Zonnepanelen in serie schakelen (string)

acht zonnepanelen per dak in een nieuwbouw project
dit nieuwbouwproject heeft een voorliefde voor het getal acht. Tien acht tegen één dat deze acht zonnepanelen in serie geschakeld zijn

Zonnepanelen worden vaak in serie geschakeld. Dit levert een aantal specifieke voordelen op. Hoe je zonnepanelen in serie aansluit en wat de gevolgen daarvan zijn doen we in dit artikel uit de doeken.

In serie schakelen

Bij het in serie schakelen van de zonnepanelen worden de zonnepanelen onderling verbonden en aangesloten op één (grote) omvormer. Ieder zonnepaneel heeft een plus en een min aansluiting. Wanneer je de zonnepanelen in serie aansluit wordt de plus van het eerste paneel verbonden met de min van het tweede paneel. De plus van het tweede paneel sluit je weer aan op de min van het derde paneel en zo verder.

zonnepanelen in serie geschakeld tot een string
string van zonnepanelen (serie geschakelde zonnepanelen)

Onderling verbinden

Dat onderling verbinden gaat heel eenvoudig. Hoewel de de plus en de min draden van het zonnepaneel allebei zwart zijn is het toch kinderlijk eenvoudig om de plus van het ene paneel aan te sluiten op de min van de ander. Aan de kabels zitten namelijk twee verschillende mc4 stekers. Daarbij is het alleen maar mogelijk de plus steker van het ene paneel te verbinden met de min met het andere paneel. Ook al zou je het verkeerd willen doen, dat lukt niet omdat de plus (of min) stekers niet "op elkaar passen". Het kan dus niet fout gaan.

Weinig kabel nodig

Het voordeel van een serieschakeling is dat je weinig kabel (lengte) nodig hebt. De kabels die standaard aan de zonnepanelen zitten zijn lang genoeg om ze onderling met elkaar te verbinden. Alleen voor de kabels naar het eerste en laatste zonnepaneel heb je een verlengkabel nodig die lang genoeg zijn om de afstand naar de omvormer te overbruggen. Deze omvormer wordt een string omvormer genoemd omdat de zonnepanelen in één streng met elkaar verbonden zijn. Het gebruik van minder kabel kost je initieel niet alleen minder geld maar het zorgt ook voor (iets) kleinere kabelverliezen, dus een iets hogere opbrengst in kWu van de zonnepanelen.

Hogere spanning bij serie schakelen zonnepanelen

De spanning die op de twee draden staat die naar de centrale string omvormer lopen is een veelvoud van de spanning van een individueel zonnepaneel. In dit voorbeeld levert één zonnepaneel 38 Volt op. Als je acht van die panelen in serie schakelt staat op de plus en min draden van deze in serie geschakelde zonnepanelen een spanning van 8 x 38 Volt = 304 Volt.

De omvormer die voor deze string van acht panelen gebruikt gaat worden moet geschikt zijn om met een ingangsspanning van 304 Volt te kunnen werken. Voor een string omvormer zijn dit soort hoge spanningen geen enkel probleem en kan daar een wisselspanning van maken van 230 Volt en 50 Hz.

Juiste string omvormer kiezen

Niet iedere string omvormer is geschikt voor een zonnepaneelspanning van 304 Volt. Voor de ene omvormer is deze spanning veel te hoog, voor de ander juist weer te laag. Een van de moeilijkste taken is voor iedere zonnepaneelinstallatie de juiste / meest optimale string omvormer te kiezen.

De keuze wordt voornamelijk bepaalt door het aantal en de gebruikte zonnepanelen. In dit voorbeeld is dat een string omvormer die een maximale ingangsspanning heeft van zo'n 350 Volt. Je ziet dat we een flinke marge aanhouden van de spanning van de zonnepanelen en de maximale ingangsspanning van omvormer. Dat is niet voor niets, vanwege een aantal redenen moet je zorgen dat je de maximale ingangsspanning van de omvormer een stuk hoger ligt dan de panelen normaal gesproken afgeven en onder geen beding mag deze maximale ingangsspanning overschreden worden.

Overigens, de spanning aan de zonnepaneelzijde heeft geen enkele relatie met de spanning op het elektriciteitsnet. Een omvormer kan dus even goed van 38 Volt gelijkspanning omvormen tot 230 Volt wisselspanning als dat een andere omvormer de zonnepaneelspanning van 304 Volt omvormt naar 230 Volt wisselspanning.

De voordelen van het in serie schakelen van zonnepanelen zijn:

  • goedkoopste oplossing
  • maar één omvormer nodig
  • minder bekabeling nodig
  • hogere spanning dus een lagere stroom, dus weinig energieverlies in de kabels
  • bij zeer hoge spanningen zou PID kunnen ontstaan wat opbrengstverliezen tot gevolg heeft
  • schaduw bij in serie geschakelde zonnepanelen is niet zo'n gelukkige combinatie

De nadelen van het in serie schakelen van zonnepanelen zijn:

  • zonnepaneelinstallatie niet eenvoudig uit te breiden
  • grote omvormer in huis die bij sommige modellen geluid maakt
  • schaduw bij in serie geschakelde zonnepanelen is niet de beste combinatie
  • single point of failure door gebruik van één omvormer
  • bij zeer hoge spanningen zou PID kunnen ontstaan wat opbrengstverliezen tot gevolg heeft

Het nadeel van het in serie schakelen van zonnepanelen is dat je later niet gemakkelijk de zonnepaneelinstallatie kan uitbreiden. De spanning van de panelen is immers optimaal afgestemd op de omvormer. Nog meer panelen betekent een hogere spanning en daar is de huidige string omvormer niet op gedimensioneerd. Dit probleem heb je niet bij micro omvormers. Zo'n zonnepaneelinstallatie kan je desnoods steeds met één paneel uitbreiden.

Waarom zou je zonnepanelen in serie aansluiten en wat is het alternatief?

zonnepanelen met ieder een eigen micro omvormer
ieder zonnepaneel zijn eigen micro omvormer, vooral bij schaduw heel slim

Stel je hebt acht zonnepanelen. De elektriciteit die uit deze panelen komt is gelijkspanning en je wilt dit omzetten in een bruikbare 230 Volt wisselspanning wat de apparaten in je huis gebruiken. Dat omzetten van gelijk- naar wisselspanning is de taak van een omvormer. Hoe ga je nu de zonnepanelen aansluiten op de omvormer(s)?

Je kan dit op twee manieren oplossen. Zo kan je ieder zonnepaneel aansluiten op een eigen omvormer. Zo'n omvormer wordt micro omvormer genoemd. Zo'n micro omvormer is speciaal ontworpen om gekoppeld te worden aan één zonnepaneel. Het zonnepaneel geeft een bepaalde gelijkspanning af, bijvoorbeeld 38 Volt en de micro omvormer kan deze spanning omzetten in een wisselspanning van 230 Volt - 50 Hz. De micro omvormers kan je binnenshuis of onder of naast het zonnepaneel installeren. Wanneer de micro omvormers in huis worden gemonteerd lopen veel en lange kabels tussen de zonnepanelen en de omvormers. Vanwege de lage spanning van een zonnepaneel zal de stroom door de kabel hoog zijn en daardoor zijn de kabelverliezen relatief groot. Daardoor daalt de opbrengst van de zonnepanelen met een paar procent.

Het belangrijkste nadeel van een micro omvormer is dat, omdat je er in dit voorbeeld acht nodig hebt, de kosten voor de omvormers hoger zullen zijn dan de hieronder behandelde oplossing waarbij maar één string omvormer nodig is en een stuk goedkoper is dan de prijs van acht micro omvormers.

Denk niet dat micro omvormers daarmee afgedaan zijn. Ze hebben een specifiek aantal voordelen en de belangrijkste daarvan is dat ze beter presteren en meer vermogen leveren als één of meerdere zonnepanelen (gedeeltelijk) last hebben van schaduw.


Foutje of aanvulling? Gebruik het reactieformulier.
wij gebruiken cookies
dat accepteer ik
meer informatie