Zonnepanelen: omvormers en montagemateriaal

Type omvormers

De omvormer is een apparaat dat de gelijkstroom uit de zonnepanelen omzet in wisselstroom die je in je huis en op het stroomnet kunt gebruiken. Er zijn verschillende typen omvormers: de standaard string-omvormers, micro-omvormers en power-optimizers.

De voor- en nadelen van een string-omvormer

De string-omvormer is de meest gebruikte optie. Het is een kastje ter grootte van een halve magnetron dat vaak in de technische ruimte geplaatst wordt, met een enkele kabel die via alle zonnepanelen loopt. Deze omvormer heeft als voordeel dat hij goedkoop is en een hoge efficiëntie kan opleveren. De belangrijkste nadelen zijn de levensduur van slechts 10-15 jaar en het feit dat de zwakste schakel telt bij schaduwwerking en paneeldegradatie.

String-omvormer: pluspunten

String-omvormer: minpunten

De voor- en nadelen van een micro-omvormer

Micro-omvormers zijn een nieuw type omvormer, waarbij onder elk paneel of elke twee panelen een kleine individuele omvormer wordt geplaatst. De belangrijkste voordelen zijn dat schaduwwerking en paneeldegradatie van individuele panelen de rest van de zonnepanelen niet langer negatief beïnvloeden. Tevens hebben micro-omvormers een verwachte levensduur van wel 25 jaar, en hoeven dus niet na 10-15 jaar vervangen te worden. Ook is er dus binnen in huis geen ruimte nodig om een omvormer te plaatsen. Ook is het bij micro-omvormers mogelijk het systeem op een later moment uit te breiden met andere panelen. Dit is niet mogelijk bij een systeem met een centrale omvormer, omdat deze is gedimensioneerd aan het aantal panelen op het dak. Als je daar extra panelen aan koppelt, zal er op een zonnige dag zoveel stroom worden opgewekt dat de omvormer dat niet aan kan en uit veiligheid uitschakelt. De nadelen zijn dat het initieel een duurdere optie is (dubbel zo duur als een normale omvormer) en dat in het geval van onderhoud op het dak moet worden gewerkt in plaats van op zolder.

Micro-omvormer: pluspunten

Micro-omvormer: minpunten

De voor- en nadelen van een power-optimizer

Power-optimizers zijn omvormers die beide technologieën combineren. Power-optimizers hebben nog steeds een enkele centrale omvormer die de gelijkstroom naar wisselstroom omzet. Maar elk paneel is tevens individueel geschakeld middels een klein kastje, waardoor ieder paneel zijn eigen optimale output kan hebben. Het voordeel ten opzichte van micro-omvormers is dat er een iets hogere efficiëntie behaald kan worden; het nadeel is dat de centrale omvormer nog steeds na 10-15 jaar vervangen moet worden. Ook neemt een centrale omvormer binnen ruimte in.

Power-optimizer: pluspunten

Power-optimizer: minpunten

Hoe kies ik de beste omvormer?

Levensduur

De levensduur van de omvormer is gemiddeld 10-15 jaar. Normale string-omvormers hebben een levensduur van ongeveer 10-15 jaar en de meeste fabrikanten geven een garantie van maximaal 10 jaar. Micro-omvormers komen met de belofte van een levensduur van 25 jaar en lijken die leeftijd ook werkelijk te behalen. Op power-optimizers zit ook een garantie van 25 jaar, al moet de centrale kast dan wel eerder vervangen worden.

Een omvormer heeft geen onderhoud maar wel vervanging nodig. Dit kan of een complete vervanging zijn of een revisie (herstel) middels vervanging van de printplaat in plaats van de complete omvormer. De omvormer moet dus in ieder geval één keer gereviseerd of vervangen worden gedurende de verwachte levensduur van de zonnepanelen. De kosten hiervan bedragen ongeveer 10-15% van de systeemprijs.

Efficiëntie

Hoe efficiënt is de omvormer, met andere woorden: hoeveel van de gelijkstroom wordt omgezet in wisselstroom? Dit zit normaliter tussen de 96% en 98%. De beste omvormers hebben een efficiëntie van meer dan 98%. Goedkopere modellen van minder bekende fabrikanten hebben vaak een iets lagere efficiëntie. Bedenk dat als de zonnepanelen € 500 - € 1000 per jaar opbrengen dat een 2% efficiëntieverschil van de omvormer € 10 - € 20 euro per jaar is. Omdat de levensduur van omvormers ongeveer 10 jaar is, kan een goede omvormer dus een paar honderd euro meer opbrengen dan een slechte omvormer.

Onthoud wel dat de efficiëntie de maximaal haalbare efficiëntie is, en dat deze niet altijd behaald wordt. Als er bijvoorbeeld maximaal 100 Watt door de omvormer gaat en deze omvormer zelf 2 Watt gebruikt, dan is dat een omvormerefficiëntie van 98%. Maar bij een heel lage zoninstraling van bijvoorbeeld 20 Watt leidt een verbruik van 2 Watt tot een efficiëntie van slechts 90%. Voor gedetailleerd advies over de keuze voor een omvormer kun je terecht bij je lokale installateur.

Grote fabrikant

Een groot merk is meestal een veilige keuze: grote fabrikanten in omvormers hebben vaak een meer betrouwbare garantie. Bij normale omvormers zijn merken zoals SMA, Goodwe of Growatt marktleiders, al zijn er tientallen andere omvormerfabrikanten om uit te kiezen. In het geval van power-optimizers is SolarEdge marktleider, in geval van micro-omvormers is dat Enphase.

Een bijkomend voordeel van een grote fabrikant is dat je na 10-15 jaar een revisie (herstel) van de omvormer kunt aanvragen in plaats van complete vervanging. Dit scheelt ongeveer de helft van de vervangingskosten, maar dan moet de fabrikant na 10-15 jaar nog wel bestaan.

Capaciteit

Een kleinere omvormer kan interessant zijn. De capaciteit van de omvormer wordt net als de systeemgrootte van de zonnepanelen uitgedrukt in kWp. Deze capaciteit hoeft echter niet hetzelfde te zijn. In sommige gevallen is een kleine omvormer aan te raden, bijvoorbeeld een 3.6kWp omvormer op een 4.0kWp zonnepanelensysteem. De reden hiervoor is dat elke omvormer een minimum hoeveelheid stroom nodig heeft om aan te springen, en deze minimum hoeveelheid is hoger voor omvormers met een grotere capaciteit. Dus een kleinere omvormer zorgt ervoor dat je omvormer eerder aanspringt in de morgen en later uitspringt in de avond, wat een betere energieopbrengst tot gevolg heeft. Het nadeel dat zo’n omvormer op hele zonnige dagen de output aftopt is minimaal in minder zonnige landen – zoals Nederland.

Schaduw

Bij schaduw zijn micro-omvormers of power-optimizers een betere optie. Een normale omvormer wordt op zolder geplaatst en heeft een enkele string die alle panelen achter elkaar schakelt. Dit betekent dat de output van het zwakste zonnepaneel (in de schaduw) bepalend is voor de andere panelen (niet in de schaduw). Micro-omvormers, bijvoorbeeld van het merk Enphase, en power-optimizers, bijvoorbeeld van het merk SolarEdge, hebben dit probleem niet omdat ze elk paneel individueel schakelen. Daardoor heeft ieder paneel zijn eigen, optimale output. Dit heeft een positief effect bij schaduwwerking.

Afmetingen en geluidsoverlast van omvormers

String-omvormers zijn kastjes met de afmetingen van een halve magnetron. Dus ze meten ongeveer 50x30cm met een diepte van 20cm. Plaatsing van deze omvormer is vaak op zolder. Daar moet dan wel ruimte zijn en je moet er relatief makkelijk bij kunnen. Als de zolderkamer gebruikt wordt als slaapkamer, dan is het de moeite waard om te vragen naar het geluid dat de omvormer produceert. De meeste omvormers zijn (zo goed als) geruisloos, maar het is beter om dit vooraf bij de installateur te controleren. Een omvormer bevat een ventilator vergelijkbaar met een pc en deze draait alleen als de zon schijnt, dus niet in de avond of nacht.

Fabrikanten van omvormers

Er zijn tientallen bedrijven die omvormers maken. Traditioneel waren Westerse bedrijven zoals SMA en Fronius het grootst, vanwege een focus op kwaliteit en garantie. Net zoals in de markt voor zonnepanelen zijn Aziatische bedrijven hier echter aan een opmars bezig. Dit heeft tot gevolg dat voorheen betrouwbare Europese spelers zoals Fronius ineens niet meer in de wereldwijde top 10 aanwezig zijn, en dat Chinese prijsvechters zoals Huawei, Growatt en Goodwe het juist heel goed doen.

Naast de omvormer en zonnepanelen zijn de andere onderdelen in het systeem van zonnepanelen het montagesysteem, de bekabeling en het monitoringsysteem.

Montagesysteem

Zonnepanelen worden ongeveer op 10-15cm boven de dakpannen bevestigd bovenop een aluminium montagesysteem. Er is een verschil in hoe dit frame aan het dak vastzit. Bij schuine daken heb je haaksystemen en vastgeschroefde systemen. Bij platte daken heb je eigenlijk alleen ballastsystemen.

Schuine daken

Bij haaksystemen tilt de installateur de dakpannen op en haakt het montagesysteem onder de dakpannen aan de panlatten of dakspanten. Het voordeel is dat dit een goedkoop en snel te installeren systeem is; het nadeel is dat het niet volledig vastzit. Door frictie kan de haak druk op het zonnepaneel zetten en zo het paneel beschadigen – al gebeurt dit zelden. Vastgeschroefde systemen zitten met schroeven vast aan de spanten en zijn dus steviger, maar kosten ook meer tijd van de installateur. In Nederland zijn de meest gebruikte montagesystemen voor schuine daken de haaksystemen.

Platte daken

Op platte daken gebruiken installateurs in de regel een ballastsysteem, omdat vastgeschroefde systemen lekkage tot gevolg kunnen hebben. Ballast kan worden verkregen middels grindtegels of grindzakken bovenop een aluminium frame, of door gebruik van een plastic frame dat al van binnen verzwaard is. Het is mogelijk om ballastsystemen aan de opstaande randen rondom een plat dak te monteren, maar er wordt niet in het dak zelf geschroefd. Om zicht- en windredenen moeten zonnepanelen op platte daken in ieder geval een halve meter van de rand af staan. En als de wind vrij spel heeft, is er mogelijk extra ballast nodig.

De paneelopstelling op platte daken kan middels een oost-west- of zuid-opstelling. De zuid-opstelling heeft iets betere opbrengsten, maar er is ruimteverlies door de schaduwwerking tussen de rijen panelen. Oost-west-systemen benutten alle beschikbare ruimte op platte daken optimaal, omdat er geen schaduw tussen de rijen valt. De landscape-opstelling van zonnepanelen is het meest gebruikelijk op platte daken, om schaduw te beperken.

Bekabeling van zonnepanelen

De stelregel is: hoe langer de kabel van panelen naar omvormer, hoe meer verlies aan stroom. Stroomverlies is het grootst in de gelijkstroomkabel, dus het is zaak om de omvormer zo dicht mogelijk bij de panelen te plaatsen.

Monitoringsysteem van zonnepanelen

Een monitoringsysteem wordt gebruikt om de energieproductie over de tijd uit te lezen. Tegenwoordig zit dit systeem meestal in de omvormer, al wordt er soms nog een apart kastje voor geïnstalleerd. De meeste monitoringsystemen (al dan niet geïntegreerd in de omvormer) zijn via internet uitleesbaar. Een tip voor omvormers zonder wifi is om het internet via een kabel over het bestaande stroomnetwerk te laten lopen. Zo is er geen aparte internetkabel naar de zolder nodig. Voor ongeveer € 30 zijn prima adapters verkrijgbaar.

Parallel geschakelde systemen hebben het voordeel dat de zonnepanelen individueel uitgelezen kunnen worden. In geval van een vies, beschaduwd of defect paneel zie je dus meteen om welk paneel het precies gaat. In zo’n geval kun je actie ondernemen en het probleem oplossen. Bij een seriële omvormer zie je alleen de output van het geheel en werkt het systeem meer als een black box.