Eigenlijk is het vreemd, er worden vaak enkele duizenden euro’s uitgegeven aan een set zonnepanelen, dan ligt de set eenmaal te werken, maar hoe weten we dan dat de set het goed doet en goed blijft doen? Meten = weten. In dit artikel ga ik dieper in op het monitoren van een PV installatie met de tool jSunnyReports en welke mogelijke problemen ermee gedetecteerd kunnen worden.

Meten = weten

Met als mooi voorbeeld, hoeveel systemen uit het Shell “Sunpower” tijdperk liggen er nog op de daken met de beroemde, of beruchte, OK4E omvormer? Werken deze sets nog allemaal? Of liggen er ook een hoop op het dak helemaal niets te doen omdat er iets kapot is?

Vergelijkbare informatie vinden wij normaal en krijgen we bijvoorbeeld dagelijks in onze auto en bij ons thuis, wordt het motor niet te warm, is de benzinetank niet leeg en hoe warm is het in de woonkamer? Opvallend is dat vergelijkbare vragen over een PV systeem vaak niet worden gesteld.

Het nauwkeurig monitoren van een PV installatie is ontzettend belangrijk om te weten of een set goed werkt en het goed blijft doen. Meten is weten is de bekende spreuk die iedereen denk ik wel kent.

Te duur

In dit artikel ga ik dieper in op het monitoren van een PV installatie met de tool jSunnyReports en welke mogelijke problemen ermee gedetecteerd kunnen worden. Waarom worden PV installaties dan vaak niet goed of slechts gedeeltelijk gemonitored? De belangrijkste oorzaak hiervoor is, denk ik, de extra kosten die hiervoor gemaakt moeten worden.

Er worden enkele duizenden euro’s uitgegeven aan een PV installatie en vaak moet er dan ook nog eens extra worden bijbetaald voor een systeem om de set te kunnen monitoren, en dat wordt dan vaak overgeslagen, ondergetekende is ervaringsdeskundige hierin. Ook bij mijn eerste grote systeem wilde ik geen 350 euro extra uitgeven aan een extra display om de set mee te monitoren. Ik wilde 1x per dag de meterstand opschrijven wat de set had opgewekt en dat leek me wel voldoende.

Waar het in de praktijk op neerkwam is dat ik meerdere malen per dag naar de zolder liep om op het display van de omvormer te kijken hoeveel er op dat moment werd opgewekt. Dat extra display heb ik er dus vrij snel daarna maar bijgekocht.

Toen ik eenmaal het display, SMA SunnyBeam, had ging er een wereld voor me open, door middel van een USB kabel kon ik Excel bestanden exporteren met daarin een hoop interessante gegevens over de set. Ik ben daarna vrij snel begonnen met het ontwikkelen van mijn eigen gratis rapportagetool, jSunnyReports, om van deze ruwe data grafieken te genereren. Bij het uitlezen van deze ene omvormer is het niet gebleven. Wij hebben hier in huis inmiddels 4 deelsystemen, allemaal met hun eigen omvormer. jSunnyReports is inmiddels uitgebreid en kan 3 van de 4 omvormers automatisch uitlezen, de laatste omvormer houd ik nog steeds met de hand bij. Dit is overigens een Steca 500 die ik nog niet automatisch kan uitlezen.

Het gaat hier nu te ver om heel jSunnyReports uit te leggen, daarom de features in het kort:

• 1. Inlezen van ruwe omvormerdata van onder andere,
• a. OK4E, software van : IQUE, Ok4emanager;
• b. Soladin 600, eigen geschreven datalogger;
• c. Alle SMA omvormers met SunnyBeam en SunnyBeam bluetooth displays;
• d. Diehl omvormers;
• e. Solarlog loggers;
• f. Solarmax omvormers;
• g. Fronius omvormers;
• h. en nog een aantal andere omvormers.
• 2. Opgeven van verwachtingen per omvormer per maand/jaar;
• 3. Genereren van diverse soorten grafieken;
• 4. Genereren van HTML bestanden en een FTP upload functie om deze bestanden beschikbaar te maken op het internet;
• 5. Meertaligheid van de gehele applicatie;
• 6. Support voor days_hist.js en month.js bestanden voor gebruik met www.sonnenertrag.eu

Schaduwproblemen

Een van de grootste problemen voor PV installaties is schaduw. In de zomer staat er misschien geen schaduw op de panelen door een boom aan de overkant van de straat, maar hoe zit dit in het voor- en najaar? Schaduwproblemen kunnen met jSunnyReports worden opgespoord.

Voorbeeld:

Figuur 1, dagcurve van SB1100 omvormer met 1320Wp aangesloten.

Deze dag was volledig helder. Rond 12 uur is er toch ineens een raar dipje te zien. Tussen 12 en 13 uur zakt de productie nog iets verder in en om 13:30 loopt de productie weer iets op. Duidelijk is in elk geval te zien dat de lijn niet mooi in een omgekeerde klokvorm loopt.

Dit is een opname van mijn oude installatie waarbij er schaduw viel op de panelen van mijn schoorsteen van de CV ketel. Er liggen steeds 1 of 2 cellen in de schaduw door de schoorsteenpijp. Hierdoor wordt er een “bypass diode”^* aangesproken in het paneel waardoor de opbrengst iets terugvalt. Dit kost in dit geval wat opbrengst.

Note: Bovenstaand plaatje komt van een oudere versie van jSunnyreports waarbij de zomer/wintertijd nog niet goed werd meegenomen, vandaar de wat vreemde tijden in de grafiek en productie tot bijna middernacht in werkelijkheid moet van alle uren 2 uur worden afgetrokken.

De oplettende kijkers zien ook links iets vreemds. De productie blijft erg laag om ineens de lucht in te schieten. Dit komt door schaduw van het dak van de buren van mij.

In mei dit jaar heb ik andere panelen op het dak gekregen met meer vermogen. Deze liggen in landscape op het dak in een 2×5 configuratie. Met deze opzet hoopte ik veel minder last te hebben van schaduw van het dak van mijn buren en geen last meer te hebben van schaduw van een schoorsteen.

Uit de eerste grafieken leek het of de omvormer pas vol ging produceren als beide strings vol in de zon lagen. Daarom heb ik tijdelijk beide strings op een aparte, tijdelijke, omvormer aangesloten zodat ik beide strings goed kon monitoren, ik was bang dat ik de verkeerde omvormer had gekocht omdat deze maar een “MPP tracker”^** heeft.

Het verschil tussen de bovenste en onderste string is in onderstaande grafiek af te lezen.

Figuur 2, vergelijking twee dagcurves, aantonen verschil schaduw/zon tussen strings

Nu is ’s ochtends vroeg te zien dat een van beide strings ongeveer 20 minuten eerder in de zon ligt en begint te produceren dan de onderste. De rest van de dag presteren de beide omvormers nagenoeg identiek. Met deze informatie in het achterhoofd heb ik alles weer aangesloten op de originele omvormer.

Dit leverde de dag erna de volgende grafiek op:

Figuur 3, dagcurve zelfde panelen op een omvormer, starttijd uit schaduw zelfde als boven.

Op deze grafiek en die daarboven is te zien dat de productie op exact hetzelfde moment start met twee omvormers. Er is dus ten opzichte van bovenstaande situatie met twee omvormers geen opbrengstverlies.

In bovenstaande grafiek is ook te zien dat de omvormer bijna een perfecte klokvorm genereert. Alleen ene klein dipje rond 10 uur, dat was ondergetekende die op het dak stond wat na te meten ☺.

Opbrengst en verwachting

Een ander goed meetinstrument is om de actuele opbrengst te vergelijken met de verwachting. Dit kan zowel per dag/maand als op jaarbasis met jSunnyReports. Per omvormer moet de genormeerde jaarverwachting worden ingevoerd in “kWh/kWp”^***.

Verder kan in jSunnyReports per maand een percentage van de verwachting worden opgegeven. Deze gegevens kun je berekenen met het interactieve Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) systeem van Joint Research Center (JRC). Aan de hand van deze twee gegevens kan een verwachting voor elke maand voor elke omvormer worden bepaald en uiteraard de verwachting voor alle omvormers opgeteld.

Figuur 4, dagopbrengst voor 1 maand voor 1 omvormer, gemiddelden en verwachting

In bovenstaande grafiek is te zien dat de gemiddelde opbrengst, blauwe lijn, duidelijk achterblijft bij de gele lijn. De verklaring hiervoor is simpel, december 2009 was een grijze maand met erg veel sneeuw. Zo zijn er 3 dagen geweest dat de omvormer helemaal niets heeft geproduceerd en dat trekt het gemiddelde meteen hard naar beneden. Verder is te zien dat slechts op een dag in december de verwachte opbrengst is gehaald.

Figuur 5, dagopbrengst voor 1 maand voor 1 omvormer, gemiddelden en verwachting

Hier is te zien dat voor een andere set de opbrengst in lijn loopt met de verwachting.

Verder is nog zeer interessant wat een set doet in een jaar. jSunnyReports kan voor elke omvormer een lopende kWh/kWp grafiek maken. Dat houdt in dat de opbrengst van een bepaalde dag – 365 t/m de dag van vandaag wordt opgeteld en wordt genormeerd in kWh/kWp. En dit voor alle dagen in de gehele periode dat de set actief is. Dit levert een volgende grafiek op:

Figuur 6, genormeerde jaaropbrengst grafiek.

In bovenstaande grafiek is te zien wat de genormeerde jaaropbrengst is. Het eerste jaar loopt de grafiek gestaag op om daarna uit te middelen rond de 1150kWh/kWp. Bovenstaande grafiek is van een PV set in België.

Aan de hand van deze grafiek kan onder andere worden afgeleid of de panelen last hebben van “degeneratie” ^****. De grafiek zal, wanneer dit het geval is, in de loop van de jaren steeds iets lager uitmiddelen. Dit kan aanleiding zijn om contact op te nemen met de leverancier voor garantie, zie ook de notities aan het einde van dit artikel.

Omvormerstoringen

Omvormerstoringen zijn uiteraard ook te achterhalen, de omvormer zal op zo’n moment geen of veel minder opbrengst geven en dit is te achterhalen in de diverse grafieken. Voorbeelden van storingen zijn:

1. netspanning valt weg;
2. netspanning te hoog waardoor de omvormer uitschakelt;
3. Omvormer wordt te heet waardoor deze in “derating”^***** mode gaat;

Hier heb ik jammer genoeg, of eigenlijk gelukkig, nog geen concrete voorbeelden van.

Samenvatting

“Meten is weten”. Deze spreuk geldt ook zeer zeker voor het bijhouden van een PV installatie. Het laatste wat iemand wil met een PV installatie is dat deze door onbekende redenen slechter presteert dan verwacht. jSunnyReports is niet alleen makkelijk voor het bijhouden van de productie van de panelen maar kan ook worden gebruikt voor het opsporen van mogelijke problemen die er met de installatie zijn.

Links

• jSunnyReports website, met gratis download.
• Mijn eigen PV-monitoring met jSunnyReports
• PVGIS website van de Europese Unie.
• www.sonnenertrag.eu, grootste databank ter wereld met PV systemen

Aantekeningen / notities

^* Bypass diode: In moderne zonnepanelen zitten doorgaans 3 bypass diodes, voor elke 24 cellen 1. Mocht er op een of meer van de cellen schaduw vallen dan zorgt de bypass diode ervoor dat alleen deze 24 cellen uit worden gesloten zodat de rest van het systeem wel blijft produceren. Op deze manier wordt dus voorkomen dat een klein beetje schaduw de gehele opbrengst van een set onderuit haalt.
^** Mpp tracker, dit is een belangrijk onderdeel van een omvormer, deze zoekt het punt op waarop de omvormer het maximale vermogen uit de panelen kan terugleveren. Dit staat overigens los van de hoeveelheid strings die kan worden aangesloten op een omvormer! MPP staat overigens voor Maximum Power Point.
^*** kWh/kWp. Dit is het simpelste uit te leggen met een voorbeeld. Gesteld u heeft 500Wp op uw dak liggen en uw buurman 800Wp, beide daken zijn qua ligging hetzelfde. U produceert op een dag 3.5kWh en de buurman 5.5kWh met zijn set. Welke set produceert nu beter? Dit kan door de opbrengst om te rekenen naar een virtuele set bestaande uit 1000Wp ( 1kWp ). In het geval van de 500Wp installatie is de genormeerde dagopbrengst 3.5 /( 500/1000 ) = 7kWh/kWp. Als u 1000Wp had gehad had uw installatie dus 7kWh opgewekt. De andere set heeft 5.5 / ( 800 / 1000 ) = 6.875kWh/kWp opgewekt wanneer dit een 1000Wp installatie was geweest. Nu zijn beide sets met elkaar te vergelijken. En uw 500Wp set produceert iets beter dan die van de buurman!
^**** Degeneratie: Opbrengstverlies door onder andere inwerking van UV licht op de zonnepanelen waardoor de panelen naar verloop van tijd minder kunnen gaan produceren. Normaal geldt er een 90% na 10 jaar garantie van de fabrikant en 80% na 20 jaar.
^*****Omvormer derating: Bij het te warm worden van de omvormer gaat deze minder vermogen leveren om zodoende niet te heet te worden.