7MPPT

Het vermogen van een zonnecel is spanning maal stroom (P = V × I). Voor elke situatie is er één werkpunt waarop dat product het grootst is. Dat punt ligt aan de "knik" van de I-V-curve, de grafiek van stroom tegenover spanning.

Het punt ligt niet vast. Het verschuift met de hoeveelheid licht en met de temperatuur. Bij hogere temperatuur stijgt de stroom licht, maar de spanning daalt veel sterker (US Department of Energy). Over een jaar tel je dat mee: PVGIS, de rekentool van de Europese Commissie, rekent voor Gent (zuid, 35° helling) met ca. 5,4 % verlies per jaar door temperatuur en lage instraling.

MPPT past de elektrische belasting van het paneel aan, zodat het paneel in de buurt van zijn MPP werkt.

De meest gebruikte methode heet "perturb and observe". De regeling verandert de spanning van de panelen met een kleine stap en meet of het vermogen stijgt of daalt. Stijgt het, dan gaat ze verder in dezelfde richting. Daalt het, dan keert ze om. Je kunt het vergelijken met een heuvel beklimmen ("hill climbing"). De methode is eenvoudig, maar het vermogen schommelt voortdurend een beetje rond de top, ook bij constant licht.

Bij het opstarten in de ochtend vonden de geteste systemen in een internationaal onderzoek (IEA PVPS Task 13) het MPP in minder dan een minuut.

Bij gedeeltelijke schaduw kan de curve van vermogen tegenover spanning meerdere pieken hebben. Een tracker die stap voor stap klimt, vindt de piek in zijn buurt en blijft soms op een lagere piek staan in plaats van op de hoogste.

In een string, een rij in serie geschakelde panelen, loopt overal dezelfde stroom. Een geschaduwd paneel beperkt die stroom. Een bypassdiode, een diode die een deel van het paneel overbrugt, neemt het verschil over. De tracker van een stringomvormer kan dan een werkpunt kiezen met hoge stroom en lage opbrengst (IEA PVPS).

Er zijn oplossingen, maar die verschillen sterk. Een optimizer is een kastje per paneel dat zelf het werkpunt zoekt (zie Optimizers). In de metingen vond één geteste optimizer het globale maximum pas na een scan die de omvormer startte. De scan duurde 1,1 seconde, maar kon niet vaker dan om de vijf minuten starten. Bij vaak wisselende schaduw kan dat de jaaropbrengst merkbaar verlagen. Twee geteste optimizers bleven bij wisselende schaduw vaak in een lokaal maximum steken en haalden minder dan 90 % van het beschikbare vermogen. Deze resultaten gelden voor die specifieke toestellen.

Een omvormer kan meerdere MPP-trackers hebben, elk met een eigen regeling voor één of meer strings (zie Stringomvormer). Elke tracker zoekt één gezamenlijk werkpunt voor alle panelen die erop zijn aangesloten.

Het aantal aansluitstekkers is niet hetzelfde als het aantal trackers. Een omvormer met vier paneelaansluitingen heeft vaak maar twee trackers, waarbij twee aansluitingen één tracker delen. Zoek op de datasheet het aantal onafhankelijke trackers op, en kijk ook naar de maximale stroom per aansluiting en per tracker: twee parallelle strings tellen hun stroom op, zie Stringdimensionering.

Panelen met een verschillende oriëntatie sluit je daarom best op verschillende trackers aan. Fluvius meldt dat je panelen over twee dakdelen kunt verspreiden, en dat een oost-westopstelling beter past bij verbruik 's ochtends en 's avonds. Oost en west op één tracker is niet altijd fout. Zijn de strings even lang en hetzelfde paneeltype, dan kunnen ze in sommige ontwerpen op één tracker, en geven ze toch een bruikbaar gemeenschappelijk werkpunt. Er gaat dan wel wat opbrengst verloren, en dat hangt af van je toestel en dak. Met twee trackers is de kans op verlies het kleinst.

Hoeveel trackers een omvormer voor een woning heeft, verschilt per toestel. Het staat op de datasheet en in de offerte.

MPPT haalt niet méér uit het licht dan er is. Het zorgt er alleen voor dat het paneel op zijn beste punt werkt. De verliezen door temperatuur, invalshoek en de rest van het systeem blijven (zie Opbrengst in Vlaanderen).

Gezin in Gent, dak met een oostvlak en een westvlak (helling 35°), 7 panelen van 460 Wp (3,22 kWp): 4 panelen op oost en 3 op west.

Aannames: - PVGIS-uurwaarden voor Gent, gemiddeld over 2005-2023, 14 % systeemverlies, helling 35°. - Tijdstippen in lokale zomertijd, waarden afgerond op de watt. - Jaaropbrengst: oost en west elk ca. 900 kWh per kWp (afgerond; de uurwaarden in de tabel zijn PVGIS-cijfers).

Jaaropbrengst: 3,22 kWp × 900 kWh per kWp = ca. 2.900 kWh. Dat is ongeveer 15 % minder dan de ca. 3.380 kWh van hetzelfde aantal panelen op een zuiddak (3,22 × 1.050).

Gemiddeld vermogen in juni, per kWp:

Oost- en westpanelen hebben nooit tegelijk hetzelfde werkpunt. Om 11 u levert een oostpaneel ongeveer het dubbele van een westpaneel (471 tegen 230 W per kWp). Om 16 u is dat omgekeerd (245 tegen 451 W per kWp). Sluit je alle panelen op één tracker aan, dan krijgen ze één gezamenlijk werkpunt. Met 4 en 3 panelen is dat bovendien lastig: twee parallelle strings van ongelijke lengte hebben een andere spanning (4 × 34 V = 136 V tegenover 3 × 34 V = 102 V), terwijl ze op één tracker één spanning delen. Eén van de twee werkt dan buiten zijn beste punt. Met twee trackers krijgt elk dakvlak zijn eigen werkpunt. Hoeveel energie dat oplevert, hangt af van je dak en je omvormer.

• De tracker staat nooit stil. De gangbare methode schommelt voortdurend rond het MPP, ook bij constant licht.
• Bij warm weer zakt de spanning. Het MPP verschuift naar een lagere spanning en de omvormer volgt dat.
• Bij schaduw bestaat "het" MPP niet. Er zijn meerdere pieken en een tracker kan op een lagere blijven staan.
• Een scan naar het beste punt kost tijd. Bij een geteste optimizer kon die scan niet vaker dan om de vijf minuten starten.
• Ook een stringomvormer heeft MPPT. Je hebt geen optimizers nodig om een tracker te hebben. Optimizers geven elk paneel een eigen werkpunt.

• Karakteristieke weerstand. Het MPP komt overeen met een belastingsweerstand V/I. MPPT is in feite het afstemmen van de belasting op die weerstand.
• Methoden. Perturb and observe en incremental conductance zijn beide hill-climbingmethoden. Een methode met een vaste verhouding tot de open-klemspanning gebruikt vaak de factor 0,76, die niet altijd nauwkeurig is.
• Vereenvoudiging. Sommige methoden nemen aan dat de MPP-spanning lineair met de moduletemperatuur verandert en dat de instraling nauwelijks invloed heeft. Dat is een vereenvoudiging, geen algemene wet.
• Stringdimensionering. Het aantal panelen per string en het spanningsvenster van de tracker staan in Stringdimensionering.

• IEA PVPS Task 13, Performance of Partially Shaded PV Generators Operated by Optimized Power Electronics (2024)
• US Department of Energy, Solar Photovoltaic Performance and Efficiency
• Wikipedia, Maximum power point tracking
• Fluvius, Het dak
• PVGIS, Europese Commissie (JRC)