Module-omvormers: functie en voor- en nadelen

Een moduleomvormer is niets anders dan een conventionele omvormer, alleen kleiner en minder krachtig. In dit artikel leer je de voor- en nadelen van de kleine apparaten.

Voordelen van een micro-omvormer

Met micro-omvormers kunt u uw installatie uitbreiden

Een fotovoltaïsch systeem dat aangesloten op een omvormer moet bestaan uit modules met hetzelfde vermogen. Bovendien moet de grootte van de omvormer worden afgestemd op de grootte van het systeem.

Een in gebruik genomen installatie kan dus niet zomaar worden uitgebreid met meerdere extra modules. Met micro-omvormers is dit mogelijk en eenvoudig.

Moduleomvormers werken onafhankelijk en zijn niet met elkaar verbonden. Dit maakt de gehele installatie zeer flexibel. Dit is ook het belangrijkste voordeel van moduleomvormers ten opzichte van vermogensoptimalisatoren.

Het uitbreiden van een installatie is een ingewikkelde en complexe aangelegenheid, mits u een stringomvormer of power optimiser gebruikt. Het probleem is dat de modules hiervoor hetzelfde vermogen moeten hebben, maar het is bekend dat dit in de loop der tijd afneemt.

Ze moeten ook van dezelfde fabrikant zijn. Bovendien, als u het PV-vermogen verhoogt, moet u ook het vermogen van de omvormer verhogen. Dit vergt veel inspanning.

Met module-omvormers heb je al deze problemen niet. U kunt het PV-systeem gemakkelijk uitbreiden met micro-omvormers zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over mismatches of verschillende merken van fabrikanten.

Micro-omvormers verhogen de veiligheid

Micro-omvormers kunnen de verspreiding van vuur verminderen en ook de brandbestrijding vergemakkelijken. Bovendien verminderen zij ook het risico van brand, hoewel dit sowieso gering is in een goed ontworpen installatie.

Als je huis in vlammen opgaat, schakelt de brandweer de stroomtoevoer uit. De omvormer werkt dan niet meer, maar de modules en de kabels die het systeem en de omvormer verbinden, blijven onder spanning staan.

Bij micro-omvormers daarentegen staat alleen een korte draad die de module met de moduleomvormer verbindt onder spanning. Anders is dit erg laag.

Bovendien verminderen zij ook het risico van brand op zich.

Waarom?

Een typische installatie op een dak maakt gebruik van hoogspanningsgelijkstroom, waarbij de kans op een vlamboog veel groter is dan bij de normale wisselstroom uit een stopcontact. Deze vlambogen kunnen worden veroorzaakt door verschillende zaken, zoals onjuiste, onbeschermde of doorgeprikte bedrading. Of door verkeerd aangesloten stekkers.

Bij module-omvormers stroomt precies dezelfde stroom door het dak als door het stopcontact, wat het risico op brand vermindert.

Maar vergeet niet: de belangrijkste veiligheidsmaatregel is altijd een goede en professioneel uitgevoerde installatie!

Moduleomvormers verminderen de invloed van beschaduwing

Fotovoltaïsche energie werkt ook zonder zon en in de schaduw. Schaduw vermindert echter de prestaties en verkort de levensduur van de PV-modules aanzienlijk. Hier kunnen micro-omvormers voor een aanzienlijke verbetering zorgen. Ze beschermen de modules en verminderen verliezen door schaduw tot een derde.

Dit punt is echter complex en vereist nadere uitleg.

Schaduwen (bijvoorbeeld van bomen of dakdelen) zijn de grootste vijanden van PV-modules. Ze verminderen niet alleen de opbrengst, maar kunnen ook schade op lange termijn veroorzaken.

De zonnecellen in een fotovoltaïsch systeem zijn in rijen geschakeld. De opgewekte energie gaat als een trein door alle cellen. Als alle cellen hetzelfde vermogen hebben, loopt het snel en zonder problemen. Als een deel van de zonnecellen vuil wordt, produceren ze minder stroom dan de andere. Het is alsof we de rem op onze trein zetten. De weerstand neemt toe, en daarmee ook de temperatuur. Bovendien rijdt de trein ook langzamer – en produceert het hele systeem minder energie.

PV-modules pakken dit probleem op twee verschillende manieren aan.

Ten eerste zijn ze vrij hard. Hoge temperaturen binnen een bepaald bereik veroorzaken in eerste instantie geen schade. Kleine temperatuurschommelingen hebben geen effect.

Ten tweede leiden bypass diodes onze trein om en dus vervuiling. Laten we deze kleine helpers eens nader bekijken.

Bypass diodes

Er is een hardnekkig gerucht dat de prestaties van het hele systeem afnemen zodra zich een beetje vuil op een van de PV-modules ophoopt, waardoor de zonnecellen aan het oog worden onttrokken.

Feit is dat PV-panelen onderling afhankelijk zijn, maar uitstekend omgaan met tijdelijke en kleine schaduwen. Dat hebben ze te danken aan de bypass diodes. Dankzij hen wordt niet onmiddellijk het hele systeem lamgelegd zodra één onderdeel wordt overschaduwd of uitvalt.

De bypass diodes verdelen het paneel verticaal in drie delen. Vanuit het oogpunt van de rij bestaat elke module dus uit drie “lussen”. Als er iets ergs gebeurt met één lus – hij is kapot, vervuild of beschaduwd – schakelen de bypass-dioden die lus uit, zodat hij de rest van de schakeling niet meer beïnvloedt.

Een PV-systeem zonder moduleomvormer geeft de strijd tegen schaduw niet zomaar op.

Maar heb je dan nog wel moduleomvormers nodig als de bypass diodes het zo goed doen?

Helaas is de levensduur van bypass-diodes zeer beperkt. Hoewel ze gemakkelijk kunnen omgaan met incidentele vervuiling van de modules, zullen ze het uiteindelijk begeven als ze elke dag worden in- en uitgeschakeld. En dat is het begin van het einde.

Een defecte diode is constant aan of uit. Constant aan betekent gewoon dat een derde van de module niet werkt. Als ze voortdurend uit staan, leidt dit rechtstreeks tot doorbranden van de folie en corrosie of, erger nog, kortsluiting. Hoewel de betere omvormers kortsluiting detecteren, moet u dit risico niet nemen.

Bij micro-omvormers produceert elke module afzonderlijk elektriciteit. Het is dus niet het vermogen van het hele systeem dat door de zonnecellen stroomt, maar dat van één module.

Dus zelfs als de module in de schaduw staat, stijgt de temperatuur niet noemenswaardig en hebben de bypass-diodes minder te doen.

Dit betekent ongeveer 30 procent minder uitval en minder verliezen door beschaduwing.

Dus als u schaduw op uw systeem niet kunt vermijden, zijn moduleomvormers een goede investering.

Nadelen van moduleomvormers

Fotovoltaïsche modules zijn relatief eenvoudig van ontwerp en kunnen 25 jaar veilig werken. Omvormers en micro-omvormers zijn verschillend. Het zijn ingewikkelde en complexe onderdelen. Ga er dus niet van uit dat u 25 jaar lang niets aan onderhoud of reparaties hoeft uit te geven.

Maar waarin verschillen micro-omvormers en string-omvormers?

Een enkele micro-omvormer is veel betrouwbaarder dan een enkele stringomvormer – omdat hij met een veel lagere stroom werkt, minder warm wordt en minder ingewikkeld is. Maar zijn tien micro-omvormers betrouwbaarder dan één string-omvormer? En twintig? Welnu, hoe groter de installatie, hoe minder gunstig de statistieken zijn voor module-omvormers.

Bovendien verschillen module-omvormers in kwaliteit. Er zijn hoogwaardige fabrikanten die 25 jaar garantie bieden en er zijn merken die 10 jaar garantie bieden, hoewel deze garantie soms kan worden verlengd.

Module-omvormers hebben dus twee opvallende nadelen:

1. Als u vertrouwt op moduleomvormers, hebt u er meestal meerdere nodig. Daardoor zijn de aanschafkosten hoger dan bij één stringomvormer.
2. Het gebruik van micro-omvormers betekent dat er meer onderdelen in uw systeem zitten en hoe meer onderdelen, hoe groter de kans dat er een stuk gaat. Dit gaat gepaard met hogere kosten en inspanningen.

Wat gebeurt er bij een storing?

Wanneer een strin-omvormer uitvalt, wordt hij door een servicetechnicus gerepareerd of gedemonteerd en ter reparatie opgestuurd. Een eenvoudige taak. Maar als er geen vervangende omvormer is, werkt de installatie helaas niet en kan het een week of twee duren voordat deze wordt opgestuurd.

Het vervangen van defecte moduleomvormers is niet zo eenvoudig, omdat de technicus het dak op moet om een aantal modules los te koppelen. Hij moet voorzichtig zijn en uitkijken dat er niets beschadigd raakt.

Premiummerken vereisen slechts één bezoek van de technicus, omdat zij op afstand kunnen zien wanneer de moduleomvormer beschadigd is en wanneer het daarop aangesloten zonnepaneel beschadigd is. Dit voorkomt diagnostiek ter plaatse. Minder gerenommeerde merken kunnen twee bezoeken en twee keer zoveel inspanning vergen.

Dit is een probleem omdat de garantie meestal niet de kosten van vervoer en vervanging dekt. En deze kosten kunnen hoger zijn voor micro-omvormers. Er zijn uitzonderingen op deze regel; zo dekt Enphase de kosten van transport en installatie gedurende de eerste 2 jaar na installatie.

Oh, en nog iets – een defecte micro-omvormer leidt niet tot een daling van de opbrengst van het hele systeem. De rest van de modules werken alsof er niets gebeurd is.

Kunnen micro-omvormers de efficiëntie verhogen?

Kortom, je merkt het verschil niet zonder schaduw, en een schaduw betekent altijd enig rendementsverlies.

Micro-omvormers verhogen niet zozeer de efficiëntie als wel de verliezen, en hoeveel hangt af van de omstandigheden.

Ze kunnen dus hogere rendementen opleveren, maar alleen onder extreem gunstige – of eerder ongunstige – omstandigheden. Laten we een voorbeeld bekijken.

Module-omvormers voor bijzonder moeilijke daken

Een gewone omvormer met twee MPPT’s heeft geen problemen met een oost-west installatie. Voor deze uitlijningen is het gebruik van micro-omvormers niet nodig.

Als uw dak echter schuin is en uit meerdere panelen in verschillende richtingen en hoeken bestaat, zijn micro-omvormers een optie. Aangezien bij micro-omvormers de afzonderlijke modules onafhankelijk van elkaar zijn, kunt u ze volledig vrij ten opzichte van elkaar rangschikken. De verliezen zullen nul zijn.

Vermogensoptimalisatoren kunnen in dit geval verliezen veroorzaken, aangezien zij het best werken wanneer alle modules in een rij op hetzelfde niveau staan. Bij module-omvormers doet de afstemming van andere module-omvormers en het vermogen van andere modules er helemaal niet toe.

Conclusie

De functie van een moduleomvormer verschilt niet van die van een conventionele omvormer. Zijn taak is het omzetten van gelijkstroom in wisselstroom. In tegenstelling tot andere omvormers doet hij dit echter niet op string- of systeemniveau, maar voor elke PV-module afzonderlijk.

Daarom is het gebruik van micro-omvormers vooral zinvol bij schuine fotovoltaïsche systemen met een ongelijke dakoriëntatie. Ze zijn echter ook populair voor schaduwrijke daken.

Als slechts een klein deel van het systeem regelmatig in de schaduw ligt, kan het ook lonend zijn om deze paar modules met één moduleomvormer tegelijk en de rest van het systeem met een ander type omvormer te bedienen. De parallelle werking van meerdere typen omvormers is vaak ook zinvol bij uitbreiding van een zonnesysteem. In de meeste gevallen is het immers niet economisch verantwoord om de bestaande omvormer(s) te vervangen.

Moduleomvormers worden ook vaak gebruikt in bijzonder kleine zonnesystemen, bijvoorbeeld voor verkeersborden of kampeeruitrusting. Deze omvormers zijn namelijk bijzonder geschikt voor een zelfvoorzienende stroomvoorziening.