GEDRAG VAN HET PV-SYSTEEM OP HOUTTUINEN ZUID 41 TE APELDOORN

FEBRUAR11998

ECN-C--98-00

GEDRAG VAN HET PV-SYSTEEM OP HOUTTUINEN ZUID 41 TE APELDOORN C.W.A. BALTUS E.J. WIGGELINKHUIZEN

2

ECN-C--98-001

INHOUD 1. INLEIDING

7

2. BESCHRIJVING VAN HET PV-SYSTEEM

9

3. BESCHRIJVING VAN HET MONITORING SYSTEEM

11

4. VERLOOP VAN HET MONITORING PROJECT

13

5. GLOBALE MONITORING 5.1 Controle meetresultaten 5.2 Overzicht per maand 5.3 Instraling 5.4 Rendement PV-systeem 5.5 Inverterverliezen 5.6 Benutting van opgewekte energie

15 15 16 16 16 16 17

6. ANALYTISCHE MONITORING 6.1 Instralingsverdeling 6.2 DC-rendementskarakteristiek 6.30nderdimensionering inverter 6.4 Uitlijning referentiecel 6.5 Inverterrendement 6.6 Verwachtte jaaropbrengst 6.7 Vediezen a.g.v, onderdimensionering 6.8 Lage-instralingsverliezen 6.9 Performance ratio

19 19 20 20 23 24 25 25 25 25

7. CONCLUSIES

27

8. REFERENTIE

29

ECN-C--98-001

3

4

ECN-C--98-001

SAMENVATTING Deze eerste tussenrapportage van de analytische monitoring bevat de meetresultaten (verkregen in de periode van 5 september tot 1 december) van de PV-installatie op het dak van de woning van de familie Braad, Houttuinen Zuid 41 te Apeldoorn. In de meetperiode is geen uit-val van het PV-systeem opgetreden; bij het meetsysteem zijn slechts enkele kleine aanloopproblemen opgetreden welke inmiddels zijn opgelost. Het nominaal vermogen van de PV-modules is 2090 Wp, het vermogen van de inverter 1500 W. Dit betekent dat de inverter daarmee ondergedimensioneerd is; bij hoge zonnestraling corresponderen de opgewekte vermogens niet met de intensiteit van de zonnestraling omdat het vermogen begrensd wordt door de inverter. De jaarlijks opgewekte energie blijft volgens metingen en berekeningen 2,1% achter in vergelijking met een niet-ondergedimensioneerde inverter. De performance ratio is circa 0,81 hetgeen betekent dat het systeem - gezien de aard van de componenten - zeer goed functioneert. Het gemiddelde rendement van de inverter bedraagt 89%, de lage-instralingsvefliezen 5,1%. Een nog niet opgelost probleem is de meting van het inverterrendement bij hoge instralingen.

ECN-C--98-001

5

6

ECN-C--98-00!

1. INLEIDING In de wijk ’Het Woudhuis’ te Apeldoom bouwt het Bouwfonds in samenwerking met NUON een complex van circa 90 woningen welke uitgevoerd zullen worden met een PVsysteem. Dit complex van woningen zal in fasen gerealiseerd worden. Op het moment van dit schrijven zijn er slechts veertien woningen gerealiseerd. In opdracht van NUON controleert ECN de werking van de PV-systemen uit het gehele project. Deze controle kan als volgt worden omschreven: Globale monitoring Alle (toekomstige) bewoners vullen aan het einde van de maand de stand van enkele kWh-tellers op een antwoordkaartje in en zenden dat naar ECN. De door het PV-systeem geproduceerde energie kan hiermee gerelateerd worden aan de totale zonnestraling. Op deze manier kunnen grove mankementen tijdig gesignaleerd worden. De globale monitoring levert ook een overzicht van de werking van de systemen voor wat betreft het energieverbruik. De bevindingen van de globale monitoring worden regelmatig in briefvorm aan de opdrachtgever gerapporteerd en vallen daarom bij deze rapportage van de analytische monitoring. Ter controle worden de gemeten energiestanden op basis van de antwoordkaartjes in dit rapport wel vergeleken met de meetwaarden van de analytische monitoringresultaten zoals gemeten met het ECN meetsysteem. Analytische monitoring Vier PV-systemen zullen worden voorzien van meetapparatuur; signalen als arrayspanning, arraystroom, moduletemperatuur, omgevingstemperatuur, instraling etc. kurmen met een lokale PC worden geregistreerd. Deze meetgegevens worden bij ECN gebruikt voor een gedetailleerde analyse van de gedragingen van de systemen. Sociale monitoring De betrokkenheid van de bewoners aangaande duurzame energie wordt door middel van enquetes vastgelegd. Nagegaan wordt o.a. in hoeverre de bewoners hun energievraag afstemmen op het zonaanbod, of de door her PV-systeem geleverde energie toereikend is om de energievraag te dekken enz. Dit deel van het onderzoek wordt uitgevoerd door IVAM. In deze rapportage wordt beknopt beschreven hoe het PV-systeem en het monitoringsysteem in de periode van 5 september tot 1 december 1997 hebben gefunctioneerd. Verder worden er enkele maandelijkse overzichten gepresenteerd en wordt her gedrag van de systeemcomponenten geanalyseerd (analytische monitoring). De analyse is gedaan conform de aanbevelingen van de werkgroep PV-monitoring van NOZ-PV [1]. Hier worden gebruikte begrippen ook gedefinieerd. In hoofdstuk 2 wordt het PV-systeem beschreven, in hoofdstuk 3 het monitoringsysteem. Het verloop van het monitoringproject, de datamonitoring en de analyse van het PVsysteem komen aan de orde in de hoofdstukken 4, 5 en 6. De conclusies staan vermeld in hoofdtuk 7.

ECN-C--98-001

7

Gedrag van het PV-systeem op Houttuinen Zuid 41 te Apeldoorn

8

ECN-C--98-001

2. BESCHRIJVING VAN HET PV-SYSTEEM Het gemonitorde PV-systeem is ~n van veertien identiek opgezette systemen, waarvan de specificaties in tabel 2.1 kort staan vermeld. Tabel 2.1: Beschrijving PV-systeem PV array Fabrikant STC vermogen Configuratie

Shell Solar Energy, type IRS 50 2090 Wp (flashtestgegevens) 44 modules, verdeeld over 11 strings van 4 modules Totaal celoppervlak 15,84m2 30° Tilt Ori~ntatie 200° (zzw) Inverter Fabrikant Mastervolt Type Sunmaster 1800 Nominaal vermogen 1800 W (piek), 1500 W (continu)

ECN-C--98-001

9

Gedrag van het PV-systeem op Houttuinen Zuid 41 te Apeldoom

10

ECN-C--98-001

3. BESCHRIJVING VAN HET MONITORING SYSTEEM Het data acquisitie systeem maakt een bestand aan waarin per tien minuten van elke gemeten grootheid de gemiddelde waarde, de minimum en maximum waarde en de standaard deviatie worden opgeslagen. De specificaties van dit systeem zijn samengevat in tabel 3.1 De gemeten grootheden en de daarvoor gebruikte apparatuur zijn afgedrukt in respectievelijk tabel 3.2 en 3.3. Tabel 3.1: Beschrijving data-acquisitie systeem PC-386 Computer Data-acquisitiekaart DEPV 0009 Fabrikaat Burr Brown Resolutie 12 bits ZIMPRO28 Software Scanfrequentie 18 Hz Middelingstijd van meetgegevens I 0 minuten Kanaalinstellingen Zie bijlage 1 Tabel 3.2: Gemeten ~rootheden Gemeten grootheid

Symbool

Eenheid

Instralingsvermogensdichtheid, globaal (horizontaal) Gh

W/m2

Instralingsvermogensdichtheid (arrayvlak)

W/m2

Omgevingstemperatuur in de schaduw

TA

°C

Moduletemperatuur

TM

°C

Arrayspanning

UA

v A

Arraystroom Ingangsvermogen inve~er *

PA

w

Uitgangsvermogen inverter

Pfi

w

Vermogen naar verbruiker PV-vermogen naar verbruiker * Grootheden zijn berekend in ZIMPRO.

ECN-C--98-001

PL PDL

W W

11

Gedrag van het PV-systeem op Houttuinen Zuid 41 te Apeldoorn Tabel 3.3: Gebruikte meetapparatuur. INSTRALINGSMETERS P~vranometer Code Fabrikaat, type Plaats, helling t.o.v, horizon

DEPV 0038 Kipp & zonen, CM11 Op meetmastje, 0°

Referentiecel Fabrikaat, type Plaats Ori~ntatie, helling t.o.v horizon

Shell Solar Energy Tussen de zonnepanelen 200° (ZZW), 30°

TEMPERATUURMETINGEN Moduletempemtuur Fabrikaat, type sensor Fabrikaat, type meetwaardeomvormer Plaats

Analog Devices, AD590 Analog Devices, 2B57-A1 G(integreerd in 66n paneel

Luchttemperamur Code Fabrikaat, type sensor Plaats

DEPV 0112 Miery meteo, LM35 Op meetmastje

VERMOGENSMETING Plaats spannings- en stroommeting Fabrikaat, type stroomopnemer

Berekend: product momentane spanning en stroom Toevoedeiding inverters in DC koppelkast Faget, Stroomshunt 30A/60 mV, kl. 0,5

Plaats van spannings- en Stl’oommeting Fabfikaat, type stroomopnemers Fabrikaat, type meetwaardeomvormer

In AC koppelkast (zolder), Faget, stroomtransformator, 10/5A, RM60-D, kl.0,5 Faget, EM168-K314EK 230V/5A

Verbruikersziide Plaats van spannings- en stroommeting Fabrikaat, type stroomopnemer Fabfikaat, type meetwaardeomvormer

In netverdeelkast, BG Faget, stroomtransformator, 30/5A, RM60-D, kl.0,5 Faget, EM168-K314EK 230V/5A

12

ECN-C--98-001

4. VERLOOP VAN HET MONITORING PROJECT Het monitoring systeem is op 5 september 1997 in gebruik genomen. De meetgegevens zijn tot 1 december 1997 ver~verkt. Uit de data die kort na de start van de monitoring zijn ontvangen bleek dater nog enkele problemen bestonden: Tabel 4.1: Werkzaamheden aan PV-s),steem in evaluatie periode Probleem Actie Datum Offset instralingsmetingen G~ en G~ Herkalibratie uitgevoerd, 4 okt 97 bestaande foutieve meetresultaten zijn gecorrigeerd Meetsignaa| voor omgevingstemperatuur Tr~Meetversterker vlak nabij sensor 13 sep. 97 vertoonde offset en rimpel geplaatst Uitval meting omgevingstemperatuur Tm Reparatie door SSE 24 dec. 97 vanaf 18 sep 97 De beschikbaarheid van her monitoring systeem in de evaluatie periode is gemiddeld 99,8 % geweest, waarbij bovengenoemde werkzaamheden de belangrijkste oorzaak van uitval zijn. Gedurende de monitoring periode is her PV-systeem voor 100 % beschikbaar geweest.

ECN-C--98-001

13


14

ECN-C--98-001

5. GLOBALE MONITORING In dit hoofdstuk wordt aandacht besteed aan de controle van de gemeten grootheden, worden maandoverzichten gepresenteerd en wordt een grove vergelijking gemaakt tussen resultaten uit de analytische monitoring en uit de globale monitoring.

5.1 Controle meetresultaten De figuren 5.1 en 5.2 geven een beeld van het verloop van enkele gemeten grootheden over een beperkt aantal dagen. Uit de grafische controle van de instralingsgegevens bleek dat de meetsignalen offsets vertoonden. De kalibratie van betreffende kanalen van het meetsysteem was foutief uitgevoerd en is daarna opnieuw uitgevoerd. De oude data v66r de datum van herkalibratie zijn gecorrigeerd naar de juiste waarden. Ook bleek de meting van de omgevingstemperatuur niet correct te zijn door een onjuiste plaatsing van een meetwaardeomzetter. Vier dagen na verplaatsing van de meetwaardeomvormer viel de meting geheel uit, zie figuur 5.1. NU01, temperatuurmetingen Period : 14-05-97 until 18-09-97

60

........... i .......... ........ .~ l~i ........ ....... i ....... I~-i ~-i---i-.-..........

figuur 5.1: Verloop van de omgevingstemperatuur en de module temperatuur; uitval van gemeten omgevingstemperatuur op 18-09-97. NU01, opgewekte en verbruikte energie Period : 25-09-97 until 29-09-97

~ ................ 2000

................ ;,~

1000

,.-’,,.:.~’-~%~ b,J’V~Ji)~,:~, : ’,. 01d [ u:m ]

figuur 5.2: Verloop van gemeten DCo en AC vermogens

ECN-C--98-001

15

Gedrag van het PV-systeem op Houttuinen Zuid 41 te Apeldoom In figuur 5.2 zijn het axrayvermogen (Pa) en het door de inverter afgegeven vermogen (Pfi) onder elkaar afgebeeld: de signalen komen ongestoord door. Tevens zijn het belastingsvermogen (P1) en bet direct benut vermogen weergegeven.

5.20verzicht per maand Uit de gemeten grootheden zijn de maandtotalen (zie tabel 5.1) en maandgemiddelde waarden afgeleid (bijlage 2, tabel 1). Alle grootheden hierin zijn gecorrigeerd naar een monitoringfractie van 100%. tabel 5.1: Af~eleide energie~n uit ~emeten grootheden Afgeleide grootheid

Symbool

Eenheid

Instralingsenergie opgevangen door pyranometer

kWh/m~

Instralingsenergie opgevangen door referentiecel

kV~/l~m~

Instralingsenergie opgevangen door referentiecel, temp. geUic corrigeerd

kWh!m~

Ingaande gelijkstroomenergie inverters

EA

kWh

Eft

kWh

Energie geleverd aan het net door de inverters Energie geleverd aan de belasting Energie direct uit PV-systeem aan de belasting geleverd

kWh EDL

kWh

In bijlage 2 tabel 2 is een vergelijking gemaakt tussen de resultaten uit analytische monitoring en uit globale monitoring (de PV-installatie heeft code 63). Deze resultaten komen goed overeen nadat het energieverbruik EL is verminderd met het energieverbruik van het monitoring systeem E~,~on ~ 50 W.

5.3 Instraling De gemeten globale instralingsenergiedichtheid Hh over de periode 5 september tot 1 december is gelijk aan 171 kWh/m2 en ligt daarmee circa 10 % boven de instralingsenergiedichtheid behorend bij her klimatologisch gemiddelde uit De Bilt.

5.4 Rendement PV-systeem Het maandgemiddelde DC-rendement in de periode september tot december 1997 fluctueert tussen de 11,5 en 12,1%. Het DC rendement in september is lager dan dat in oktober, voomamelijk als gevolg van temperatuur-verliezen. Dit wordt zichtbaar door ook de temperatuur-gecorrigeerde DC rendementen te vergelijken. In november is het DC-rendement lager dan in de voorgaande maand, hoofdzakelijk als gevolg van grotere lage-instralingsverliezen.

5.5 Inverterverliezen Het maandgemiddelde inverterrendement van gemiddeld 88,9 % is tamelijk laag gelet op eerdere metingen aan vergelijkbare PV-systemen (in Zandvoort bijv. 90,2 / 90,5%). De problematiek zoals geschetst wordt in paragraaf 6.3 speelt hier een duidelijke rol.

16

ECN-C--98-001

Globale analyse

5.6 Benutting van opgewekte energie De directe zonnefractie (deel van de opgewekte wisselstroomenergie die direct door de gebruiker geconsumeerd wordt) van gemiddeld 65 % geeft een goede benutting van de opgewekte energie aan. Vanwege de korte evaluatie-periode heeft de dekkingsgraad nog wehaig betekenis.

ECN-C--98-001

17


18

ECN-C--98-001

6. ANALYTISCHE MONITORING 6.1 Instralingsverdeling De figuren 6.1a en 6.1 b geven de frequentieverdeling van de gemeten instraling in het arrayvlak weer. NUOI, inst ralingsverdeling Period : 5-09-97 until 1-12-97

100 -

0,1-

GIc [ W/m~ ]

figuur 6.1 a: Tijdsduur per instralingsklasse NUO1, Instralingsverdeling Period : 5-09-97 until 1-12-97 ~0000-

z= 1000 -

LU

100 -

Gic [ Wire~ ]

figuur 6.1 b: Energie-inhoud per instralingsklasse

ECN-C--98-001

19


6.2 DC-rendementskarakteristiek Period : 5-09-97 until 1-12-97 1413-

- 0o

1211-

- 80 - 75 - 70

7-

~ rendDC-25 ~<>=~ Geschat ---e-- Normaal ~ ~-~ Ua 1 _25

54 200

400

600

800

1000 1200

Gic [ Wire~ ]

figuur 6.2: DC rendementskarakteristiek Figuur 6.2 toont de gebinde DC-rendementskarakteristiek, gecorrigeerd naar een moduletemperatuur van 25°C. In de figuur zijn de grote afval van het rendement bij hoge instraling en de toename van de arrayspanning bij instralingen groter dan 850 W/m2 opvallend (een en ander is een gevolg van de inverter-onderdimensioner’mg). De maximale waarde van het rendement bedraagt 13,45 % en ligt daarmee lets boven her gemiddelde STC rendement uit de flashtesten (van alle modules uit de gehele wijk) van 13,2 % = 100 % * 2090 W / (1000 W/mz * 15.84 m2 ). Dit kan betekenen dat de modulen op Houttuinen Zuid 41 beter zijn dan de doorsnede van alle modulen 6f dat de meting van het DC-vermogen/de instraling enigszins onjuist is. De eindige meetonnauwkeurigheid van de flashtesten mag niet uit her oog verloren worden. Voor de berekening van de onderdimensioneringsverliezen is het verdere vefloop van de karakteristiek geschat.

6.3 Onderdimensionering inverter Het nominaal vermogen van de DC/AC-inverter bedraagt circa 1500 W, dat van de PVmodules tezamen 2090 Wp vlg. flashtestgegevens. In deze paragraaf wordt aandacht besteed aan de onderdimensionering van de inverter; volgens de specificatie van de inverter wordt de arraystroom begrensd op een waarde van 26,5 A. In figuur 6.3 zijn op de horizontale as de instraling (Gi_10mingem), op de vertikale as de over 10 minuten gemiddelde arraystroom (Ial) en de maximale arraystroom binnen de periode van 10 minuten (Ial_max) afgebeeld (binnen 10 minuten worden circa 10.920 metingen gedaan). Nadere bestuder’mg (figuur 6.3) laat zien dat bij over nagenoeg het gehele instralingsbereik hoge arraypiekstromen tot 30 A optreden, met mogelijk nog hogere uitschieters. Arraystromen boven 30 A zullen in de grafieken niet waargenomen worden omdat 30 A de grenswaarde van het meetsysteem is (vergelijk: Imax = 26,5 A volgens Mastervolt).

20

ECN-C--98-001

Analyse van het PV-systeem Period : 5-09-9"/ until 1-12-97

Figuur 6.3 Hoge arraystromen bij gemiddeld lage instralingen Instralingen groter dan 850 W/mz Door de optredende bewolking kan deze waarde waarde aanzienlijk kleiner zijn dan de maximale waarde binnen deze 10 minuten (Gi_max). Het DC-rendement (zie figuur 6.2) is - in afwijking van de gangbare rendementscurve - bij gemiddelde instralingen (Gimean) vanaf 600 W/m~ lager dan de maximale waarde. In figuur 6.4 is te zien dat de maximale arraystroom (Ial_max) de maximale instraling instraling (Gi_max) rain of meer lineair volgt tot 850 W/m2. Als de momentane instraling deze waarde overschrijdt, lijkt de arraystroom door de inverter op 30 A begrensd te worden als gevolg van de onderdimensionering (inverter 1500 W, PV-modules 2090 Wp). Een onzekerheid hierbij is het gelimiteerde meetbereik van de stroommeting (0..30A). Bij instralingen groter dan 850 W/m2 wordt het vermogen door de inverter daarom vast en zeker begrensd. In figuur 6.2 zien wij dat de inverter de arrayspanning boven Umpp regelt om deze vermogensbegrenzing te realiseren.

Figuur 6.4 An’aystroom volgt instraling tot 850 W/mz Instralingen groter dan 200 W/mz In grafiek 6.5 is op de horizontale as her 10 minuten gemiddelde van de instraling geplaatst. Reeds bij een gemiddelde instraling vanaf 200 W/mz zijn maximale instralingen boven 850 W/m2 waar te nemen, de grens waarbij de inverter her vermogen

ECN-C--98-001

21

Gedrag van het PV-systeem op Houttuinen Zuid 41 te Apeldoom reduceert. Vanaf 200 W/m2 kan het DC-rendement in lichte mate negatief beinvloed worden door de onderdimensionering van de inverter. In figuur 6.4 is te zien dat tot instralingen van 650 W/m2 ook op kortstondige basis de arraystroom (Ial_max) de instraling (Gimax) eenduidig volgt; daarboven wordt de arraystroom keihard begrensd. Door her fenomeen dat de arraystroom door de inverter gelimiteerd wordt, buigt de karakteristiek van de gemiddelde waarde van de arraystroom bij grotere instralingen dan 650 W/mz neer~vaarts af, overeenkomend met de neerwaartse buiging van de DC-rendementskarakteristiek uit figuur 6.2. Period : 9-09-07 until 1-12-97

Figuur 6.5 Fluctuaties in inslraling zijn groot In de figuren 6.6 en 6.7 is zichtbaar dat bij hoge instralingen (vanaf 650 W/m2) de spreiding in de arrayspanning groter wordt, zonder dat sprake is van begrenzing van de arraystroom. Deze slingering rond de MPP-spanning hangt waarschijnlijk samen met de stroombegrenzing van de inverter, maar dit hoeft niet de enige oorzaak te zijn.

80-

NUO1, Arrayspanning, temp. corr. Period : 25-09-97 until 27-09-97

70-

80-

400

50

200

Ual-25 M

~

40 ~ 25-09-97 0:00

25-09-97 12:00

26-09-97 0:017

26-09-97 12:00

o 27-o9-97 o:oo

tlJd [ d

figuur 6.6: Temperatuur-gecorrigee~de a~rayspanning en instraling als functie van de tijd.

22

ECN-C--98-001

Analyse van het PV-systeem

NUOI, Arraystroom Period : 25-09-97 until 27-09-97

30

tijd [ d ]

figuur 6.7: Atraystroom en instraling als functie v~aa de tijd.

6.4 Uitlijning referentiecel In de figuren 6.8a en 6.8b zijn voor twee dagen (resp. v66r en namiddag) de DCrendementen als functie van de instraling weergegeven. Deze twee karakteristieken verschillen sterk van elkaar. Het is op dit moment niet verklaarbaar waarom in de vroege ochtend de rendementen aanzienlijk lager zijn dan’s middags. Period : 25-09-97 until 27-09-97 1400

,, ..... .....

1200-

14 12

1o ~

1000800 6O0 4OO

-4 ~

2OO 0 200

400

600

0 800

Gi [ W/m~ ] ~Pal

~ rendDC-25

Figuur 6.8a DC-rendement’s morgens

ECN-C--98-001

23


Period : 25-09-97 until 27-09-97 1400 ]

~,s~=~~~ I 14

,200 -~-,~ ............i......,,~ i ........... ............2~t ~2 looo ~: ...... ~ .............

~ ~,oo.~ ............

f lo ~

i ........... .~,*.’. ........ i ............ +,, ~=

400t .......... ~,~-- ..........! ............. ~ ............ ±4 ~

o1,~~’

i

i

i

0

200

400

600

~o 800

Gi[W/m2] ~ ~rendDC-25

e Pal

Figuur 6.8 b DC-rendement’s middags

6.5 Inverterrendement In figuur 6.9 is de gemeten rendementskarakteristiek van de inverter afgebeeld. Deze figuur heeft bij hoge instralingen een ongebruikelijk verloop, nl een forse daling bij instralingen vanaf 1200 W/m~ gevolgd door een snelle stijging boven 1500 W/m~. Period : 5-09-97 until 1-12-97

95-

9O

85

80 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Pal [W ]

Figuur 6.9: Gemeten inverterrendement Het is onwaarschijnlijk dat rendementen van de inverter lager dan 85% voorkomen; in dat geval zou er een te grote dissipatie in de inverter optreden. Bij een rendement van 85 % en een DC-vermogen van 1400 W zou de dissipatie (over 10 minuten gemiddeld) 210 W bedragen. Een mogelijke verklaring is dat de arraystroom en -spanning (in wisselstroomvermogen) heel snel vari6ren met een hoge frequentie welke het frequentiebereik van de meetwaardeomvormers te boven gaan en daarom onjuiste waarden aangeven. We zullen aaaavullende metingen doen om helderheid te geven betreffende de stroommetingen.

24

ECN-C--98-001

Anal,~se van het PV-systeem

6.6 Verwachtte jaaropbrengst Voor de berekening van de verwachte jaaropbrengst is een testreferentiejaar nodig. Alhoewel diverse offici~le testreferentiejaren beschikbaar zijn wordt bier geen gebruik van gemaakt omdat deze instralingsgegevens bevatten op basis van een pyranometer in het horizontale vlo, k. Aan de hand van een bekende instralingsenergieverdeling op jaarbasis (Zandvoort 1995: Hic = 1202 kWh/m2, Gg0 -- I 137 kW/mz) is op basis van de gebinde DC-rendementskarakteristiek uit figuur 6.2 berekend dat de temperatuurgecorrigeerde jaaropbrengst op DC-niveau 2298 kWh zal bedragen. Na aftrek van de temperatuurverliezen (gemiddeld ruim 4%) en inverterverliezen (circa 10 % voor dit type inverter) en genormeerd naar een jaarlijkse globale instraling van 1000 kWbJm2 zal de jaaropbrengst aan netzijde (Eft) 1741 kWh zijn. Gerelateerd aan het geinstalleerde PV-vermogen (2090 Wp) is de genormeerde opbrengst 833 kWh/kWp bij 1000 kWh/mZ/jr.

6.7 Verliezen a.g.v, onderdimensionering De DC-rendementskarakteristiek uit figuur 6.2 buigt neerwaarts af bij instralingen groter dan 525 W/m2 als gevolg van de onderdimensionering van de inverter. Indien de inverter een vermogen had dat gelijk was aan dat van de PV-modules zou de karakteristiek vrijwel horizontaal hebben gelopen. In de verslagperiode van 5 september tot 1 december was de maximale waarde (op 10 minuten basis) van de instraling circa 925 W/mL De DC-rendementskarakteristiek is voor de berekening op jaarbasis uitgebreid met geschatte waarden. De jaaropbrengst aan DC-zijde (Ea_25) zou - bij gebruik van hetzelfde referentiejaar als boven - 2346 kWh zijn als de inverter niet ondergedimensioneerd was. Het energieverlies op jaarbasis komt naar verwachting dus uit op 2,1%.

6.8 Lage-instralingsverliezen Bij gebruik van her Zandvoort testreferentiejaar en de DC-rendementskarakteristiek van figuur 6.2 is berekend dat de lage instralingsverliezen aan DC-zijde op jaarbasis 118 kWh bedragen. Gerelateerd aan de verwachte jaaropbrengst (Ea_25) van 2298 kWh betekent dit een relatief veilies van 5,1%.

6.9 Performance ratio In tabel 2a is vermeld dat de performance ratio over de meetperiode 81,6 % bedraagt. Een berekening met het Zandvoort testreferentiejaar (hele jaar) levert een performance ratio van 80,6%. Dit betekent dat (de veelal onvermijdbare) systeemverliezen circa 19% bedragen. Deze verliezen kunnen als volgt worden verklaard: ¯ Inverterverlies 10% ¯ Lage instralingsverliezen 5,1% ¯ Temperatuurverliezen 4% ¯ Kabelverliezen 1% ¯ Onderdimensionering inverter 2,1% ¯ Nominaal modulevermogen -2,3% (modules zijn beter dan doorsnede modules).

Let wel: bovenstaande percentages mogen niet zonder meer bij elkaar worden opgeteld.

ECN-C--98-001

25


26

ECN-C~-98-001

7. CONCLUSIES De analytische monitoring over de periode vanaf 5 september ’97 tot 1 december ’97 heeft de volgende resultaten opgeleverd: Er is geen uitval van het PV-systeem opgetreden en de monitoring fractie was hoog. Er is echter uitval opgetreden van het meetsignaal van de buitenluchttemperatuur vanaf 18 september ’97. De gemeten instralingen lagen 10% boven de gemiddelde waarde voor deze periode in De Bilt. ¯ De gemeten energie~n van her meetsysteem voor de analytische monitoring en de energietellers voor de globale monitoring corresponderen goed met elkaar. ¯ Het gemeten maximale (temperatuur-gecorrigeerde) DC-rendement op Houttuinen Zuid 41 bedraagt 13,45 %, ten opzichte van ~stc -- 13,2 % (gemeten over alle 14 woningen). ¯ Her gemeten inverter-rendement kwam uit op 88,9 % hetgeen iets lager is dan bij nietondergedimensioneerde inverters. ¯ De performance ratio is circa 0,81 hetgeen hoger is dan verwacht. ¯ Het verwachte energieverlies op jaarbasis als gevolg van de onderdimensionering van de inverter is 2,l %. ¯ De berekende lage-instralingsverliezen op jaarbasis zijn 5,1%.

ECN-C--98-001

27


28

ECN-C--98-001

REFERENTIE [1]

ECN-C--98-001

C.W.A. Baltus et al. Aanbevolen werkwijze voor de monitoring van netgekoppelde pv-systemen in Nederland Uitgave 02, januari 1998 (RC 4154) Novem NOZ-PV

29

Bijlage i: Kanaal instellingen

~oooooooooooooooo

Bijlage 2: Tabel 1

000

Tabel 2a

Tabel 2b

Datum: januari 1998

Rapportnr: ECN-C--98-001

Titel


Auteur(s)

C.W.A. Baltus E.J. Wiggelinkhuizen

Opdrachtgever(s)

NUON, Arnhem, Kenmerk JdW/970041

ECN projectnummer Opdrachtnummer

7.4429

Programma(s)

NOZ-PV

Samenvatting Deze eerste tussenrapportage van de analytische monitoring bevat de meetresultaten (verkregen in de periode van 5 september tot 1 december) van de PV-installatie op her dak van de woning van de familie Braad, Houttuinen Zuid 41 te Apeldoorn. In de meetperiode is geen uitval van het PV-systeem opgetreden; bij het meetsysteem zijn slechts enkele ldeine aanloopproblemen opgetreden welke inmiddels zijn opgelost. Her nominaaal vermogen van de PV-modules is 2090 Wp, her vermogen van de inverter 1500 W. Dit betekent dat de inverter daarmeeondergedimensioneerd is; bij hoge zonnestraling corresponderen de opgewekte vermogens niet met de intensiteit van de zonnestraling omdat het vermogen begrensd wordt door de inverter. De jaarlijks opgewekte energie blijft volgens metingen en berekeningen 2,1% achter in vergelijking met een niet-ondergedimensioneerde inverter. De performance ratio is circa 0,81 hetgeen betekent dat het systeem - gezien de aard van de componenten - zeer goed functioneert. Het gemiddelde rendement van de inverter bedraagt 89%, de lage-instralingsverliezen 5,1%. Een nog niet opgelost probleem is de meting van het inverterrendement bij hoge instralingen.

Sleutelwoorden PV monitoring, onderdimensionering Autorisalie

Saam

Gecontroleerd

J.A. Eikelboom

Goedgekeurd

W.C. Sinke

Geautoriseerd

H.J.M. Beurskens

Paraaf

Datum

GEDRAG VAN HET PV-SYSTEEM OP HOUTTUINEN ZUID 41 TE APELDOORN

Recommend Documents