sluiten

Inloggen

Log hieronder in met uw gebruikersnaam en wachtwoord.

Deze ontvangt u van ons bij het afsluiten van een (proef)abonnement.

Nog geen inlog? meld u gratis aan


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een (proef)abonnement?.
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice:

sluiten

Welkom bij de Kennisbank Duurzame Energie

Om de uitgebreide informatie op de kennisbank te kunnen lezen heeft u een inlogcode nodig. Deze ontvangt u bij het afsluiten van een abonnement.

Waarom de Duurzame Energie-kennisbank

  • Kennis van experts altijd beschikbaar
  • Antwoorden, oplossingen en tools
  • Toevoegen van eigen notities mogelijk
  • Praktijkcases, veelvuldig aangevuld Bekijk de voorbeelden
  • Handige formules en interactieve berekeningen. Bekijk de voorbeelden
Neem nu een abonnement >

Abonnement € 275,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op Duurzame Energie

Inloggen voor abonnees


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een abonnement?
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice: 088 58 40 888
Of stuur een e-mail naar: klantenservice@vakmedianet.nl

Ontwerp van autonome PV-systemen

Bij het ontwerpen van PV-systemen voor stand-alone functioneren, zoals in de voorbeelden eerder genoemd zijn, is een aantal punten van belang.

 

Bron: Duurzame Energietechniek; ir. J. Ouwehand, ir. T.J. Papa, dr. W. Gilijamse, drs. J. de Geus, drs. J. de Wit, 2014

 

  • Het verbruikspatroon (karakteristiek) van de belasting. Met de andere factoren bepaalt dit de grootte van het systeem en de opslag.
  • De instralingskarakteristiek. Gemiddelde waarden van de dagelijkse instraling, variaties gedurende de dag en over weken en maanden. In Nederland is de gemiddelde instralingswaarde juni en december respectievelijk 5 kWh/m2 en l kWh/m2 per dag (in een slechte decembermaand tot ½ kWh/m2 per dag).
  • De benodigde betrouwbaarheid van de energielevering. Hierbij gaat het om de hardware (de componenten), maak ook om de betrouwbaarheid die voortkomt uit de keuzes gemaakt in het systeem-dimensioneringsproces. Sommige toepassingen vereisen dat ook in de slechtste periode in een jaar met extreem lage instraling nog geheel aan de energievraag kan worden voldaan. Bij andere toepassingen is het niet erg dat tijdelijk niet (volledig) aan de energievraag kan worden voldaan. Dat betekent dat we dan met een wezenlijk goedkoper systeem kunnen volstaan.
  • De systeemdimensionering. Hier gaat het om de grootte van het oppervlak (dus het aantal zonnepanelen in relatie tot het type zonnepaneel) en de grootte van de accuopslag en andere componenten.
  • De hellingshoek van het array (oppervlak van zonnecellen). Ook dit hangt samen met systeemdimensionering, toepassingseisen en geografische ligging. PV-systemen in zomerhuisjes zullen in Nederland vooral in de zomermaanden energie moeten leveren. De zonnepanelen moeten dan onder een lage hellingshoek staan, ongeveer 30°. Voor energielevering in de wintermaanden moet de hellingshoek steiler gekozen worden, bijvoorbeeld 60 a 70°.

 

De eisen die uit deze punten voortkomen, bepalen een aantal keuzes. Voor energiegebruik is de grootte van het fotovoltaische veld belangrijk en hoe we dat benutten, maar voor het type opslag is het ook belangrijk of de opslag bij gebruik sterk wordt uitgeput. Is dat het geval, dan zijn bijvoorbeeld nikkelcadmiumaccu’s geschikter dan vlakke loodaccu’s. De regelunit moet daarop zijn afgestemd, waarbij allerlei additionele functies kunnen worden opgenomen. Een voorbeeld is lichtmeting, die bijvoorbeeld weer een schemerschakeling kan aansturen. De bekabeling is eveneens van belang: laagohmige bekabeling is uiteraard standaard, maar er zijn wel verschillen tussen systemen van 12, 24 en 48 volt. Onderstaande figuur geeft een indruk van een autonome PV-set.

Complete autonome PV-set

Een complete autonome PV-set (foto © Ecoview).

 

Bij systeemdimensies moet worden gekeken naar de verhouding tussen de elektrische energie die opgewekt kan worden en de behoefte in iedere karakteristieke periode, een dag (etmaal) of een week, maand of seizoen. Dit levert kritische periodes op (lage verhouding) en overschotperiodes (hoge verhouding). Daarna zijn twee dingen belangrijk:

  • hoe efficiënt het energietekort in een kritische periode aangevuld kan worden met energie uit een eerdere overschotperiode;
  • hoeveel energie gevraagd wordt in een kritische periode en uit opslag moet worden geleverd.

 

Bij dit laatste aspect moet rekening worden gehouden met het rendement van deze energieopslag; zo is het energieopslagrendement voor loodzuuraccu’s ongeveer 75 a 80%.

Het minimale array-oppervlak volgt nu uit de gemiddelde instraling, het arrayrendement en de totale energievraag. De bijbehorende opslagcapaciteit volgt uit de maximale energie die vanuit een periode van overschot overgebracht moet worden naar een kritische periode.

Een klein gekozen fotovoltaisch veld brengt een grotere (een duurdere) opslag met zich mee; omgekeerd vereist een beperkte opslag een grotere array. Optimalisering betekent hier de gulden middenweg bepalen om te komen tot een gunstig gebruik met naar verhouding lage investeringskosten.

 

In praktijk is de volgorde van het ontwerpen als volgt.

  1. Het dagelijks energiegebruik moet worden bepaald.
  2. Het oppervlak aan zonnestroom moet zo worden berekend dat dit het energiegebruik (inclusief systeemverliezen) kan dekken.
  3. Als laatste moeten een opslagcapaciteit en het opslagtype worden bepaald.

De keuze bij 2. en 3. is afhankelijk van diverse factoren, zoals gebruikseisen, gebruikspatroon, het gebruiksseizoen, enzovoort.

 

Bij een  maximaal vermogen van 296 W en 580 Wh aan dagelijks energiegebruik (met systeemverlies van 30%: 830 Wh) en een zonnepaneel met een vermogen van 210 Wp, moet bij de keuze voor een accu worden gelet op het aantal dagen dat de accu stroom kan blijven leveren als de instraling minimaal is. Meestal wordt daarvoor twee of drie dagen aanbevolen. In dat laatste geval moet de accu dus 3 ⋅ 830 Wh ≈ 2500 Wh kunnen leveren. Gedeeld door het voltage van 11,5 (iets minder dan 12 V, want de accuspanning is bij voortdurende levering iets lager dan 12 V) komen we dan uit op een accu van 220 Ah. Vergelijkbare situaties vinden we bij zeilboten, caravans, observatieposten, enzovoort.

 

Niet alle accu’s zijn overigens geschikt voor gebruik in een zonnestroomsysteem. Een zonnestroomaccu moet veel en langzaam kunnen op- en ontladen. Geschikte typen accu’s zijn semi tractie, tractie, deep-cycle en sommige gesloten (onderhoudsvrije) accu’s.

De accu is het enige onderdeel van een zonnestroomsysteem dat af en toe onderhoud vraagt. Het onderhouden van een accu verschilt sterk per type. Het onderhoud is in praktijk het bijvullen met gedemineraliseerd of gedestilleerd water of het meten van celspanning en zuurdichtheid.