Planningshulp voor een fotovoltaïsche installatie

Leestijd 6 minuten

Bijgewerkt – 2 juni 2024

Het opzetten van een fotovoltaïsch systeem is geen raketwetenschap, maar het vereist wel een zekere mate van oriëntatie, die deze planningshulp wil bieden in de context van een voorbeeldig PV-systeem.

Voor de wettelijke voorschriften voor de installatie en inbedrijfstelling van PV-systemen, zie hier. PV-systemen die op het openbare elektriciteitsnet worden aangesloten en meer dan 600 W stroom opwekken, moeten worden goedgekeurd door een erkend elektriciteitsbedrijf. In de regel regelt dit bedrijf ook de registratieprocedure.

Verlanglijstje

Het systeem moet ongeveer 2 kW vermogen opwekken, een reserve bieden voor uitbreiding tot 4 kW, uit zo weinig mogelijk modules bestaan, zelfs elektriciteit leveren als het elektriciteitsnet uitvalt, anders het oplaadbare elektriciteitsverbruik op zonnige dagen minimaliseren en op een schuin dak op het zuiden worden gemonteerd.

Zodra deze wensenlijst klaar is, is het tijd om de onderdelen te kiezen. Een compleet Onderdelenlijst staat aan het einde van dit artikel.

PV-modules

Het eerste waar u rekening mee moet houden, is de officiële regelgeving: in Duitsland zijn modules alleen toegestaan voor dakmontage met een glasoppervlak van maximaal 2 vierkante meter. Grotere modules zijn alleen toegestaan voor vrijstaande installatie. En nee, het is niet het werkelijke "glazen" afdekoppervlak dat telt, maar, hoe kan het ook anders, de externe afmetingen van de module, dus inclusief het frame ...

Te lezen in de MVV BTonder B 3.2.1.25 en B 3.2.1.27.

Dit betekent dat modules van 450 W over het algemeen de bovengrens zijn. Als je ongeveer de vermogenslimiet van 2 kW wilt aanhouden, zou je 6 x 330 W installeren en dus 1 980 W bereiken. Rekening houdend met de efficiëntie van 19,7 %, valt de keuze op een module van Heckert Solar, die NEMO 2.0 60Mmet afmetingen van 1.670 x 1.006 mm voor ongeveer 400 euro. Met 6 stuks betekent dit een totaal van ongeveer 2.400 euro.

Parallelle / serieaansluiting

Testvraag: waarom 6 x 330 W = 1.980 W en niet 5 x 400 W = precies 2.000 W?

Welnu, een blik op de specificaties van de geplande omvormer onthult dat deze minstens 64 V DC open-circuit spanning nodig heeft om betrouwbaar te kunnen werken, met een maximum van 145 V DC.

De 330 W modules genereren een open-circuit spanning van 41,1 V. Drie van deze in serie geschakelde modules resulteren in 41,1 + 41,1 + 41,1 = 123,3 V DC bij 990 W.

Als een tweede serie van drie modules parallel wordt geschakeld, is het resultaat - nog steeds - 123,3 V, maar nu 2 x 990 W = 1.980 W.

Parallelle verbindingen moeten altijd worden gemaakt met dezelfde spanning en dus hetzelfde aantal modules. De grenswaarde is hier het (aanbevolen) maximale nominale vermogen van de omvormer van 4.800 W. Er kunnen dus maximaal 14 modules parallel worden aangesloten, maar dan wordt de startspanning, de minimale nullastspanning van 64 V, niet bereikt.
Als alternatief is een parallelschakeling van 7 modules en een serieschakeling van een tweede parallelschakeling van 7 modules denkbaar. Dit zou resulteren in 7 x 330 W = 2.310 W x 2 = 4.620 W bij 2 x 41,1 V = 82,2 V, wat voldoet aan alle specificaties van de omvormer.

Het serieschakelingcircuit daarentegen heeft de maximale open-circuit spanning van de omvormer als bovengrens, in dit geval 145 V. Aangezien je de limieten niet moet verleggen, maar je moet houden aan de aanbevolen spanningswaarde, die hier is opgegeven als 115 V, zit je met 123,3 V goed op schema.

Montagemateriaal

Met een gegeven modulebreedte van 1.006 mm resulteert dit in een vereiste montageraillengte van 6 x 1.006 = 6.036 mm, plus 5 x 12 mm moduleafstand (= 60 mm) voor de middenklemmen en 2 x 10 mm (= 20 mm) voor de eindklemmen, dus in totaal 6.116 mm.

Voor de installatie van de 1.670 mm lange modules moesten drie rails van elk 4.400 mm lang worden gebruikt, waarvan er één is afgezaagd tot een lengte van ongeveer 2.000 mm.

10 middenklemmen zijn nodig, 4 eindklemmen. Schroeven voor bevestiging 14 stuks. Profielverbinder 2 stuks.

Een selectie van de verschillende producten van Schlettereen van de toonaangevende leveranciers van PV-montagesystemen.

Materiaal voor dakmontage

De montagerails worden met dakhaken op de panlatten gehouden (de panlatten waaraan de daklatten zijn bevestigd, d.w.z. de panlatten die loodrecht op de dakrand staan).

Hoewel dakhaken niet noodzakelijkerwijs het kleinste deel van de kosten vormen, moeten ze speciale aandacht krijgen: de hele investering hangt er letterlijk van af!

Dakhaken zijn verkrijgbaar voor een groot aantal dakpanvormen. Het is daarom belangrijk om eerst de gebruikte dakpan te bepalen en vervolgens de dakhaken te kiezen. Voor elke panlat moet één dakhaak per montagerail worden voorzien. Bij drie montagerails moet drie keer het aantal dakhaken worden berekend.

Er moeten minstens twee schroeven worden gebruikt om elke dakhaak in de panlatten te bevestigen. Dit resulteert in twee keer zoveel schroeven als het aantal dakhaken.

Elke pan moet zorgvuldig worden voorzien van een uitsparing voor de steunhaak met behulp van een slijpmachine. De haak mag ook niet rechtstreeks op de onderste pan rusten om te voorkomen dat de (oudere) pan breekt onder winddruk of sneeuwbelasting, dus er moet ook wat speling zijn boven de haak aan de onderkant van de pan.

Een te grote uitsparing moet worden vermeden om te voorkomen dat wespen, ander ongedierte of windvlagen toegang krijgen.

De installatie van de dakhaken is hier gedetailleerd beschreven.

Omvormer

Er is een hybride omvormer nodig, bijv. de Steca Solarix PLI 5000-48 voor 899,- euro. Steca is een ander handelsmerk van het bedrijf KATEC, dat ook eigenaar is van de Kostal en staat voor een lange levensduur en betrouwbaarheid.

Het heeft een nominaal vermogen van 4.800 W, gezekerd met een stroomonderbreker van 40 A, een nominale accuspanning van 48 V, met een maximale laadstroom via PV en wisselspanning van 140 A, nominaal 80 A. De AC-aansluiting is 6 ... 12 mm²DC-zijde minstens 35 mm² (beter 50 mm²) is voorgeschreven.

De muurbevestiging wordt uitgevoerd met drie 5 mm schroeven, die niet zijn inbegrepen in de leveringsomvang.

Bij het kiezen van de installatielocatie moet worden gezorgd voor permanente toegankelijkheid en de kortst mogelijke kabelroute voor de AC-aansluiting en in het bijzonder(!) voor de aansluiting op de accu's, om onnodige verliezen te voorkomen.

Een LAN-kabelverbinding met de router of switch moet ook overwogen worden voor configuratie- en diagnosedoeleinden.

De routering van de drie kabelpaden (AC, DC, LAN) in afzonderlijke Installatiebuizen Een geschikte diameter is aan te raden. De kabels mogen nooit in een kabelgoot lopen.

Batterijen

De keuze van het accutype hangt voornamelijk af van de bereidheid om te investeren: LiFePo4-accu's kosten twee tot drie keer zoveel als conventionele AGM-accu's voor zonne-energie, maar wegen slechts een derde, wat onbeduidend is voor stationaire installaties. In een camper telt echter elke bespaarde kilo.

Het belangrijkste verschil tussen LiFePo4 en AGM, afgezien van de gebruikte energiebron en het gewicht, is dat LiFePo4-accu's hun spanning vrijwel gelijk houden tijdens de gehele ontlaadperiode, terwijl AGM-accu's een snellere spanningsval hebben.

Kwaliteitsverschillen komen vooral tot uiting in het aantal gegarandeerde ontlaadcycli en de gegarandeerde capaciteit die nog beschikbaar is nadat deze zijn bereikt.

De kwaliteit van AGM accu's is vergelijkbaar, maar de verschillen zijn marginaal als u de voorkeur geeft aan bekende fabrikanten. Ervaring en kwaliteit zijn van elkaar afhankelijk en dus ook de prijs.

Overigens: als het om vermogen gaat, reken je meestal in kW. Het accuvermogen in kWh wordt berekend uit de accucapaciteit in Ah vermenigvuldigd met de spanning in V. Een 250 Ah accu met 13,6 V levert dus 250 x 13,6 = 3600 Wh, oftewel 3,6 kWh.

Een goed overzicht van LiFePo4-batterijen vind je hier websiteeen aanbevolen AGM accu is bijv. dit.

Houd bij het aansluiten van de accu's altijd rekening met de mogelijk zeer hoge stromen (140 A en meer zijn niet ongewoon) met betrekking tot de te gebruiken kabeldoorsneden (50 mm² en meer)! AC- en DC-stromen staan vermeld in de gekoppelde tabel, omdat de kabelbelasting verschillend is voor AC en DC.

Berekening van kabeldoorsnede

Hier kunt u de benodigde doorsnede van koperkabels voor DC-toepassingen berekenen, evenals de spanningsval. De gele velden zijn bewerkbaar:

Onderdelenlijst

Elektrische installatie

• Steca Solarix PLI 5000-48 hybride omvormer
• ? x Accu's 12 V 260 ... 280 Ah (AGM / LiFePo4)

• AC-kabel 3 x 6 mm²
• 3 x buisvormige kabelschoen 6 mm²
• DC-kabel (rood / zwart) 35 mm²
• 2 x ring kabelschoen 35 mm² M6
• Automatische stroomonderbreker 40A (bijv. ABB S201B40 S201-B40)
• Optioneel: RCD 40A (ABB F202A-40/0.03 2-polig type A)
• 3x installatiebuizen (plus aantal stuks overeenkomstig de totale vereiste lengte)
• Houder voor installatiebuizen
• ? x Torx-schroeven 4 x 40 mm / pluggen voor installatie pijphouders
• 3 x Torx-schroeven 5 x 60 mm / pluggen voor omvormers
• ? m DC-kabel 35 mm² of groter
• ? x Ring kabelschoenen / pool connectoren voor accu polen
• ? x Zekeringhouder voor ANL-zekering met hoge stroomsterkte
• Identiek aantal ANL-zekeringen met hoge stroomsterkte
• Optioneel: accuscheidingsschakelaar (let op max. schakelcapaciteit)

PV-modules en kabels

• 6 x 330 W NEMO 2.0 60M
• 2 x Y-connectoren voor parallelle aansluiting van de 3 in serie geschakelde modules
• 1 x benodigde kabellengte van de plusaansluiting van de eerste module naar de Y-connector (bv. rood +)
• 1 x de vereiste kabellengte van de min-aansluiting van de derde module naar de Y-connector (bv. zwart -) - de seriële verbinding tussen plus en min van module 1, 2 en 3 wordt tot stand gebracht via de kabelconnectors op de modules
• 1 x benodigde kabellengte van de plusaansluiting van de zesde module naar de Y-connector (bv. rood +)
• 1 x de vereiste kabellengte van de min-aansluiting van de vierde module naar de Y-connector (bv. zwart -) - de seriële verbindingen tussen plus en min van module 4, 5 en 6 worden tot stand gebracht via de kabelconnectors op de modules
• 1 x benodigde kabellengte van de middelste Y-connectoruitgang naar de omvormer (bijv. rood +)
• 1 x benodigde kabellengte van de middelste Y-connectoruitgang naar de omvormer (bijv. zwart -)

Materiaal voor dakmontage

• 3 x Schletter montagerail Eco05 4.400 mm
• ? x Dakhaken - volgens bestaande panlatten en dakpanontwerp
• 2 x aantal dakhaken - Schroeven voor bevestiging in de panlat

Hulpmiddel

• Krimptang voor kabelschoenen tot 10 mm²
• Krimptang (met lange hefboom of hydraulisch) voor ringklemmen tot 50 mm²
• Kruiskopschroevendraaier
• Boormachine / accuschroevendraaier
• (Metsel)boren / schroevendraaiers
• Ratelset / momentsleutel 1 ... 3 Nm
• Doorslijpmachine / doorslijpschijf voor beton
• Kabelhaspel met geschikte kabellengte

Opmerkingen

De onderdelenlijst maakt geen aanspraak op volledigheid en is slechts een leidraad voor de benodigde materialen en gereedschappen. Afhankelijk van de werkelijke vereisten kan het nodig zijn alle onderdelen aan te passen of aan te vullen met extra items.

Alle elektrische installatiewerkzaamheden moeten worden uitgevoerd door gekwalificeerd personeel, in overeenstemming met de toepasselijke regelgeving. Bij werkzaamheden aan elektrische installaties moeten deze altijd spanningsloos worden gehouden!
Om niet-betrokken derden te informeren, moeten tijdens de duur van de werkzaamheden passende informatieborden op de uitschakelapparatuur worden aangebracht.

ps Heeft u tegen betaling persoonlijke ondersteuning nodig bij de implementatie, dan bent u van harte welkom Kaartverkoop maken!