De functies van de solar inverter

De hoofdfuncties van de inverter

De inverter cq omvormer vormt een belangrijk en tevens onmisbaar onderdeel van de PV zonne-energie installatie. De inverter kent twee hoofdfuncties:

1. De belangrijkste functie van een inverter is het omvormen van gelijkspannning (DC) naar wisselspanning (AC).

• Aan de ene zijde van de inverter worden de PV zonnepanelen aangesloten.
• De PV zonnepanelen leveren gelijkspanning.
• Aan de andere zijde van de inverter wordt het stroomnet gekoppeld dat is gebaseerd is op wisselspanning. 

1. Een 2e hoofdfunctie van een inverter is het optimaliseren van de opbrengst van de inverter gegeven de omstandigheden zoals:

• De hoeveelheid zonne-instraling
• Schaduwval en eventueel
• Gewenst laadvermogen als er een accu-systeem op aangesloten is.

Een inverter is hiertoe uitgerust met Maximum Power Point Tracking (MPPT) of Global Maximum Power Point Tracking (GMPPT). Om zoveel mogelijk electrisch vermogen aan een zonnepaneel te onttrekken zoekt de inverter voortdurend naar het punt waarbij het product van paneelstroom (voltage) en spanning (amperage) maximaal is (voltage x amperage = wattage). Dit wordt het Maximum Power Point (MPP) genoemd. Het MPP verschuift zodra de instraling op, of de temperatuur van het paneel veranderd. Een inverter is dus altijd voorzien van een of meerdere MPP-trackers. 

Global Maximum Power Point Tracking heeft als extra voordeel dat het de optimale opbrengst kan bepalen over meerdere panelen in een string. Ook in het geval één of meerdere panelen beschaduwd zijn.

Een string is een serie geschakelde panelen die als een groep aan een inverter zijn gekoppeld.

Andere belangrijke inverter functies

Andere belangrijke functies van de inverter zijn procesbewaking en systeembeveiliging zowel aan de kant van de zonnepanelen (AC-zijde) als aan de kant van het stroomnet (DC-zijde): 

• Aan de DC zijde zijn eventueel de volgende beveiligingen aanwezig:
  • Overspanningsbeveiliging. Beveiliging tegen blikseminslag en overspanning. Het is zaak dit type beveiliging met een installateur af te stemmen omdat overspanningsbeveiliging verschillende niveau's kent. Overspanningsbeveiliging dient ook op de juiste plaatsen in de installatie te worden aangebracht. Meer informatie (Engels).  
  • Ompolingsbeveiliging. Beveiliging tegen verkeerd aansluiten van de + en - polen.
  • Electronic Solar Switich (ESS). Apparaatfunctie voor het veilig loskoppelen van de DC zijde van de inverter. Zelfs als daar als gevolg van het niet volgen van de juiste procedures of kortsluiting nog spanning op staat.  
  • AC kortsluitvastheid ofwel functie tot het automatisch afschakelen van de inverter bij kortsluiting
  • Aardlek monitoring. 
• Aan de AC zijde worden onder andere de frequentie en het voltage van het stroomnet bewaakt conform de geldende (nationale) regelgeving.
  • Wanneer het voltage op het stroomnet te hoog oploopt zal de inverter uitschakelen.
  • Ook bij afwezigheid van een stroomnetfrequentie, dit kan het geval zijn bij uitval van het stroomnet of wannneer er een storing in het lokale stroomcircuit is zal de inverter zichzelf uitschakelen.
  • Inverters van zonnestroom systemen die direct invoeden op het middenspanningsnetwerk (1 kV - 50 kV) dienen te beschikken over een functie voor faseverschuiving. Op deze manier zijn grote zonnestooom systemen compatibel met de capaciteiten van het distributienet en is er geen sprake van nutteloze belasting van het stroomnetwerk. Het genereren van netwerk-bruikbare zonnestroom is een belangrijke voorwaarde voor het welslagen van hernieuwbare energiebronnen. Meer informatie over reactie power (Engels), over de Nederlandse elctriciteitsmarkt (wiki) en de verschillende hoog- midden en laagspanningsnetwerken in Nederland. 
• Het merendeel van de inverter fabrikanten brengt ook hybride inverters uit. Deze hebben naast een omvormer- ook een laadfunctie. Voor meer informatie over dit type inverter klik hier (DGEM).

Notabene: Niet elke inverter is standaard toegerust met alle veiligheids- en bewakingsystemen. Een controle op de inverter specificaties en opties is dan ook noodzakelijk.

Overspanningsbeveiliging voor zonnestroom installaties

6 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Een string zonnepanelen

Op een centrale inverter kunnen meerdere zonnepanelen worden aangesloten. Een serie aan elkaar gekoppeld panelen is een string panelen. De inverter beschouwt een string als 1 groot zonnepaneel. Er zijn inverters waarop 1 string kan worden aangesloten of meerdere strings. Het voordeel van het string concept is dat de kabelverliezen beperkt zijn en er voor meerdere panelen maar 1 inverter nodig is. Het grote nadeel is dat de string net zo goed presteert als het product van het slechtste paneel. Een inverter met Global Maximum Power Point Tracking functionaliteit kan dit probleem grotendeels omzeilen.

Zonnepanelen kunnen zowel in serie als parallel als in een mix van serieel en parallel worden gekoppeld aan een inverter.

Zonnepanelen in strings serieel of parallel schakelen

7 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Rendement

Het rendement van een inverter bepaalt hoeveel vermogen door de inverter nuttig wordt omgezet. Met andere woorden hoeveel Watt er door de zonnepanelen wordt geleverd ten opzichte van hoeveel Watt er beschikbaar komt voor het stroomnet. Een moderne inverter heeft een rendement van 95 tot 98%.

Europees rendement

Voor het rendement van de inverter worden in de specificaties meestal twee percentages weergegeven:

• Maximaal rendement. Het maximale rendement dat de omvormer kan halen onder de voor de inverter meest gunstige condities.
• Europees rendement. Het rendement van een inverter wat gebaseerd is op voorgedefinieerde praktijkcondities. Er wordt gekeken hoeveel procent van de tijd een omvormer op een gemiddelde dag op jaarbasis een bepaald (omzettings)vermogen levert en dit voor een aantal verschillende vermogenscondities.

Typen inverters

Er zijn verschillende typen inverters en meerdere criteria om te komen tot een inverter keuze. Netgekoppelde inverters kunnen in een aantal hoofdgroepen worden ingedeeld:

• Transformatorloze inverters ⇔ Inverter met transformator
• Enkelfase inverters ⇔ 3 Fasen inverters
• Inverters met enkelvoudige MPP tracker ⇔ Inverters met meervoudige MPP trackers
• Micro-inverters ⇔ String inverters

Er zijn ook inverter systemen die een mixvorm zijn van micro- en centrale inverter en van lokale dan wel centrale DC naar AC omzetting. Onder meer de volgende systemen zijn beschikbaar:

• DC naar DC micro inverters met centrale DC naar AC inverter / Power Optimizer systeem
• DC naar AC micro inverters met centrale AC naar AC gateway / Multigate systeem

Inverters met of zonder transformator

Inverters kunnen gebaseerd zijn op een transformator of zijn transformatorloos. Een transformator zorgt voor een zogeheten galvanische scheiding. Hierbij wordt het DC input deel zowel electronisch als fysiek gescheiden van het AC output. De galvanische scheiding wordt bij inverters met transformator middels inductie bereikt. Deze zogeheten galvanische scheiding is noodzakelijk ingeval er een functionele aarding van de zonnepanelen gewenst is, zoals bij dunne film zonnepanelen, of wanneer een hoger veiligheidsniveau gewenst is.

Er zijn drie typen inverters:

1. Transformatorloze inverters.
   • Transformatorloze inverters behalen het hoogste omzettingsrendement.
   • Dit type inverter is zeer stil.
2. Inverters met laagfrequent aangestuurde transformators.
   • Dit is een verouderd type en heeft ook het laagste rendement.
   • Laagfrequent transformator omvormers maken veelal een licht zoemend geluid cq brom. 
3. Inverters met hoogfrequent (HF) aangestuurde transformators.
   • Inverters met een hoogfrequent aangestuurde transformator benaderen het rendement van een transformatorloze inverter.
   • In plaats van het direct converteren van DC spanning naar 230 volt wisselspanning maakt dit type inverter een aantal stappen om de spanning te optimaliseren. In een computer gestuurd proces wordt de DC spanning omgezet in AC spanning met een hoge frequentie, vervolgens terug naar DC en in een laatste omzetting naar het uiteindelijke AC output voltage.
   • De DC-AC omzettingen zorgen wel voor (extra) warmteontwikkeling. Dit is een aandachtspunt voor de bepaling van de locatie van de inverter. De locatie dient voldoende geventileerd te zijn en de inverter dient voldoende vrij te hangen ten behoeve van een goede luchtcirulatie.
   • Dit type inverter is nagenoeg even stil als de transformatorloze inverter.

Functionele aarding

Sommige typen PV zonnepanelen (onder andere een aantal oude typen SunPower zonnepanelen en dunne film zonnepanelen) moeten aan één van de polariteiten (+ of -) geaard worden. Hiermee wordt een te grote vermindering van de opbrengst in de tijd voorkomen. Dit wordt een functionele aarding genoemd,  in tegenstelling tot de veiligheidsaarding van bijvoorbeeld het montageframe of van de omlijsting van zonnepanelen. Bij de volgende meest voorkomende en bekende effecten is een functionele aarding noodzakelijk:

• Polarisatie effect.  Dit effect doet zich onder meer voor bij de zogeheten 'back-side contact' zonnepanelen, wanneer de (+) en de (–) pool dicht bij elkaar staan. Dit kan leiden tot ongewenste recombinatie wat een negatief effect heeft op het rendement. Dit is te voorkomen door aarding van de positieve polariteit.
• Potentiaal Geïnduceerde Degradatie (PID). Dit kan optreden wanneer zonnecellen een te grote negatieve spanning hebben ten opzichte van de frames. Hierdoor kan een stroom naar de frames lopen die het rendement van de zonnepanelen negatief beïnvloed. Voor zonnepanelen die hier gevoelig voor zijn is een van de oplossingen het aarden van de (–) pool.
• Transparent Conductive Oxide (TCO) corrosie. Bij bepaalde dunne film panelen kan de TCO-laag beschadigd raken. Deze transparante geleider is een belangrijk onderdeel als één van de twee elektrische contactlagen in de cel. De TCO laag ( van bijvoorbeeld tin- of zinkoxide) moet zowel stabiel als transparant blijven ook na vele jaren gebruik. In andere woorden een goede electrische geleiding behouden en voldoende zonlicht doorlaten. Door een combinatie van warmte en vocht kan deze laag degraderen wanneer natriumionen uit het glas, met water reageren. Door aarding van de (-) pool worden de natriumionen van de TCO-laag weggeleid.

Enkel- of 3 fasen inverter

Een inverter levert het door de PV zonnepanelen geleverde vermogen af op een daarvoor bestemde groep in de meterkast. Een enkelfase inverter kan invoeden op een enkele groep en is daarbij beperkt door het amperage van de groep. Op een 16 ampere enkelfase groep mag mag maximaal 3700 Watt worden ingevoed. Want 16 ampere (stroom) x 230 volt (spanning) = 3680 watt (vermogen).

Een 3 fasen inverter kan invoeden op een 3 fase groep en kan daarmee een veel hoger vermogen doorleveren. Een en ander is afhankelijk van de waarde (in amperes) en het type (enkel- of 3 fasenhoofdaansluiting).

Wanneer een beperkte onderdimensionering van de inverter wordt toegepast kan gesteld worden dat bij een PV vermogen van meer dan 5000 Watt een een driefasige inverter moet worden gebruikt.

Natuurlijk kan er ook voor meerdere kleine inverters worden gekozen die op verschillende enkelfase groepen worden aangesloten.

Enkel- of meervoudige Maximum Power Point Tracker

Centrale cq string inverters kunnen zijn uitgerust met één of meerdere Maximum Power Point Trackers (MPPT). Bij een enkele MPPT kan ook maar voor 1 string het optimale werkpunt ingesteld worden. Een inverter kan ook maar 1 MPPT hebben en toch de mogelijkeid meerdere strings aan te sluiten. Dan is het van belang te weten dat de zonnepanelen in de verschillende strings gelijk worden behandeld. Zijn de condities waarmee de strings te maken hebben verschillend, 1 string kent bijvoorbeeld schaduwval, de andere string niet. Dan zal de opbrengst dalen tot het niveau van de minder presterende string.

Een inverter met meerdere MPP trackers kan de opbrengst van meerdere stringen zonnepanelen optimaliseren en heeft de voorkeur bij grotere installaties cq bij installaties waarbij de verschillende strings onder verschillende omstandigheden opereren (zoals schaduwval en afwijkende zoninval).

Micro inverter of string inverter

Micro inverters zijn in omvang en vermogen kleine inverters die per 1 of 2 panelen worden geplaatst. Dit in tegensteling tot een centrale cq string inverter waarop een groter aantal zonnepanelen kan worden aangesloten.

In Nederland zijn centrale inverters het meest gangbaar maar dit zou kunnen veranderen wanneer het prijsniveau van micro-inverters verder daalt.

Bij (AC) micro-inverters vindt de omzetting van DC naar AC direct bij het zonnepaneel plaats. Een micro-inverter wordt direct achter het paneel op het bevestigingsframe gemonteerd. De afzonderlijke micro-inverters worden aangesloten op een 230 Volt bus-leiding die achter de panelen langsloopt. Deze leiding wordt direct of via een management gateway aangesloten in de meterkast.

Micro-inverters hebben verschillende voordelen:

• Schaduwmanagement. Een string zonnepanelen kan hinder hebben van schaduwvorming. Moderne centrale inverters met Global Maximum Power Point Tracking kunnen de onvermijdelijke negatieve invloed van schaduwvorming op de opbrengst beperken. In de situatie van een micro-inverter heeft elk zonnepaneel een eigen inverter én MPP tracker. Omdat de opbrengst van zonnepanelen altijd iets ten opzichte van elkaar verschillen zou met de inzet van micro-inverters een rendementsverbetering van een aantal procenten mogelijk moeten zijn.
• Het mixen van panelen met verschillende specificaties en ingebruikstellingsdata is met micro-inverters geen probleem. Bij een centrale inverter is het mixen van zonnepanelen aan regels gebonden. Het mixen van zonnepanelen leidt bijna altijd tot lagere opbrengsten dan wellicht wordt aangenomen op basis van de toegevoegde (paneel)wattages.
• Wanneer een enkel zonnepaneel niet naar behoren presteert is dit in de regel direct zichtbaar via het (optioneel) meegeleverde managementsysteem. Een foutanalyse en een eventuele garantieclaim zijn dan sneller gemaakt.
• Er is geen (geschikte) ruimte benodigd om de inverter te monteren. De micro inverter wordt buiten bij de panelen aangebracht.
• Een micro-inverter mag tot een vermogen van 500 Watt per stroomgroep (2,25 ampere) direct invoeden op een wandcontactdoos. 
• De PV installatie is eenvoudig uit te breiden zonder wellicht lastige capaciteitsberekeningen zoals dat bij een centrale inverter het geval kan zijn. Daarnaast zijn centrale inverters veelal bij installatie op maat gedimensioneerd. Het bijplaatsen van zonnepanelen met micro-inverters bij een dergelijk installatie (centrale inverter) is natuurlijk altijd een van de mogelijkheden.
• In een string zonnepanelen kan de spanning bijhoorlijk oplopen. Bij een string van 10 panelen kan dit al 400 Volt zijn. Bij micro-inverters zal het voltage niet hoger worden dan 230 Volt.
• Wanneer een centrale inverter defect gaat (buiten garantie) is er sprake van een flinke al dan niet voorziene kostenpost. Maar ook de opbrengst wordt gedurende de reperatieperiode tot nul gereduceerd. Wanneer één micro inverter defect gaat hoeft alleen deze micro-inverter te worden vervangen. Een nadeel kan zijn dat de micro-inverter lastig te bereiken is.
  • Houdt daarom terdege rekening met de vervanging van micro-inverters bij de keuze van het montagemateriaal. Als men genoodzaakt is veel zonnepanelen los te koppelen voor de vervanging van een enkele micro-inverter kan de investering in tijd en geld alsnog oplopen.
  • Gelukkig zijn micro-inverters zeer robuust. In tegenstelling tot centrale inverters die veelal een fabrieksgarantie kennen van 5 tot 10 jaar geven fabrikanten van micro-omvormers vaak een garantie af van 25 jaar. 

Zoals ook het aantal zonnepanelen in een string beperkt is, is ook het aantal micro-inverters dat op een bussysteem / micro-inverter string mag worden aangesloten beperkt. Controleer hiervoor de specificaties en opties bij de betreffende fabrikant.

Voorbeelden van de inzet van micro-inverters

12 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Power Optimizer systeem

Naast de reguliere micro inverter die gelijkspanning (DC) op paneel niveau omzet in wisselspanning (AC) zijn er ook micro inverters die op paneel niveau een DC naar DC omzetting doen. De DC stroom wordt vervolgens over een DC netwerk naar een centrale inverter geleidt. Op deze centrale inverter wordt de DC spanning vervolgens omgezet in AC spanning ten behoeve van het electriciteitsnetwerk.

De DC-DC micro inverter is al dan niet voorzien van MPP tracking. Een DC-DC micro-inverter met MPP tracking combineert opbrengstoptimalisatie naast een optimaal gekozen gelijkstroom.

Multigate systeem

Voor het beheren van meerdere micro-inverters en het bieden van aanvulllende veiligheidsfuncties bestaan er voor micro-inverters ook zogeheten gateways. Een gateway wordt aangesloten tussen een 230 Volt bussysteem waarop de micro-inverters invoeden en de groepenkast. Een gateway converteert de door de verschillende micro-inverters aangeboden AC spanning opnieuw naar een optimale AC spanning voor het electriciteitsnetwerk. De aanvullende veiligheidsfuncties bestaan onder meer uit AC-kortsluitvastheid en stroomnetbewaking.

Voorbeeld van de inzet van multigate inverters en power optimizer systemen

11 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Dimensionering van de inverter

De juiste dimensionering van een inverter systeem is van meerdere variabelen afhankelijk:

• Het initieel aantal zonnepanelen dat op een inverter moet worden aangesloten.
• Het totale vermogen van de zonnepanelen al dan niet opgedeeld over meerdere inverters en / of meerdere strings. 
• De locatie van de PV installatie en Performance ratio van het systeem, zie Rendement en optimalisatie.
• De gekozen opstelling, zie PV zonnepaneel opstellingen.
• De zwaarte en type hoofdzekering, zie Planning en installatie.
• Het efficientiebereik van de inverter.
• De aanwezigheid van een eventueel groeiplan. Er kan sprake zijn van toekomstige geplande uitbredingen  van de PV installatie in verband met nieuw in te ruimen oppervlakte voor zonnepanelen. Er kan ook sprake zijn van een geplande kostenspreiding. 
• Technische- en management opties die verband houden met de dimensionering.
• Financiele afwegingen.

Er zijn dus behoorlijk wat variabelen. Voor een kleinere installatie zoals voor een woning is het aantal variabelen en afwegingen natuuurlijk beperkter dan voor een grote bedrijfsmatige installatie.

Op basis van de inbreng van een ervaren installateur, het stellen van de juiste vragen en gedegen onderzoek kan de juiste inverter oplossing worden geselecteerd.

Er zijn wel een aantal richtlijnen die een keuze voor een inverter kunnen ondersteunen:

• In Nederland wordt vaak gekozen voor een inverter die licht ondergedimensioneerd is (80 tot 90% van het totale Wp vermogen). De reden hiervoor is dat het maximale vermogen van een zonnepaneel zoals gespecificeerd niet vaak wordt bereikt. Alleen onder gunstige omstandigheden, zoals een ideale opstelling, bij veel zon en een betrekkelijk lage buitentemperatuur, kan een 1:1 gedimensioneerde inverter het volledige Wp vermogen omzetten.
• De technische reden om eventueel voor een lichte onderdimensionering te kiezen is het feit dat inverters een optimaal werkgebied kennen. Binnen dit werkgebied werkt de inverter het meest efficient. Door het jaar gekeken zal een inverter vaker aan de laag- en middenrange van zijn werkbereik functioneren dan in het piekbereik. Het vermogen dat een PV installatie gedurende het jaar aanbiedt aan de inverter moet dus zoveel mogelijk binnen het meest efficiente werkgebied van een inverter liggen.
• Het specificatieblad van een inverter bevat meestal een diagram dat de efficiency weergeeft. Dit is de zogeheten rendementscurve. De rendementscurve van moderne inverters ligt vrij vlak. Dat wil zeggen dat vanaf een bepaald (laag) omzettingsniveau, zeg 20%, de inverter al een efficiency bereikt die minder dan 3% af ligt van het maximale rendement. Bijvoorbeeld 94% in plaats van 97%. Bij een belasting die minder is dan 20%, zeg 10% ligt het rendement al wel 7% onder het maximum. Bijvoorbeeld 90% in plaats van 97%. Zoals zichtbaar in onderstaande rendementscurve van de SMA Sunny Boy 3000TLST. 

Ter illustratie. Voor een systeem van 14 x 245 Watt Piek panelen (totaal 3430 Watt Piek) is een omvormer van 3000 Watt (87,5%) op basis van voorgaande uitgangspunt een goede keuze. 

Let wel. Het kiezen van een ondergedimensioneerde inverter is geen standaard advies. Op een uitgekiende locatie en mits de ondergrens van het gebruik in relatie tot de efficiencyboog van de inverter in ogenschouw wordt genomen kan een 1:1 gedimensioneerde inverter op termijn ook gunstig uitvallen. De geringe meerprijs van een zwaardere inverter wordt waarschijnlijk terugverdient door een hogere kWh opbrengst tijdens gunstige weersomstandigheden.

Schaduwmanagement

Alle moderne zonnepanelen zijn voorzien van zogeheten by-pass diodes. Deze zorgen ervoor dat  de stroom om de beschaduwde delen heenstroomt. Dit is echter geen garantie dat het vermogen naar evenredigheid op pijl blijft.

Bij een beschaduwing van bijvoorbeeld 1 van 4 panelen in een string kan zonder ingrepen het rendement wel terugvallen tot 20%. In plaats van 75%. Tenslotte functioneren 3 van de 4 panelen nog op 100% van hun kunnen.

Om het rendement op pijl te houden dient de MPP-tracker van een centrale inverter te zijn voorzien van een systeem dat schaduwvorming herkent en hierop acteert. 

Onderstaande figuren en toelichting, met veel dank aan Photonland, toont een string van 4 zonnepanelen waarbij geen sprake is van beschaduwing. De panelen staan in serie geschakeld, daarbij is de stroomsterke (I / amperage) door alle panelen hetzelfde en bouwt de spanning (V / volt) per paneel in de string verder op. In de figuur is het punt aangegeven waarbij het maximale vermogen opgewekt kan worden als g-MPP. De g staat hier voor globaal om aan te geven dat dit voor de gehele string het werkelijke maximum power point is.

Werking conventionele MPP tracker

Een conventionele MPP-tracker vindt het Global Maximum Power Point (GMPP) als volgt:

1. Een MPP-tracker in de inverter meet de open klemspanning ofwel de Voc waarde. Hierbij is de stroomsterkte (amperage) gelijk aan nul. Bij een vooraf bepaalde minimale opstartspanning sluit de MPP-tracker kortstondig met een zekere schijnbare weerstand het circuit waardoor er stroom gaat lopen (V = I * R ofwel voltage = amperage x weerstand. Weerstand in ohm Ω). In deze vervult de inverter dus een rol als weerstand. Hierdoor wordt het mogelijk het elektrische gedrag van de string zonnepanelen te bepalen.
2. Door de weerstandswerking gaat het systeem vermogen leveren, P = I * V (wattage = amperage x voltage). De spanning (voltage) neemt daarbij af en de stroomsterkte (I / amperage) wordt groter dan 0. Vervolgens wordt de schijnbare weerstand met met discrete stappen verlaagd, waarbij de stroomsterkte I toeneemt en de spanning V verder afneemt.
3. Bij elke stapje, weergegeven in bovenstaande figuur door de pijltjes rechts, wordt kort het nieuwe vermogen gemeten (P = I * V).
4. Is het vermogen toegenomen ten opzichte van de vorige stap dan verlaagt de MPP-tracker de schijnbare weerstand met nog een volgende stap. Dit vindt plaats tot op het moment dat het vermogen ten opzichte van de vorige stap niet is toegenomen maar afgenomen.
5. Op het moment dat het vermogen is afgenomen moet er een kleinere stap worden teruggezet. Dit wordt net zo lang herhaald tot het vermogen niet meer toeneemt maar wederom afneemt, nu wordt met een nog kleinere stap weer de andere kant op gegaan enzovoort.
6. Dit algoritme wordt herhaald tot met een bepaalde mate van nauwkeurigheid het Maximum Power Point benaderd is.
7. MPP-Trackers van moderne omvormers halen een nauwkeurigheid > 99%.
8. De gangbare naam voor dit algoritme is "Hill climber". Met toepassing van dit algoritme wordt in dit voorbeeld zo het maximale mogelijke vermogen van 100% uit de zonnepanelen gegenereert (uitgaande van een 100% nauwkeurige MPP-tracker). Het opgewekte vermogen (in wat) in bovenstaand figuur is het resultaat van V1 x I1.

Local Maximum Power Point

• Wanneer het hill-climb algoritme van een conventionele MPP-tracker wordt toegepast, dit wordt uitgedrukt door de kleine pijltjes aan de rechterzijde in onderstaand figuur, wordt het L-MPP als optimum gekozen. De L staat voor lokaal omdat dit niet het werkelijke maximum power point is.
• Bij dit instelpunt levert het beschaduwde paneel het maximaal mogelijke vermogen. Maar bij de bij dit instelpunt behorende weerstand, leveren de overige 3 panelen ook maar hetzelfde lage vermogen.
• Dit (lage) vermogen is het resultaat van het product van I2 en V2. Het resultaat is niet de verwachte en ook mogelijke 75% vermogensopbrengst, tenslotte functioneren 3 van de 4 panelen optimaal, maar een vermogensopbrengst van slechts 20%.

Global Maximum Power Point

Onderstaande figuur toont wederom een string van 4 panelen waarvan 1 paneel beschaduwd is. Nu is een inverter aangesloten met een intelligente MPP-tracker die in staat is het werkelijke Maximum Power Point in deze situatie te vinden, aangeduid als g-MPP. Op het g-MPP wordt een vermogen van > 75% gegenereerd. De reden hiervoor is dat het beschaduwde paneel wordt gebypassed (Deze draagt namelijk niet bij aan een hogere opbrengst).

• Nadat de inverter het L-MPP heeft gevonden wordt verder gezocht naar andere eventuele Maximum Power Points.
•  De schijnbare weerstand wordt daartoe verder verlaagd. Het gevolg hiervan is dat uiteindelijk de spanning (voltage) over het beschaduwde paneel sterk gaat afnemen, terwijl de stroomsterkte I (amperage) nog maar iets toeneemt.
• Bij punt X aangekomen is de schijnbare weerstand zover verlaagd dat voor het beschaduwde paneel de stroomsterkte de maximale waarde bereikt en deze niet meer in staat is om nog een spanning (een potentiaal verschil) op te bouwen.
• Daardoor staat er tegelijk ook geen (negatief) spanningsverschil meer over de bypass diode(s) van het beschaduwde paneel en is deze niet meer gesperd.
• Wordt nu de schijnbare weerstand nog verder verlaagd, dan neemt de door de drie niet beschaduwde panelen genereerde stroomsterkte (I) sterk toe. De niet meer gesperde bypass diode(s) van het beschaduwde paneel vormen geen belemmering meer. Dit terwijl de spanning over de eerste drie panelen in eerste instantie slechts langzaam afneemt.
• Mede gevolg hiervan is dat de niet meer gesperde bypass diode over het vierde paneel deze hogere stroomsterkte gaat doorlaten en om het zonnepaneel met de schaduw heenleidt. Dit paneel vormt daardoor dan ook geen belemmering meer voor het verlagen van de schijnbare weerstand. Zou er namelijk geen by-pass diode over dit paneel hebben gestaan dan was dit paneel als een zogeheten ohmse-weerstand gaan fungeren.

Gallery van bovenstaande 3 figuren:

Werking van Global en Maximum Power Point Tracking

3 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Levensduur van een inverter

Qua levensduur gaat een inverter minder lang mee dan zonnepanelen. Over het algemeen mag uitgegaan worden van een levensduur van 15 tot 20 jaar, terwijl zonnepanelen 30 tot 40 jaar prima dienst blijven doen. De meeste inverter fabrikanten geven tussen de 5 tot 10 jaar garantie op hun inverters.

SMA, de grootste leverancier van inverters, geeft aan dat zij de inverter hebben ontwerpen voor een levensduur van minimaal 20 jaar gebaseerd op een vol vermogen belasting. Aangezien in het Nederlandse klimaat een omvormer niet continu op vol vermogen draait, mag in ieder geval van deze levensduur worden uitgegaan.

Inverters in (semi-)buiten situaties

4 afbeeldingen. (Klik op de afbeeldingen om deze te vergroten)

Micro-inverters zijn de in regel zeer robuust gebouwd. Een garantietermijn van 20 jaar is voor micro-inverters dan ook geen uitzondering.

Veel inverter fabrikanten bieden de mogelijkheid de garantietermijn tegen betaling te verlengen. Deze extra kosten kunnen indien gewenst bij de kosten voor de inverter worden opgeteld. Extra garantie bijkopen is natuurlijk altijd een afweging tussen de wens tot garantiedekking tijdens de economische levensduur of afschrijvingstermijn, de te verwachten technische levensduur en het al dan niet reserveren van geld voor de aankoop van een nieuwe inverter. Aangezien de zonnepanelen veelal 40 jaar mee zullen gaan, ligt het in ieder geval in de lijn der verwachting dat over 10 tot 30 jaar een nieuwe inverter moeten worden aangekocht.

Garantievoorwaarden

Hoe is de garantieregeling ingericht? Onder welke voorwaarden en binnen welke termijn is een nieuw of vervangende inverter beschikbaar. 

Buitenmontage

Het merendeel van de inverters zijn ook geschikt voor buitenmontage. Geschiktheid voor buitenmontage wordt in de specificaties aangeduid onder beschermingsklasse (IP65 norm) en beschermingsklasse voor het aansluitbereik (IP54 of IP67).

Blootstelling aan vol zonlicht dient te worden voorkomen:

• Blootstelling aan de directe zon genereert extra warmte in de inverter en dit kan invloed hebben op zowel het rendement als de levensduur
• De UV straling van de zon kan op de lange termijn de behuizing van de inverter aantasten.

Hoewel bijna alle centrale inverters bestand zijn tegen een vochtigheidsniveau van 100% dient directe blootstelling aan water (regen, reiniging) beter te worden voorkomen. Micro-inverters zijn bestendiger. 

Diefstalbeveiliging

Veel inverters beschikken over een vorm van diefstalbeveiliging / diefstalvertraging. Wanneer de diefstalgevoeligheid significant is dient voldoende aandacht aan dit onderwerp te worden geschonken.

Testresultaten

Deze link verwijst naar een tabel afkomstig uit vaktijdschrift Photon Profi uitgave 12/2011. Conclusies: Transformatorloze omvormers scoren qua rendement beter dan omvormers met transformator. Grote omvormers (qua vermogen) halen een hoger rendement dan kleine omvormers.