TIGO optimizers voor een optimaal PV rendement-Twente Zon

TIGO optimizers

Voor mono- en polykristallijne zonnepanelen

Zonnepanelen leveren gelijkstroom (DC). De opgewekte spanning is vooral afhankelijk van de temperatuur, de opgewekte stroomsterkte is evenredig met de intensiteit van het zonlicht. In een PV-systeem gebruikt men serieschakeling om tot hogere spanningen te komen. In één serieketen is de stroomsterkte voor alle delen ervan dezelfde. Bij schaduw op een deel van de serieketen, blokkeert de stroomsterkte en daalt het rendement exponentieel. Hiervoor zijn twee oplossingen: optimizers en micro-omvormers.

NB. Om verwarring te voorkomen plaatsen we hier graag de volgende opmerking: Solar Frontier CIS dunne film zonnepanelen presteren ook goed bij schaduw. Daardoor hebben deze zonnepanelen GEEN optimizers nodig. (voor de ‘niet-ingewijden’: De panelen van Solar Frontier zijn af fabriek al powerized)

Wat is een optimizer?

Elektrisch vermogen is opgebouwd uit spanning en stroomsterkte. Met de ontwikkeling van de vermogenselektronica is het mogelijk geworden om vermogen in gelijkstroom om te vormen naar een andere spanning en stroomsterkte en dit met een zéér hoge efficiëntie (minder dan 1% verlies). Vergelijk het met een transformator uit de wisselspanning die structureel veel grotere verliezen kent en nooit ingezet kan worden voor gelijkstroom.

Een optimizer is dus niet meer dan een omvormer op gelijkstroomniveau. Ze vervangen de serieschakeling van de zonnepanelen omdat hun uitgangen met elkaar in serie staan. Door dezelfde stroomsterkte voor alle optimizers te kiezen, draagt elke optimizer dus bij tot een hogere spanning van de kring. Een zonnepaneel dat volledig in de schaduw ligt, zal dus nauwelijks bijdragen tot een hogere spanning van de serieketen, maar blokkeert het geheel niet langer.

Een klassieke omvormer blijft nodig in een PV-systeem met optimizers. De configuratie van de panelen met de omvormer is in grote mate dezelfde, maar let vooral op de maximale spanning per string in de winter.

Voordelen van de optimizer

Met optimizers worden opstellingen mogelijk die met een klassieke omvormer niet rendabel zijn:

  1. Combineren van verschillende merken panelen in één string
  2. Combineren van verschillende hellingshoeken in één string
  3. Combineren van verschillende oriënteringen in één string
  4. Deelschaduw
  5. Parallelschakeling van ongelijke serieketens

Het effect van optimizers

1. Combineren van verschillende merken panelen in één string
Met optimizers kan je in één string zonnepanelen combineren die verschillen in elektrische eigenschappen. De enige beperking is dat alle optimizers van hetzelfde type moeten zijn. De optimizers filteren als het ware de mismatch weg, dus ook al zijn alle panelen van hetzelfde type dan is deze eigenschap op zich al voldoende om het geringe energieverlies in de DC-DC conversie goed te maken. Onthoud dat 250 Wp van het ene zonnepaneel niet altijd gelijk is aan 250 Wp van het andere paneel en dat bij een installatie zonder optimizers het zwakste zonnepaneel voor de stroomsterkte het vermogen van de overige panelen naar beneden trekt.

2. Combineren van verschillende hellingshoeken in één string
Verschillen in hellingshoek beïnvloeden de hoeveelheid licht dat op de zonnepanelen valt. Hoe rechter deze hoek (90 graden dus t.o.v. de zonnestralen) hoe hoger het rendement bij direcht zonlicht. Bij diffuus zonlicht is een hoek van nul graden t.o.v. de horizon het beste. Daarom gaan zg. trackers platliggen op bewolkte dagen. Bij een vaste opstelling is de ideale hellingshoek een compromis op lange termijn tussen direct en indirecte instraling.

3. Combineren van verschillende oriënteringen in één string
De typische dagopbrengst van een PV-systeem op een zonnige dag heeft de bekende klokvorm. Door panelen te oriënteren naar het oosten, zuiden én westen wordt deze klokvorm breder en iets platter. Je blijft dan ook veel langer in het hogere efficiëntiebereik van de omvormer werken. Een klassieke stringomvormer heeft immers een bepaald MPP-bereik voor de aangeleverde spanning, maar ook de verhouding tussen het totaal aangeleverde vermogen en het maximale vermogen speelt een rol in de efficiëntiegraad van de omvormer. Door ’s ochtends sneller hogere vermogens aan te leveren en deze in de late namiddag langer aan te houden, verhoogt dus het rendement van de omvormer.

4. Deelschaduw
Leg nooit zonnepanelen op plaatsen waar ook in de lente en zomermaanden nauwelijks direct zonlicht valt. Blijft de schaduw beperkt dan haal je met optimizers het maximum aantal kWh uit deze plekken. Het goede aan TIGO optimizers is dat je niet verplicht bent om alle panelen van optimizers te voorzien. Zorg voor een evenredige verhouding van panelen die optimizers nodig hebben en panelen die altijd in de zon liggen.

5. Parallelschakeling van ongelijke serieketens
Bij parallelschakeling dient de spanning van elke serieketen gelijk te zijn. Bij een stringomvormer ben je dan verplicht om een identiek aantal panelen te hebben voor elke string die deel uitmaakt van de parallelschakeling. Met TIGO optimizers kan je een verschil in spanning tot 25% wegwerken en is parallelschakeling van ongelijke aantallen panelen dus wél mogelijk.

Zonnepanelen verschillend georienteerd

Vergelijking met micro-omvormers

Optimizers hebben, net zoals micro-omvormers en klassieke stringomvormers, een bepaald werkingsbereik voor stroomsterkte en spanning. Voor TIGO is het opvallend dat alle mogelijke zonnepanelen van optimizers voorzien kunnen worden, dus ook bijvoorbeeld hoge rendementspanelen of CIS-panelen.

Omdat bij optimizers de aparte stringomvormer instaat voor de DC-AC conversie, gebeurt deze omzetting duidelijk efficiënter doordat de structurele verliezen lager zijn. Ook de kabelverliezen (P= I².R) vallen duidelijk lager uit in een systeem met één omvormer.

Micro-omvormers hebben meestal geen geïntegreerde netontkoppeling. Een externe netontkoppeling is behoorlijk duur en vraagt extra plaats in de verdeelkast. Het weglaten ervan is ronduit gevaarlijk.

Optimizers bevatten veel minder componenten dan micro-omvormers en zijn dus betrouwbaarder. In het onwaarschijnlijke geval dat een optimizer ophoudt te werken, blijft de string actief dankzij de serieschakeling van de optimizers onderling.

Een extra kostenvoordeel is mogelijk voor zonnepaneeltypes die passen op de DUAL-optimizers. Deze hebben twee ingangen en zijn aansluibaar op één of twee panelen. Toch zal de optimalizering en communicatie individueel per paneel gebeuren. Een DUAL-optimizer bestaat dus uit twee optimizers in één behuizing.

TIGO optimizer materiaal

Communicatie en het internet portal

Het TIGO systeem maakt gebruik van een lokaal draadloos netwerk dat door het systeem zelf opgezet wordt. Dit is de taak van de gateway die centraal gemonteerd wordt, best onder één van de panelen. Een 4-aderige datakabel tussen de gateway en de maximizer managment unit (MMU) is verplicht. De MMU heeft permantente voeding nodig, de gateway niet. Het is de MMU die met een RJ45 datastekker verbinding maakt met de router.

Een gateway heeft ca. 15m bereik in open lucht. De optimizers kunnen tegelijkertijd met de gateway communiceren, wat duidelijk sneller is dan communicatie via de bekabeling. Optimizers hebben ook de mogelijkheid om gegevens door te sturen van een optimizer die buiten het bereik van de gateway ligt. Zijn er meerdere gateways in één systeem ingezet, dan worden deze doorgelust.

Via de portal is een visualisering op moduleniveau mogelijk van de volgende parameters:

  • Vermogen (gelijkstroom)
  • Spanning
  • Stroomsterkte
  • Signaalsterkte (RSSI)

Daarnaast zijn ook het totaal aangeleverde vermogen aan de omvormer (gelijkstroom) en (beperkte) historische data beschikbaar. Erg leuk is het filmpje dat de hele dag weergeeft en de kleurverschillen onderling als er panelen op een bepaald ogenblik in de schaduw liggen.

TIGO internet portal power

PV SAFE

Met een druk op de PV SAFE knop op de maximizer managment unit (MMU) worden de panelen ontkoppeld. De overblijvende spanning is dan beperkt tot de openklemspanning van één paneel. De PV SAFE functie kan ook geactiveerd worden via de portal van TIGO. Het is dus mogelijk om via het internet de panelen te ontkoppelen. Om te heractiveren volstaat een commando op de MMU. Een bijkomende beveiliging die TIGO heeft, is de automatische ontkoppeling van panelen die plots kortsluiten of een te hoge spanning geven.

Stel hier uw vraag