverstanden over dan over welk ander onderwerp dan ook. Laten we het eens rustig op rij zetten.

Serieschakeling
SerieelEen serieel geschakeld systeem noemen we ook wel een string systeem. Een serieel geschakeld systeem is van oudsher het meest gebruikte systeem. De meeste zonnepanelen geven maar een beperkte spanning (ongeveer 30 a 40 Volt). Dat is niet voldoende om een grote omvormer te laten opstarten. Daarentegen geven dezelfde panelen best een hoge stroom af (bijna 10 ampère). Deze hoge stroom in combinatie met de lage spanning, geeft veel verlies in de bekabeling, of we moeten veel dikkere (en dus ook duurdere) kabels gaan gebruiken. Een eenvoudige oplossing was om de panelen in serie te zetten. De spanning telt op, de stroom blijft gelijk.

 

Niet op het dak
Laten we eerst dit mistverstand uit de weg ruimen. Zonnepanelen parallel aansluiten op een centrale omvormer kan niet! Als we een centrale omvormer zoals die van SMA, Growatt, Omnik, enz.. gebruiken moeten de panelen in serie geschakeld worden om de opstartspanning van de omvormer te bereiken.

 

Voordelen van een serieel geschakeld systeem
Het grote voordeel zit 'm in de eenvoud. Je klikt de pluggen van de zonnepanelen in elkaar, sluit ze aan op een centrale omvormer en je bent klaar. Qua kosten ben je zeker het voordeligste uit.  Laten we vooral niet uit het oog verliezen dat een lage aanschafprijs een zwaarwegend voordeel kan zijn.

 

Nadelen van een serieel geschakeld systeem
ScaduwNadelen zijn er helaas iets meer dan voordelen. Het belangrijkste nadeel is dat in een serieschakeling de zwakste schakel leidend is voor de hele string. Dat betekent dat wanneer er één zonnepaneel minder vermogen levert dan de anderen, deze hier allemaal last van hebben. Wanneer een deel, of zelfs maar één van de panelen een deel van de dag in de schaduw liggen is een serieel geschakeld systeem niet verstandig.

 

Maar er is meer aan de hand met de string systemen. Een string systeem kan uitvallen, en daardoor niets meer, of te weinig opbrengen door een aantal factoren. Valt de centrale omvormer uit, dan brengt het niets op. Valt er één paneel uit, dan loopt de stroom niet meer rond en levert het systeem niets meer op. Beschadigd er ergens een MC4 plug of wordt deze vochtig, dan gaat het systeem in error en levert het niets meer op. Er zijn veel onderdelen in het systeem die een ‘single point of failure’ blijken; als er een klein dingetje fout gaat, valt het hele systeem uit.

 

Eén van die ‘single point of failure’s’ is de omvormer. Deze neemt een prominente plaats in huis in en kent enkele nadelen zoals bijgeluiden. De omvormer zal na 12-15 jaar aan vervanging toe zijn omdat deze simpelweg stuk gaat. Reken deze vervanging, of de prijs van een garantieverlenging, mee in je berekeningen over kosten en baten...

 

Een ander nadeel is het inzicht via de monitoring app. Je hebt alleen inzicht op de opbrengst van het hele systeem, dus je kan niet per zonnepaneel zien wat er gebeurt. Is er iets mis met één paneel waardoor het hele systeem slecht presteert, dan heb je dat niet direct in de gaten.

 

En dan nog iets dat iedereen verzwijgt: veiligheid!
DangerDie zonnepanelen zien er onschuldig uit en dat zijn ze ook. 30 á 40 Volt is niet eng. Maar wanneer je 12 zonnepanelen aan elkaar knoopt heb je ineens 300 á 400 volt en dat is levensgevaarlijk! Gelijkspanning kan al dodelijk zijn bij 110 Volt. En het meest vervelende: er zit geen zekering tussen. De spanning zakt pas als de zon onder gaat! Lees vooral onze blog over veilig werken. Daar laten we je in een filmpje zien wat er gebeurt als je kortsluiting maakt met vier zonnepanelen…

 

Maar wat is dan een parallel geschakeld systeem?
Parallel
Een parallel geschakeld systeem is een systeem met Micro Omvormers zoals van het merk Enphase.
Achter ieder zonnepaneel plaats je een micro-omvormer die van de 30 a 40 Volt van het zonnepanel direct 230 Volt wisselspanning maakt. Deze Micro-omvormers verbind je parallel aan elkaar op een verzamelkabel waar 230 Volt op staat. De spanning blijft gelijk, de stroom telt op met iedere nieuwe Micro die je aansluit.

 

Voordelen
Ieder paneel kan zijn vermogen kwijt. Schaduw, vervuiling of defecten hebben geen invloed op de rest van het systeem. Gaat er een paneel stuk, dan blijven de andere panelen maximaal leveren. Gaat er een Micro omvormer stuk, dan blijven de andere micro’s gewoon hun werk doen. Er is geen ‘single point of failure’ in een systeem met micro omvormers.

 

Er hangt geen grote, centrale omvormer in huis. Er hangt slechts een klein kastje, ter grootte van een router, in de meterkast t.b.v. de monitoring. Het systeem is in huis dus nagenoeg onzichtbaar en heeft geen nadelen zoals bijgeluiden. 

 

De opbrengst is altijd hoger dan dat van een serieel geschakeld systeem. Zonnepanelen hebben vaak een positieve afwijking in vermogen. Dat gaat in een string systeem verloren door de zwakste schakel, maar in een parallel geschakeld systeem ‘oogst’ je deze afwijking en die levert ongeveer 3% extra rendement. Daarnaast gaan micro omvormers al bij een lagere spanning aan. ’s Ochtend start het systeem eerder op en ’s avonds gaat het later uit. Ook iedere donkere winterdag weten de micro’s er nog iets van te maken. Al met al levert ook dat een paar procent meer rendement. In de praktijk zien we dat een systeem met Enphase Micro’s ongeveer 10% meer rendement maakt dan een string-systeem.

 

MonitoringIn de monitoring app heb je direct inzicht in de prestaties van het systeem, maar ook in de prestaties van ieder afzonderlijk zonnepaneel. Een defect of probleem is dus razendsnel inzichtelijk en zo mis je geen opbrengst.

 

Qua veiligheid zit het wel goed. De gelijkspanning loopt nooit hoger op dan een veilige 40 Volt. Een veel gehoorde opmerking is: ‘maar dan loopt er een kabel met 230 volt over mijn dak’. Diegene die dat zegt heeft blijkbaar niet in de gaten dat er bij een stringsysteem veel gevaarlijkere spanning over zijn dak loopt. Bovendien is de kabel waar de micro omvormers aan zitten gezekerd in de meterkast. Dus als er iets mis zou gaan vliegt de zekering eruit en is alles spanningsvrij en 100% veilig.

 

Later uitbreiden is ook uiterst eenvoudig. Je kan een systeem onbeperkt uitbreiden met meer panelen van hetzelfde of andere types en meer micro omvormers.

Niet voor niets kiezen bijna alle woningbouwverenigingen voor micro-omvormers als ze hun huurwoningen van zonnepanelen voorzien.

 

Nadelen

Kwetsbaarheid van de ‘vele’ elektronische onderdelen op het dak is een vaak gehoord argument om niet te kiezen voor micro-omvormers. Bij Solar Bouwmarkt vinden wij deze info achterhaald. In de praktijk blijkt, dat de micro omvormers uit veel minder onderdelen bestaan dan een string-omvormer en dat een micro-omvormers van bijvoorbeeld Enphase oerdegelijk zijn. Dit komt door de gebruikte semi-conductor technologie. Met een uitval ratio van 1 op 4000 blijkt deze techniek vele malen betrouwbaarder dan welke andere techniek dan ook.


We hebben lang gezocht en kunnen eigenlijk maar één nadeel noemen: de prijs is iets hoger dan dat van een serieel geschakeld systeem. En laten we eerlijk zijn: prijs is voor veel mensen een belangrijke factor.

Reken wel eerlijk; Micro’s gaan 25 jaar mee en je krijgt van de fabrikant 20 jaar garantie. Je koopt dus een onderhoudsvrij systeem. Bij ieder ander systeem moet je over een jaar of 12 de omvormer vervangen. Voor een eerlijk prijsvergelijk moet je dus wel een extra omvormer of garantie-verlenging optellen bij de prijs van een serieel- of optimizer systeem. Ben je een lange termijn planner en wil je iets moois kopen, dan is het zeker het overwegen waard om uit te rekenen wat een systeem met Enphase Micro omvormers kost.

 

En dan zijn er ook nog Optimizers. Dat is parallel, of toch niet???
Laat ik even beginnen met zeggen dat ik optimizer-systemen briljant vind!
Maar laten we wel eerlijk blijven en de verkopers die het verkopen als een parallel geschakeld systeem eens uitleggen hoe het nou echt zit.

 

OptimizersOptimizers vormer een serieschakeling en aan het einde van de serie hangt een centrale omvormer! Dat is dus een serieel geschakeld systeem…

Maar waarom wordt er dan zo hardnekkig over een parallel geschakeld systeem gesproken? Dat komt omdat optimizers bijna hetzelfde voordeel hebben als de ‘echte’ parallelle systemen met micro-omvormers: schaduw, vervuiling of defecte panelen hebben geen invloed op de rest van het systeem. Het nadeel van de ‘zwakste schakel’ in een string systeem wordt opgeheven door de optimizers. Dat doen deze vernuftige apparaatjes door te spelen met de spanning van het zonnepaneel. Daalt het vermogen ten opzichte van de andere panelen? Dan laat de optimizer de spanning mee dalen. Hierdoor kan de stroom blijven lopen. Eenvoudige natuurkunde en briljant door eenvoud! Het werkt ook nog eens verdraaid goed.

 

Voordelen
Het grootste voordeel is eigenlijk al genoemd. Alle zonnepanelen geven hun maximale rendement. Het is natuurlijk niet zo dat de optimizer er meer vermogen uit kan halen dan de zon erin stopt, zoals ik een verkoper wel eens heb horen vertellen…

 

De opbrengst is hierdoor meestal iets hoger dan bij een serieel geschakeld systeem doordat de positieve afwijkingen van de panelen worden ‘geoogst’. We moeten wel eerlijk zijn dat deze afwijkingen, zeker bij de duurdere panelen, steeds kleiner worden

 

In de monitoring app heb je direct inzicht in de prestaties van het systeem, maar ook in de prestaties van ieder afzonderlijk zonnepaneel. Een defect of probleem is dus razendsnel inzichtelijk en zo mis je geen opbrengst.

 

Qua veiligheid is er veel verbeterd ten opzicht van een string systeem. De optimizers geven een veilige spanning van 1 Volt totdat de omvormer ze een commando geeft dat ze mogen starten. Vanaf dat moment loopt er een hoge stringspanning door de bekabeling. Bij installatie en geplande werkzaamheden kunnen we spreken over ‘safe DC’.

 

Nadelen
Ook in een systeem met optimizers is er een ‘single point of failure’; de omvormer. Deze zal toch een keer stuk gaan en vervangen moeten worden. Reken dus eerlijk en neem de prijs van garantie-verlenging mee in je kosten-baten analyse.

Op het gebied van systeemontwerp zijn er wat eenvoudige regels waar je je aan moet houden. Let op de minimale en maximale aantal optimizers in en string.

 

De optimizers gebruiken een deel(tje) van de stroom die het zonnepaneel opbrengt en de centrale omvormer heeft een flinke opstartspanning nodig. Hierdoor zal een systeem met optimizers nooit hetzelfde rendement halen als een systeem met micro-omvormers.

 

Safe DC geldt alleen voor geplande werkzaamheden. Wanneer er op een zonnige dag om wat voor reden dan ook per ongeluk iets met de kabels of stekkers gebeurt is er nog steeds een zeer hoge en levensgevaarlijke spanning.

 

 

Conclusie
Serieel, parallel, of optimizers, ze hebben ieder hun voor en nadelen.

Is prijs de belangrijkste factor, dan ben je waarschijnlijk het beste af met een string omvormer.
Ben je iemand die graag kwaliteit koopt, dan kies je voor een micro-omvormer systeem en met optimizers bewandel je de gulden middenweg.
Beslis niet te snel! Leg de opties naast elkaar en maak voor ieder systeem een eerlijke kosten-bate analyse waarin je de garantie-verlenging of vervanging van omvormers meeneemt en ook het hogere rendement van optimizers of micro-omvormers niet vergeet mee te rekenen.

 

Wil je meer weten? De experts van Solar Bouwmarkt staan altijd voor je klaar met een eerlijk advies.

 

Reacties

  1. Jan de Vaan Jan de Vaan

    Vraag: Hoe kun je de micro omvormers zo opstellen dat er krachtstroom / 3 fase stroom uit komt?
    Ik heb reeds een 3 fase kabel tussen de meterkast en de plaats van de opstelling liggen.

    Antwoord van de Enphase expert: Als je de micro's aansluit op verschillende fase's kopiëren ze de sinus uit het net. Hierdoor ontstaat tussen de fase en de nul 230V en tussen de verschillende fases 400V. Je kan dus eigenlijk elk denkbaar systeem ontwerpen met deze micro's.

Laat een reactie achter
* Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd.
* Verplichte velden