Welke grenzen zijn er aan overdimensioneren van PV?

Het optimaal dimensioneren van een zonnepaneleninstallatie is een belangrijke taak voor de installateur, want zo helpt hij zijn klanten om het beste te halen uit hun investering. In sommige gevallen kan het lonen om nog meer panelen op dezelfde omvormer aan te sluiten, maar dan moet wel aan een aantal technische voorwaarden worden voldaan. Ook niet alle omvormerproducenten laten het toe.

Vanaf 2008 steile groei

De echte boom in pv-land zagen we vanaf ongeveer 2008, met een steile groei die zich in de daaropvolgende jaren in zowel de bedrijfsinstallaties als residentiële woningen manifesteerde. Bij deze laatste groep werd de installatie in de meeste gevallen geplaatst in functie van het beschikbare budget. In die jaren betaalde je voor een installatie die het eigen gezinsverbruik dekte, al gauw 10.000 €. Bovendien was ook het piekvermogen van een paneel in die jaren nog een pak beperkter, met standaardwaarden rond de 200 Wp. De combinatie van budget en benodigde ruimte zorgde ervoor dat het overgrote deel van deze gezinsinstallaties zich in de vermogensrange tussen pakweg 3 en 6 kWp bevinden, waarbij het jaarverbruik van een gezin dus min of meer gedekt werd door de pv-installatie.

Er zijn evoluties die een groter elektrisch verbruik vertegenwoordigden

Vandaag zien we dat dit in veel gevallen steeds minder het geval is. Hoewel sommige evoluties een ontegensprekelijke vermindering van het elektrisch verbruik betekenden - denk aan spaarlampen of de toegenomen isolatiegraad van woningen - zijn er ook evoluties die net een groter elektrisch verbruik vertegenwoordigden. Zo is een standaard laadpaal al goed voor een vermogen van 3,7 kW tot 22 kW. Eenzelfde verhaal zien we bij de warmtepompen, waar het jaarverbruik rond de 5.000 kWh ligt. Het is dan ook niet verwonderlijk dat vele gezinnen die over een pv-installatie beschikken momenteel uitkijken naar een uitbreiding van hun installatie. Hetzelfde geldt voor bedrijfsinstallaties. Uiteraard doen zij dat het liefst zonder al te grote kosten zoals het vervangen van de omvormer. De vraag wordt dan al vlug gesteld of enkele extra panelen misschien een oplossing kunnen zijn.
Maar in hoeverre kan je nu ongebreideld panelen bijleggen op dezelfde omvormer?

Over- of ondergedimensioneerd?

We moeten misschien eerst even terugkeren naar de basis: de dimensionering van de omvormer. In principe lijkt die voor vele klanten wat ondergedimensioneerd ten opzichte van het piekvermogen van de panelen. Een installatie van 3,3 kWp kan bijvoorbeeld op een omvormer van 3 kW aangesloten worden. Klanten denken dan al vaak dat ze verlies gaan maken op dat verschil, maar dat is onterecht. Deze dimensionering wordt gevolgd omdat de ideale situatie waarin de panelen hun piekvermogen bereiken - en dus in het maximum power point werken - slechts weinig gehaald worden.

Fabrikanten van zonnepanelen geven de prestatie van hun paneel mee bij standaard testcondities, waarbij uitgegaan wordt van een vermogen van 1.000 W per m² invallend licht. Deze situatie wordt in principe evenwel zelden bereikt, want in de praktijk spelen te weinig instraling, de hellingshoek waarmee het licht op de aarde valt en de temperatuur een beperkende rol. Vooral een te hoge temperatuur blijkt verantwoordelijk voor het resulterende verschil tussen het piekvermogen en de reële output.

Typische momenten waarbij het piekvermogen van de panelen wel bereikt kan worden, zijn op de eerder zeldzame koele maar zonnige dagen. Enkel op deze momenten zal de omvormer de overtollige opbrengst aftoppen.

Waarom panelen bijplaatsen?

Er is in de meeste gevallen dus zeker ruimte voor extra panelen. Sterker nog, er zijn meerdere argumenten waarom het benutten van deze extra ‘ruimte’ een goed idee is.

Het plaatsen van één of meerdere extra panelen vertegenwoordigt vandaag nog slechts een beperkte meerprijs in vergelijking met de meeropbrengst die er uit de installatie gehaald kan worden. De prijs per wattpiek is de afgelopen jaren sterk gedaald. In vergelijking met de hausseperiode rond 2009-2010 ligt die per wattpiek op minder dan 1/3 van de oorspronkelijke prijs (zie grafiek ODE Vlaanderen).

Een volgend argument is de betere verdeling door de dag, want de installatie zal ’s morgens iets vroeger opstarten (want de omvormer schakelt vroeger in) en ’s avonds iets langer produceren (want de omvormer schakelt later uit).
Om een verdere spreiding van de opbrengst te realiseren, kan overigens ook worden gewerkt met een dubbele oost/west-oriëntatie van de panelen. De productie is zo meer gespreid door de dag, waardoor in sommige gevallen een kleinere omvormer ingezet kan worden in vergelijking met de situatie waarbij evenveel panelen in eenzelfde richting zouden zijn georiënteerd.

Tot slot vermelden we ook nog het mogelijke vermogensverlies van panelen over de jaren heen. Een standaard paneel zal - in principe - na een aantal jaar minder vermogen opwekken dan bij de start van zijn levensloop. De ruimte voor extra panelen wordt met de jaren dus groter.

Hoeveel panelen bijplaatsen?

Overdimensioneren is altijd aangewezen, maar in enkele specifieke gevallen is nog sterker overdimensioneren een goed idee. Dat is bijvoorbeeld het geval bij de eerder vermelde installaties met een oost/west-oriëntatie, zeker als het om een schuin dak gaat waarbij het zonlicht gescheiden wordt in 2 delen.

Een volgend voorbeeld zijn de woningen met monofasige netaansluitingen. Hier is de omvormer beperkt tot 5 kW, maar wie een groter intern elektriciteitsverbruik heeft, zal er baat bij hebben om meer panelen te plaatsen op zijn omvormer. Hetzelfde geldt eigenlijk ook voor de driefasige aansluitingen en het daar geldende maximumvermogen van 10 kW. We mogen niet uit het oog verliezen dat de goedkoopste elektriciteitsleverancier nog altijd de eigen zonnepaneelinstallatie is.

Het aantal panelen dat exact bijgeplaatst kan worden, hangt van meerdere factoren af, zoals de oorspronkelijke dimensionering, de specifieke werkingsomstandigheden, het merk en type van de omvormer en de opbouw van de installatie. In principe is het evenwel mogelijk om zoveel te dimensioneren als men zelf wil en als technisch mogelijk, al gaat de energierendementsfactor wel achteruit naargelang de overdimensionering. Dat is ook logisch: hoe meer panelen u bijplaatst, hoe hoger het opgewekte vermogen kan zijn op topdagen en hoe groter de kans op een aftopping door de omvormer.

Technische beperkingen en aandachtspunten

Wie extra panelen op een omvormer plaatst, zal de omvormer zwaarder belasten. Er wordt meer gevergd van de interne componenten, want de omvormer zal werken op een ander punt in de vermogenscurve, met een hogere werkspanning.

Een kwalitatieve omvormer is met andere woorden een absolute voorwaarde om tot een sterkere overdimensionering over te gaan, want de interne componenten moeten deze hogere spanning veilig kunnen verwerken zonder de kans op uitval of een verminderde levensduur. Ook de snelheid van de aansturing van de omvormer is hierbij belangrijk, want bij sterk wisselende instraling (bij gedeeltelijke bewolking bijvoorbeeld) zal de stroom zeer snel fluctueren. De omvormer moet deze stroomwijzigingen zo snel mogelijk verwerken door de spanning te wijzigen. Niet alle producenten geven overigens de mogelijkheid tot sterk overdimensioneren, al is het beeld daar divers: sommige laten het beperkt toe tot 110% terwijl andere er eigenlijk geen limiet opzetten, maar het maximaal aantal vollasturen opgeven.

Installaties die sterk overgedimensioneerd worden, zullen logischerwijs vaker op vollast werken. Het is dus zaak om dit op voorhand in te schatten en om zeker onder deze maximale duur te blijven. Ook hier kan de fabrikant via de planningssoftware u helpen dit te achterhalen.

Er zijn daarnaast ook technische grenzen aan de mogelijkheid tot overdimensionering. Als er te veel panelen in een string geplaatst worden, kan de openklemmingspanning de maximale spanning van de omvormer overschrijden. Hetzelfde geldt voor de maximale kortsluitstroom. Dat kan evenwel verholpen worden met de inbouw van DC-zekeringen of door een andere stringconfiguratie.

Ook de stijging van het gemiddeld piekvermogen van zonnepanelen moet in het achterhoofd worden gehouden. Op tien jaar tijd is dat gestegen van ongeveer 250 Wp naar waarden die vlot boven de 400 Wp gaan. Zomaar panelen met een dubbel piekvermogen aansluiten is geen goed idee, beter is om deze via een aparte MPP-tracker op de omvormer aan te sluiten indien mogelijk.

Niet voor installaties met GSC’s

De Belgische overheid legt geen beperking op aan de mate van overdimensionering. Wel is het voor installaties die nog volgens het systeem van de groenestroomcertificaten werken, in principe niet toegelaten om achteraf panelen bij te plaatsen zolang er nog certificaten kunnen worden gegenereerd.

Het bijplaatsen van zonnepanelen vereist een keuring van de installatie en aanpassing van het Technisch Dossier

Tot slot melden we nog dat het bijplaatsen van zonnepanelen ook een keuring van de installatie vereist, ook het Technisch Dossier moet daarvoor dus worden aangepast aan de nieuwe situatie.

Dit artikel kwam tot stand op basis van het webinar 'Kracht van overdimensioneren' van SMA, dat u hier kan terugkijken.