8 DC/AC-ratio en afkappen

• kWp (kilowattpiek): het nominale vermogen van de panelen onder testomstandigheden: 1.000 W per m² instraling en 25 °C paneeltemperatuur. Zie Rendement, wattpiek en temperatuur.
• kVA (kilovoltampère): het schijnbare wisselstroomvermogen van de omvormer. Op deze pagina behandelen we kVA als gelijk aan kW, een vereenvoudiging.
• DC/AC-ratio: kWp van de panelen gedeeld door kVA van de omvormer. Bij 6 kWp en een omvormer van 5 kVA is de ratio 1,2.
• Afkappen (clipping): leveren de panelen meer dan de omvormer aankan, dan begrenst de omvormer zijn output. Hij verschuift het werkpunt van de panelen, zodat het deel boven die grens niet geproduceerd wordt. Het wordt niet als warmte in het toestel verbrand.
• Overdimensioneren en onderdimensioneren: bij overdimensioneren is de omvormer sterker dan de panelen, bij onderdimensioneren zwakker. Beide komen voor. Stedin raadt installateurs aan de omvormer iets kleiner te kiezen dan het paneelvermogen.

Het opgegeven kWp geldt bij 1.000 W/m² en 25 °C. Panelen halen die waarde wel, op koude heldere dagen zelfs meer, maar zulke pieken duren kort. PVGIS rekent in Utrecht (zuid, 35°) met 19,5 % totaal verlies ten opzichte van instraling x kWp, waarvan 14 % systeemverlies en 5,2 % verlies door temperatuur en lage instraling.

Het gevolg zie je in de uurwaarden van 19 jaar (2005-2023): de hoogste waarde is zo'n 892 W per kWp voor een zuidopstelling en zo'n 640 W per kWp voor een oost-westopstelling. Een omvormer van 1 kVA per kWp werkt in dit model dus nooit op volle toeren. Uurgemiddelden vlakken pieken binnen een uur wel wat af.

Een grotere paneelopstelling vangt bovendien meer energie op aan het begin en het einde van de dag, ook al wordt de output op de zonnigste uren afgekapt (NREL). En voor het net heeft het een voordeel: een kleinere omvormer levert op de zonnigste uren minder piekvermogen terug, juist wanneer de spanning in de straat het hoogst is.

Wij rekenden het uit op PVGIS-uurreeksen voor Utrecht: 19 jaar, 14 % systeemverlies, helling 35°. Zuid: aspect 0°. Oost-westopstelling: gemiddelde van een oost- en een westvlak met gelijk vermogen. Per uur is het geleverde vermogen het kleinste van het geproduceerde vermogen en 1.000 W gedeeld door de ratio, per kWp.

Het verlies loopt veel sneller op dan de ratio. Tot ongeveer 1,3 is het verwaarloosbaar, boven 1,4 wordt het merkbaar.

De berekening gebruikt uurgemiddelden. Korte pieken binnen het uur vallen daardoor weg, zodat het werkelijke afkapverlies iets hoger ligt dan de tabel aangeeft.

Bij ratio 1,5 (zuid) gaat 59 % van de afgekapte energie verloren in april tot en met juni, 10 % in juli en 8 % in augustus. Ook maart telt al mee, met 13 %. In april verlies je zo'n 3,7 % van de maandproductie, in mei 3,2 %, in juli 1,6 % en in december niets. Afkappen gebeurt dus vooral in de koele, heldere lente, niet in de hoogzomer.

Het verlies verschilt ook per jaar. Bij ratio 1,5 ligt het tussen 1,4 % en 2,6 %, naargelang het minst zonnige of zonnigste jaar.

Op zonnige dagen valt een omvormer in sommige straten uit omdat de netspanning boven 253 volt komt. Dat is iets anders dan afkappen: bij afkappen begrenst de omvormer zijn vermogen en blijft hij werken, bij uitval schakelt hij uit en produceert hij even niets. In je productiegrafiek zie je dat als een plotselinge val naar nul, vaak rond het middaguur. Hoe vaak dat in je buurt gebeurt, kun je nagaan met de postcodecheck van je netbeheerder, zie Netcongestie en terugleveren en Storingen en foutcodes.

Een vlakke top in je productiegrafiek kan ook van een ingestelde begrenzing van het terugleververmogen komen, of van een omvormer die door hitte vermogen terugneemt. Bij een oost-westopstelling is de kans op afkappen en op uitval kleiner, omdat de productie over de dag gespreid is.

Een gezin in Tilburg heeft 8 panelen van 435 Wp (3,48 kWp) op een zuidgericht dak (35°).

We gaan uit van zo'n 3.000 kWh opbrengst per jaar (Milieu Centraal, 8 panelen van 435 Wp) en afkappen volgens de tabel in "Wat afkappen kost". Het verlies staat in kWh, niet in euro, want de waarde per kWh verschilt per contract en per gezin.

Een omvormer van 2,7 kW kost dit gezin zo'n 6 kWh per jaar. Pas onder 2,2 kW wordt het verlies groot. ⏱ Vanaf 2027 maken de 25 cent per zelf verbruikte kWh en de rond 1,5 cent per teruggeleverde kWh van die 6 kWh tussen 9 cent en 1,50 euro.

Een gezin in Almere heeft een zuidgericht dak (35°) met plaats voor 7,5 kWp aan panelen. We gaan uit van zo'n 870 kWh per kWp (Milieu Centraal) en dezelfde tabel. Boven 4 kWp raden netbeheerders een driefase-omvormer aan, dus in alle keuzes gaat het om een driefasige omvormer op een aansluiting van 3x25A.

Een omvormer van 5 kVA kost in keuze A zo'n 125 kWh per jaar. Met 5 kWp op dezelfde omvormer lever je zo'n 4.350 kWh. De extra 2,5 kWp leveren dus nog zo'n 2.050 kWh, of 820 kWh per kWp: zo'n 94 % van de gewone opbrengst. Op een oost-westdak (keuze D) past diezelfde 5 kVA zonder verlies. Of een grotere omvormer dat verschil waard is, hangt aan het prijsverschil in je offerte.

Welke verhouding bij jouw dak past, is bij elk huis anders: de richting, de schaduw, wat je later nog wilt bijplaatsen. Een installateur die ter plaatse kijkt, ziet ook hoe ver de meterkast is en welke fase het rustigst is. De MYNRG Check rekent het met jouw gegevens. Je kiest een omvormer voor tien jaar of langer. Doe de MYNRG Check.

• Pieken duren kort. In de PVGIS-uurwaarden van 19 jaar voor Utrecht is de hoogste waarde 892 W per kWp (zuid) en 640 W per kWp (oost-west).
• De eerste 20 % "te kleine" omvormer kost bijna niets. Daarna loopt het verlies snel op.
• Afkappen gebeurt vooral van maart tot en met juni. In de hoogzomer valt het mee.
• Op een oost-westdak past een kleine omvormer bijna zonder verlies. Een omvormer van 5 kVA met 8 kWp in oost-westopstelling kapt niets af. Op een zuiddak met dezelfde ratio is dat 3,3 %.
• Extra panelen op een volle omvormer leveren nog veel. In het voorbeeld van het grotere dak geven de extra 2,5 kWp nog zo'n 94 % van een gewone opbrengst.

• Uurvermogen. PVGIS rekent uit stralingsgegevens het vermogen van een PV-systeem uit, inclusief systeemverliezen (standaard 14 %). Tijdstippen staan in UTC.
• Bijstelling. De uurreeks voor Utrecht geeft zonder bijstelling 1.005 kWh per kWp, de jaarberekening van PVGIS 1.024. Het verschil van 1,8 % komt overeen met het spectrale effect dat de jaarberekening meerekent. Milieu Centraal rekent voor een doorsnee dak met zo'n 870 kWh per kWp; wij gebruiken die waarde in de rekenvoorbeelden en de PVGIS-percentages voor het afkappen. Bij een lagere opbrengst ligt het afkappen eerder iets lager.
• Wat niet is gemodelleerd. Het verschil tussen kVA en kW, het rendement per belasting en de grenzen aan de gelijkstroomzijde (maximale ingangsspanning en -stroom per tracker, zie MPPT en Stringdimensionering). Een ratio onder 1,3 garandeert ook niet dat er nooit afgekapt wordt.
• Opslag. Bij een hybride omvormer kan een batterij een deel van het afgekapte vermogen opvangen, maar alleen als ze op dat moment kan en mag laden. Of dat lukt, hangt ook af van de koppeling. Zie Hybride omvormer en AC- of DC-gekoppeld.

• Stedin, tips voor installateurs
• Netbeheer Nederland, factsheet spanningsproblemen door zonnepanelen
• Milieu Centraal, Kosten en opbrengst zonnepanelen
• NREL, PVWatts Version 5 Manual
• PVGIS 5, handleiding (JRC, Europese Commissie)
• PVGIS, uurwaarden Utrecht zuid 35°