Clipping Showdown: DC:AC verhoudingen zijn niet gelijk

In hoofdstuk 2 beschreven we het verschil in DC:AC-verhouding tussen micro-omvormers en string-omvormers, zelfs als er geen accu's worden gebruikt. Dit bonushoofdstuk gaat dieper in op waarom en hoe string-omvormers beter presteren dan micro-omvormers.

‍

Verhouding DC:AC: Wat het betekent

De DC:AC-verhouding is een belangrijke maatstaf bij het ontwerpen van zonne-energie. Het vergelijkt het totale vermogen van uw zonnepanelen (DC) met het maximale uitgangsvermogen van uw omvormer (AC). Een systeem van 15kW met een omvormer van 11,4kW (of de som van de micro-omvormercapaciteit) heeft bijvoorbeeld een DC:AC-verhouding van 1,3:1.

Volgens Aurora Solar, een toonaangevende software voor zonne-energieontwerp en -prestatiesimulatie, "is het vaak zinvol om een zonnepaneel te groot te maken, zodat de DC/AC-verhouding groter is dan 1. Dit zorgt voor een grotere energieoogst wanneer de productie lager is dan de nominale waarde van de omvormer, wat meestal het geval is gedurende het grootste deel van de dag".

Aurora Solar vervolgt echter, "deze aanpak is niet zonder kosten. Ofwel spendeer je geld aan een extra omvormer, ofwel verlies je energie door omvormer clipping."

Maar niet alle DC:AC-verhoudingen gedragen zich hetzelfde, vooral niet bij het vergelijken van string-omvormers en micro-omvormers.

‍

Knippen: String-omvormers vs. micro-omvormers

Hoewel zowel stringomvormers als micro-omvormers energie verliezen wanneer de output van modules de capaciteit van de omvormer overschrijdt, zullen stringomvormers gemiddeld minder energie verliezen omdat:

1. Geaggregeerd vermogen afvlakken in stringomvormers

Stringomvormers beheren het vermogen op arrayniveau en combineren de output van alle modules tot één DC-ingang. Dit betekent:

• Modules houden elkaar in evenwicht: Als één groep modules piekvermogen produceert (bijvoorbeeld in de namiddag op het westen gericht) terwijl een andere groep in de schaduw ligt of onder de piek werkt (bijvoorbeeld in de namiddag op het oosten gericht), is de kans kleiner dat het totale vermogen van de array de capaciteit van de omvormer overschrijdt.
• Soepeler uitgangscurve: De gecombineerde opwekking van alle modules vermindert de kans op clipping, zelfs wanneer afzonderlijke modules op maximale capaciteit werken.

‍

2. Clipping per module in micro-omvormers

Micro-omvormers werken onafhankelijk voor elke module en zetten DC om in AC op moduleniveau, wat inefficiënt is:

• Clipping bij elke module: Elke micro-omvormer heeft een vast vermogen (bijvoorbeeld 350 W). Als een module van 450 W zijn piek bereikt, wordt het overschot van 100 W geclipt, zelfs als andere modules in het systeem minder dan hun piek produceren.
• Geen uitwisseling tussen modules: In tegenstelling tot stringomvormers kunnen micro-omvormers het vermogen niet over modules verdelen, dus overtollige energie van goed presterende modules gaat verloren, zelfs als andere modules minder goed presteren.

‍

Energieproductie vergelijken met een specifiek voorbeeld

Laten we het verschil eens bekijken door de prestaties van micro-omvormers vs. string-omvormers met dezelfde DC:AC-verhouding te vergelijken op hetzelfde huis (zie Afbeelding 16) met de volgende kenmerken:

• 15kW zonne-installatie bestaande uit 35x440W modules
• 2 matrices: 17 modules in het oosten (blauw), 17 in het westen (geel)
• De zon schijnt op de westelijke array, die een potentiële 400W per module genereert
• De East array genereert 250W per module
• Optie 1: 700W optimizers + 11,4kW string-omvormer (1,35:1 DC:AC-verhouding)
• Optie 2: 325W micro-omvormers op elke module (1,35:1 DC:AC-verhouding)

Hieronder zien we de prestatievergelijking tussen deze twee configuraties. De micro-omvormers in optie 2 verliezen 13% van de productie omdat ze op moduleniveau verliezen. De stringomvormer in optie 1 verlaagt de productie niet omdat de lagere output in de oostelijke array de hogere output van de westelijke array compenseert.

Max. potentiële uitvoer

• Oost: 4.500W (250W x 18)
• West: 6.800W (400W x 17)
• Totaal: 11.300W (4.500W + 6.800W)

DC-architectuur: 

• Oost: 4.500W (250W x 18)
• West: 6.800W (400W x 17)
• Totaal: 11.300W (4.500W + 6.800W)
• 0% knippen

AC-architectuur

• Oost: 4.500W (250W x 18)
• West: 5.525W (325W x 17)
• Totaal: 10.025W (4.500W + 5.525W)
• 13% knippen

‍

Het dagelijkse verschil

De stroomproductiecurven in Figuur 16 illustreren het verschil in prestatie tussen de twee technologieën in de loop van één dag.

DC-architectuur: Klapt alleen als de TOTALE POWER OUTPUT (EAST + WEST arrays) groter is dan de capaciteit van de omvormer. Met verschillende oriëntaties. Clippen is minder waarschijnlijk.

AC-architectuur: Clips bij elke module - dus eerst worden de oostelijke en dan de westelijke arrays geclipt, waardoor de TOTALE vermogensafgifte afneemt. Clippen is waarschijnlijker.

‍

De rol van moduleoriëntatie

Modules worden vaak geïnstalleerd op meerdere oriëntaties (bijv. daken op het oosten en westen) omdat:

• Woningdaken zijn beperkt in ruimte. Meerdere oriëntaties vangen meer oppervlakte op.
• Verdeelde pieken: Modules in verschillende richtingen produceren hun piekvermogen op verschillende tijdstippen van de dag, waardoor een vlottere algemene vermogenscurve ontstaat.
• Vang de ochtend- en avonduren op. In toenemende mate worden de ochtend en avond door nutsbedrijven tegen hogere tarieven gecompenseerd dan het midden van de dag, grotendeels als gevolg van de prevalentie van zonne-energie op het net.
• Minder clipping: Zelfs bij een hoge DC:AC-verhouding is het bij string-omvormers minder waarschijnlijk dat de totale systeemoutput de capaciteit van de omvormer overschrijdt.

‍

Conclusie

Niet alle DC:AC-verhoudingen zijn gelijk. Hoewel zowel stringomvormers als micro-omvormers energie verliezen wanneer het DC-vermogen groter is dan de AC-capaciteit, verminderen stringomvormers de verliezen door het vermogen over de hele array samen te voegen aanzienlijk.

Voor huiseigenaren die hun energieproductie en -besparingen willen maximaliseren, is een DC-geoptimaliseerd stringomvormersysteem de beste keuze om meer energie op te vangen, verliezen te minimaliseren en zich voor te bereiden op de toekomst van zonne-energie + opslag.

‍

--

Wil je meer?

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):

Hieronder staat een volledige lijst van hoofdstukken in deze serie (links worden toegevoegd naarmate hoofdstukken worden gepubliceerd):

1. Samenvatting: De groeiende belasting op micro-omvormers
2. Trendlijnen: Grote veranderingen in de zonne-energiesector
3. Knipselbelasting: Energie op tafel laten liggen
4. Conversiebelasting: De verborgen kosten van AC-gekoppelde accu's
5. Belasting op uitrusting: Meer uitrusting, meer problemen
6. De oplossing is DC: DC optimizers, DC gekoppelde accu's
7. Bonus: Clipping krachtmeting: Niet alle DC:AC verhoudingen zijn gelijk
8. Verklarende woordenlijst

‍