8DC/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. In dit hoofdstuk 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. De omvormer verschuift het werkpunt van de panelen, zodat het energiedeel 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 zijn volgens Fluvius aanvaardbaar. Bespreek de keuze met een erkende installateur.

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 Gent (zuid, 35°) met 19,7 % totaal verlies ten opzichte van instraling × kWp, waarvan 14 % systeemverlies en 5,4 % verlies door temperatuur en lage instraling.

Het gevolg zie je in de uurwaarden van 19 jaar (2005-2023): de hoogste waarde is ca. 911 W per kWp voor een zuidopstelling en ca. 666 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 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).

Rekenvoorbeeld op PVGIS-uurreeksen voor Gent, 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. De uurwaarden zijn herschaald naar onze standaardopbrengst: 1.050 kWh per kWp (zuid) en 900 kWh per kWp (oost-westopstelling).

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, vooral bij lage ratio's.

Bij ratio 1,5 (zuid) gaat 55,6 % van de afgekapte energie verloren in april tot en met juni, 9,9 % in juli en 8,6 % in augustus. In april verlies je dan ca. 4,3 % van de maandproductie, in mei 3,7 %, in juli 1,9 % en in december niets. Afkappen gebeurt dus vooral in de lente, niet in de hoogzomer.

Het verlies verschilt ook per jaar. Bij ratio 1,5 ligt het tussen 1,75 % en 2,99 %, naargelang het zonnigste of minst zonnige jaar.

⏱ Op een eenfase-aansluiting mag het totale productievermogen van alle omvormers maximaal 5 kVA zijn (Fluvius, zie Eenfase of driefase). Die grens geldt voor het wisselstroomvermogen van de omvormer, niet voor het aantal kWp. Met een hogere ratio kun je binnen die grens toch meer panelen plaatsen. Synergrid raadt boven 3,6 kVA wel sterk een driefase-aansluiting aan.

⏱ Enkele grenzen per omvormervermogen (Fluvius): - Een omvormer die enkel een batterij bedient, telt niet mee als hij bij Synergrid onder "Energy storage" staat. Een hybride omvormer telt wel mee (zie Hybride omvormer). Laadpunten tellen niet mee, tenzij ze terugleveren aan het net. - Boven 10 kVA aan omvormers registreer je je als zelfstandige als je een injectievergoeding wilt. - Boven 25 kVA is een netstudie verplicht.

Het omvormervermogen bepaalt dus de regels, niet het kWp.

Vlaanderen.be vermeldt dat omvormers op dagen met veel zonneproductie kunnen uitvallen om overbelasting van panelen en net te vermijden. Fluvius noemt als oorzaak onder meer een te hoge spanning op het net of in de binneninstallatie (zie Storingen en foutcodes). Dat is iets anders dan afkappen: bij afkappen begrenst de omvormer zijn vermogen, bij uitval schakelt hij uit. Een vlakke top in je productiegrafiek kan ook van een ingestelde injectiebeperking komen, of van een omvormer die door hitte vermogen terugneemt. Bij oost-westopstellingen is de kans op overbelasting van de omvormer volgens Fluvius kleiner.

Gezin in Gent met 7 panelen van 460 Wp (3,22 kWp), zuidgericht dak (35°).

Aannames: opbrengst 1.050 kWh per kWp, dus ca. 3.380 kWh per jaar; afkappen volgens de tabel in 'Wat afkappen kost'; verlies uitgedrukt in kWh, niet in euro, want de waarde per kWh hangt af van je contract en verbruik.

Een omvormer van 2,5 kW kost dit gezin dus ongeveer 11 kWh per jaar. Pas onder 2,0 kW wordt het verlies groot. De 0,35 euro per zelf verbruikte kWh en de 0,045 euro per geïnjecteerde kWh uit de MYNRG Check maken van die 11 kWh ca. 0,50 tot 3,85 euro. Controleer in je offerte altijd het vermogen van de omvormer in kVA.

Gezin in Gent, zuidgericht dak (35°), 7,5 kWp aan panelen, eenfase-aansluiting. Aannames: opbrengst 1.050 kWh per kWp, zelfde tabel.

De grens van 5 kVA kost in keuze A ca. 180 kWh per jaar (2,3 %). Met 5 kWp op dezelfde omvormer lever je 5.250 kWh. De extra 2,5 kWp leveren dus nog ca. 2.445 kWh, of ca. 978 kWh per kWp. Dat is ongeveer 93 % van de normale 1.050 kWh per kWp. Of een ombouw naar driefasig dat verschil waard is, hangt af van wat de ombouw en de omvormer kosten.

• Pieken duren kort. In de PVGIS-uurwaarden van 19 jaar is de hoogste waarde 911 W per kWp (zuid) en 666 W per kWp (oost-westopstelling).
• De eerste 20 % "te kleine" omvormer kost bijna niets. Daarna loopt het verlies snel op.
• Afkappen gebeurt vooral in april tot en met juni. In de hoogzomer valt het mee.
• Bij een oost-westopstelling past een kleine omvormer bijna zonder verlies. Een omvormer van 5 kVA met 8 kWp in oost-westopstelling kapt ca. 0,01 % af. Op een zuiddak met dezelfde ratio is dat 3,8 %.
• Extra panelen op een volle omvormer leveren nog veel. In het rekenvoorbeeld geven de extra 2,5 kWp nog ca. 93 % 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 geeft zonder bijstelling 1.036,9 kWh per kWp, de jaarberekening van PVGIS 1.055,1. Het verschil van 1,8 % komt overeen met het spectrale effect dat de jaarberekening meerekent. Wij rekenen met de afgeronde standaardwaarde van 1.050 kWh per kWp.
• 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.
• Verrekening met opslag. Bij een hybride omvormer kan een batterij een deel van het afgekapte vermogen opvangen, maar enkel als ze op dat moment kan en mag laden. Zie Hybride omvormer en AC- of DC-gekoppeld.
• Thuisbatterij. Of een batterij afgekapte energie kan opvangen, hangt af van de koppeling (zie AC- of DC-gekoppeld).

• Fluvius, Welke omvormer kies ik
• Fluvius, Zonnepanelen verplichtingen
• Fluvius, Het dak
• Fluvius, Zonnepanelen storingen
• Vlaanderen.be, Zonnepanelen
• NREL, PVWatts Version 5 Manual
• PVGIS 5, handleiding (JRC, Europese Commissie)