Deel
Clipping treedt op wanneer zonnepanelen meer DC-energie produceren dan de omvormer kan omzetten in bruikbare AC-energie. De overtollige energie wordt 'geclipt' en gaat dus verloren.
Voorbeeld: Een module van 425 W in combinatie met een micro-omvormer van 325 W zal 100 W potentiële energie-output bij piekprestaties vastklemmen. Dit wordt geïllustreerd in afbeelding 5.
Clippen is gemakkelijk te zien in grafieken van de opbrengst van een zonnesysteem. Bij clipping vertoont de grafiek een afgevlakte piek, wat aangeeft dat het systeem minder stroom produceert dan het zou kunnen. Een snelle scan van reddit/r/solar voor clipping toont talloze voorbeelden van huiseigenaren die zich afvragen waarom hun energieproductie wordt afgetopt. Sommige opmerkingen laten zien hoe huiseigenaren zich steeds meer bewust worden van clipping en zich zorgen maken over de invloed ervan op de prestaties van hun systemen.
Aangezien micro-omvormers vaak gepaard gaan met modules met een groter vermogen, is clipping geen zeldzaam verschijnsel. In veel gevallen wordt de mismatch tussen modules en micro-omvormers gerechtvaardigd door niet meer geld uit te geven voor micro-omvormers met een hoger wattage. De kleine verliezen tellen echter allemaal op.
Jaarlijks slechts 3% knippen kan $10.724 aan besparingen tijdens de levensduur kosten voor een residentiële zonne-installatie van 15kW (capaciteitsfactor van 19%, $0,30/kWh, escalator van 5% van het elektriciteitstarief, 25 jaar). Met dezelfde aannames verlaagt 2% knippen de besparingen met $7.149 en 1% met $3.575.
In afbeelding 7 laat een prestatieanalyse van een toonaangevende leverancier van micro-omvormers zien dat de clipping-waarden variëren door de kwaliteit van de zonnecondities (verschillend voor elke geïdentificeerde stad) en het wattage van de modules.
Jaar 1 productieverliezen door clipping per module wattage en locatie met een 300W micro-omvormer
Stringomvormersystemen kunnen ook vastlopen als het gecombineerde wattage van de modules hoger is dan het wattage van de stringomvormer. Dit kan gebeuren wanneer de DC:AC-verhouding groter is dan 1, wat vaak voorkomt.
Maar string-omvormers in een systeem met DC-architectuur hebben een speciale eigenschap: in combinatie met een DC-gekoppelde accu kan de energieproductie die het nominale vermogen van de omvormer overschrijdt, worden gebruikt om de accu op te laden.
Figuur 8 illustreert het verschil tussen de prestaties van de DC-gekoppelde omvormer en de prestaties van de micro-omvormer op een dag waarop de zonneproductie de maximale (AC) capaciteit van de omvormer overschrijdt.
Met een DC-gekoppelde accu kan overtollige zonne-energie de accu opladen. Met een AC-gekoppelde accu of micro-omvormersysteem wordt de overtollige energie afgeknepen.
Installateurs die momenteel geen accu's gebruiken, denken vaak dat er geen verschil in clipping is tussen string-systemen en micro-omvormersystemen als de DC:AC-verhoudingen hetzelfde zijn. Maar dat is er wel.
Kortom: zelfs zonder accu en met vergelijkbare DC:AC-verhoudingen zal een stringomvormer minder energie verbruiken dan micro-omvormers. Omdat dit onderwerp complexer en genuanceerder is dan hier beschreven, vind je hier een hoofdstuk met een specifiek voorbeeld en details: Bonus: Clipping showdown: MLPE vs. Optimizers.
Micro-omvormers en optimizers worden meestal gegroepeerd in een technologiecategorie die Module-Level Power Electronics (MLPE) wordt genoemd. Maar omdat optimizers het voordeel hebben dat ze DC-gekoppeld zijn, verrichten ze minder werk en kan de energie van de module naar de accu gaan zonder de gebruikelijke clipping en roundtrip conversieverliezen. Een van de redenen waarom MLPE populair is geworden, is dat ze optimalisatie, bewaking en snelle uitschakeling op moduleniveau bieden - functies die installateurs en huiseigenaren willen en waar ze om vragen. Optimizers zoals de TS4-A-O en TS4-X-O van Tigo (respectievelijk geschikt voor maximaal 700 W en 800 W) bieden deze veelgevraagde functies terwijl ze ook geschikt zijn voor krachtige zonnepanelen.
Clipping is een veelbesproken onderwerp bij huiseigenaren en installateurs, deels omdat de vlakke top van de productiecurve zo opvallend is. Een korte blik op een solar message board brengt al snel bezorgde huiseigenaren aan het licht die clipping-grafieken posten. Deze berichten krijgen meestal een van de volgende reacties:
"Maak je geen zorgen, het zal na verloop van tijd minder worden "
Het is waar dat clipping bij micro-omvormers na verloop van tijd waarschijnlijk zal afnemen. Maar het is waarschijnlijk minder dan wat wordt geadverteerd. Veel gebruikers zullen wijzen op de Enphase technische brief over clipping als bewijs. De brief gaat echter uit van een degradatie van 0,4% na jaar 1. REC-modules, die het grootste deel van de offertes in het EnergySage 1H24-rapport vertegenwoordigden, hebben een gegarandeerde prestatievermindering van minder dan 0,25% na jaar 1 in hun garantie. De garantie garandeert "aan het einde van het 25e jaar een werkelijke output van ten minste 92% van het nominale vermogen". Een module van 450 W produceert dus nog steeds gegarandeerd 414 W of meer; dat is de maximale prestatievermindering, niet het gemiddelde. Bovendien vermeldt het Enphase-rapport geen verslechtering van het maximale vermogen van de micro-omvormer, ondanks het feit dat de garantie op de micro-omvormer geen prestatiegaranties bevat. Het zou moeilijk zijn om een elektronisch apparaat te noemen dat dagelijks wordt gebruikt en thermische schommelingen ondergaat die geen invloed hebben op de prestaties gedurende tientallen jaren van gebruik.
"Het is de investering niet waard om te upgraden naar micro-omvormers met een hoger wattage."
Dit is een redelijke uitspraak als iemand micro-omvormer met micro-omvormer vergelijkt; micro-omvormers met een hoger wattage zijn duurder. Maar de echte (en neutrale) vergelijking om clipping te voorkomen zou moeten zijn tussen een micro-omvormer en een string-omvormer.
"Het is eigenlijk efficiënter"
Deze uitspraak heeft meestal betrekking op de efficiëntiecurves van omvormers, die aantonen dat omvormers efficiënter werken wanneer ze dicht bij hun maximale capaciteit zitten. Bovendien hebben micro-omvormers met een hoger wattage doorgaans een hogere opstartspanning. Upgraden naar een micro-omvormer met een hoger wattage betekent daarom dat het systeem later 'wakker wordt' dan een micro-omvormer met een lager wattage en dat de productie-uren bij weinig licht worden gemist. Dit is te zien in Figuur 9.
Naast de kostenstijging die gepaard gaat met het upgraden naar een micro-omvormer met een hoger wattage, is er een mogelijk negatief effect op de efficiëntie en het aantal bedrijfsuren. Dit is een echte afweging om te overwegen. Maar nogmaals, deze verklaring vergelijkt micro-omvormers met micro-omvormers. Een Tigo stringomvormer begint daarentegen te produceren bij 80V voor alle modules in een string, wat betekent dat de productie begint wanneer slechts één string van modules aan de lage kant van het productiespectrum werkt - slechts 10V per stuk voor een string van 8 modules.
"String-omvormers klemmen ook"
Dit onderwerp wordt hierboven behandeld en een diepgaande duik is hier beschikbaar: Bonus: Clipping showdown: MLPE vs. Optimizers
Naarmate het vermogen van modules toeneemt, stijgen ook de kosten van clipping. Deze 'clipping tax' kan tot $10.724 kosten tijdens de levensduur van een zonneproject, maar kan worden vermeden. Wanneer accu's worden gekoppeld aan een omvormer met gelijkstroomkoppeling, kan overtollige zonneproductie de accu opladen, waardoor clipping helemaal wordt vermeden. Gelukkig worden accu's snel de norm.
Bovendien introduceren accu's extra verliezen voor micro-omvormers, die we in detail zullen bespreken in het volgende hoofdstuk - Conversiebelasting: De verborgen kosten van AC-gekoppelde accu's.
Webinar: Op 15 april (belastingdag in de VS) organiseren we een webinar dat dieper ingaat op de details van de Microinverter Tax-serie. Meld u hier aan voor het webinar.
Hieronder staat een volledige lijst van hoofdstukken in deze serie (links worden toegevoegd naarmate hoofdstukken worden gepubliceerd):
