Ook pv/windinstallatie duurzaam, veilig, stekerbaar en op iphone

Transcriptie

1 Zwevende netten in installaties met zonne-energie Ook pv/windinstallatie duurzaam, veilig, stekerbaar en op iphone Harrie Heemskerk Elektriciteit opgewekt uit zonne- en windenergie in plaats van uit de snel slinkende voorraad fossiele brandstoffen staat wereldwijd midden in de belangstelling. Nederland loopt hierbij steeds verder achter in vergelijking met een aantal van de ons omringende landen. Iets dat onder meer te maken heeft met het subsidiebeleid van de overheid. Hierdoor liggen vele miljoenen kostende voorraden zonnepanelen ongebruikt opgeslagen, terwijl de wereldwijde inkoopprijzen inmiddels zijn ingezakt tot ver onder die van die opgeslagen voorraad. Dit heeft heel wat vooruit strevende en innovatieve ondernemers in grote problemen gebracht. Toch wordt dankzij een Nederlandse technologische ontwikkeling ook de pv/windinstallatie niet alleen veilig en snel stekerbaar te installeren, maar net als de moderne woning- en gebouwinstallatie ook te bedienen, te beheren en te controleren via de ipad of smartphone. Alternatieve energie is in ons land weliswaar bepaald geen zwaar gesubsidieerde linkse hobby, zoals sommige politici duurzaam ondernemen weleens omschrijven. Toch is ook hier de ont wikkeling van elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen niet tegen te houden. GE4ALL Nederland in Soest en Femtogrid in Amsterdam zijn samen doorgegaan met investeren in de ontwik keling van nieuwe elektronica. Die moet zorgen voor meer veiligheid en rendement voor de installateur. Hiermee hopen deze twee bedrijven ook in ons land de pv- en windmarkt verder open te breken. Veiligheid Een groot en onderschat probleem bij zonne- (photo-voltaïsche) en windenergie is de veiligheid. Niet alleen die van de pv- en windinstallaties zelf, maar vooral die van de installateurs en inspecteurs die eraan werken. Bovendien kunnen deze installaties het functioneren van de in- en externe bliksem- en overspanningsbeveiliging danig verstoren of zelfs teniet doen. Of ze gaan zelf als bliksemafleider functioneren. Na de ontwikkeling door Femtogrid past GE4ALL deze nieuwe pv- en windtechnologie alleen toe als adviesbureau en als leverancier van alle componenten en onderdelen. Zelf installeert GE4ALL helemaal niets. Ook hier kiezen ze voor samenwerking, op dit moment al met bijna zestig installateurs. De eisen van deze norm is hierover zelfs een afzonderlijk Natuurlijk moeten ook voorzieningen voor zonne- hoofdstuk verschenen. Bij teruglevering aan het en windelektriciteit voldoen aan de eisen in de openbare net zijn ook de nationale gridnormen van laagspanningsnorm NEN In de jongste editie toepassing, zoals in ons land de NEN-EN Mag1010 / Nummer 2 / 2012

2 Deze pv-installatie boven een groot terras zorgt meteen voor de gewenste schaduw. De inzet toont het binnengedeelte van de DC-installatie. De elektronica zorgt ervoor dat de installateur en de inspecteur tijdens hun werk, ook aan het DC-gedeelte, nooit onder spanning kunnen komen te staan. De geïnstalleerde afzonderlijke onderdelen en componenten moeten voldoen aan de eisen in tal van internationale productnormen bij de Europese Richtlijnen op het gebied van onder meer Laagspanningsveiligheid, EMC en RoHS, en hierop CE-gemarkeerd worden. De NEN-EN en NEN-EN-IEC zijn hiervan slechts voorbeelden. Maar dat wil nog niet zeggen dat de installaties die eruit worden samengesteld óók veilig zijn. Eric Geskus van distributeur GE4ALL (Green Energy for All) verzekert zelfs dat dit in de meeste gevallen níet zo is: ET-installateurs weten een pv- of windinstallatie vanaf de inverter meestal keurig in te passen in de NEN 1010-installatie. Maar wat er allemaal vóór die inverter gebeurt, daarover bestaat zelfs bij menig gespecialiseerde pv- en windinstallateur nog een grote behoefte aan kennis. Dat blijkt in de praktijk, als ze ons erbij inschakelen als adviseur. We zijn dan ook heel gelukkig dat ze dit in toenemende mate doen. Vóór de inverter gaat het immers uitsluitend om gelijkstroomtechniek. Dat is een vak apart met spanningen die kunnen oplopen tot 900 volt. En dus met veel gevaarlijkere stromen dan in de 230 volt AC. Niet spanningsvrij Door dit gebrek aan kennis kunnen niet alleen ondeugdelijke en derhalve gevaarlijke installaties ontstaan. Ook de installateur en inspecteur zelf lopen bij hun werk enorme risico s. Immers, werken onder spanning mag niet volgens de arbowetgeving en de daarbij gehanteerde norm NEN Een windturbine kun je nog stilzetten. Maar een zonnepaneel kun je niet uitzetten. Eenmaal uitgepakt op het dak staat er altijd spanning op. De huidige generatie pv-installaties is voor reparatie, onderhoud en inspectie niet spanningsvrij te maken. Ook niet met een DC-schakelaar in de meterkast. Of helemaal fout met zo n schakelaar op de inverter zelf, zoals ze compleet door sommige fabrikanten worden geleverd. Daarmee kun je een scheiding maken tussen de DC- en de AC-installatie. Maar daarmee maak je de pv-installatie en de kabels naar de inverter echt niet spanningsvrij. Dat klinkt misschien heel voor de hand liggend, maar we moeten het nog maar al te vaak uitleggen, verzekert Geskus. Samenwerking Onder meer om dit probleem op te lossen, en ook om het pv- en windmolen installatieproces op het dak en op masten te stroomlijnen, sloegen GE4ALL en elektronica-ontwikkelaar Femtogrid de handen ineen. Want dat de elektrotechnische Mag1010 / Nummer 2 /

3 De elektronica en software zorgen ervoor dat de windturbines, de zonnepanelen en de 230-VAC installatie gekoppeld aan het openbare net elkaar digitaal geregeld volcontinu kunnen aanvullen bij de energievoorziening. Alle optimizers en inverters in één installatie hebben een eigen adres voor draadloze Zigbeecommunicatie met de centrale meet- en besturingsunit. Deze geeft via gsm de meetresultaten en besturingssignalen door naar en vanaf onder meer de mobiele telefoon. markt de komende jaren vooral in het teken staat inspecteur tijdens hun werk, ook aan het DC- alleen veilig en snel (= goedkoper) stekerbaar te van renovatie en verduurzaming van de bestaande gedeelte, nooit onder spanning kunnen komen te installeren, zo laat Eric Geskus in Soest zien, maar gebouwde omgeving, de industrie en de infrastruc- staan. net als de moderne woning- en gebouwinstallatie tuur, daar kan niemand in deze bedrijfstak meer Samen met de modulaire bevestigingssystemen bedienbaar en controleerbaar via de ipad of smart- omheen. Net zomin als de noodzaak tot intensieve maakt dit het werk van de pv- en windinstallateur phone. samenwerking binnen de productontwikkeling en in de bouw- en installatieketen, om die renovatieen innovatieslag in deze tijd van recessie voor alle partijen een beetje betaalbaar te houden. een stuk efficiënter en veiliger. Programmeerbare elektronica Bij de introductie bestond het systeem nog uit een Spanningsvrij Maar hoe krijg je dat DC-gedeelte van de installatie nu spanningsvrij? Zoals gezegd: bij een hele kast vol elektronica. Dat gebeurde tijdens conven tioneel systeem nooit. Maar het werken Samen ontwikkelden de twee bedrijven een een verkennende bijeenkomst voor de oprich- eraan wordt binnen dit nieuwe concept als volgt systeem bestaande uit elektronica en software ting van een vakvereniging voor smart grids bij spanningsvrij gemaakt. waarmee windturbines en zonnepanelen in interne de federatie van technologiebranches FHI. Een Ieder zonnepaneel heeft twee voorgeconfectio- netten elkaar digitaal geregeld volcontinu kunnen vakvereniging die inmiddels definitief is opgericht neerde kabels met connectoren, de DC-plus en aanvullen bij de energievoorziening. Bij een (zie Mag1010 Kort). -min. Die worden al voor de modulaire montage hogere elektriciteitsproductie dan de eigen interne Maar nu is het een klein zelfklevend kastje met op het dak in een waterdicht kunststof kastje met behoefte leveren ze de overtollige energie samen intelligente elektronica, dat met bijbehorende elektronica en software, de power optimizer, uitgebalanceerd terug aan het openbare smart modulaire kabels achterop ieder zonnepaneel gestoken. Deze wordt achterop het paneel geplakt grid. wordt geplakt, en parallel wordt doorgelust naar de en heeft drie uitgangen, wederom de DC+ en DC- Deze installatie wordt geheel galvanisch geschei- volgende panelen op het dak, en de inverters en én een 48 VDC. Dat is de safetyline. Staat hierop den van de rest van de NEN 1010-installatie. De een centrale communicatie-unit binnen. vanuit de inverter geen voedingsspanning voor elektronica zorgt ervoor dat de installateur en de Hiermee wordt de gehele pv/windinstallatie niet de elektronica, dan zijn de DC+ en gescheiden Mag1010 / Nummer 2 /

4 Grote partijen voor duurzame energie Een samenwerkingsverband van wethouders, bedrijven en belangenorganisaties roepen minister Verhagen op om een breed onderzoek naar een decentrale, duurzame en veilige energievoorziening te laten doen. De oproep wordt gedaan door belangrijke organisaties als Bestuurdersnetwerk Duurzaamheid, Klimaatverbond, VNG, LTO, e-decentraal, Vereniging Eigen Huis, Stichting Natuur & Milieu en een groot aantal bedrijven verenigd in de Green- Tech Alliantie, plus onder andere Uneto-VNI, FME/ CWM en de Duurzame Energie Koepel. Zij willen onderzocht zien hoe (collectieven van) kleinverbruikers decentraal duurzame energie kunnen produceren voor eigen gebruik. Door de snel slinkende voorraad fossiele brandstoffen moeten we immers met zijn allen op zoek naar nieuwe vormen van energieopwekking en -distributie, bijvoorbeeld thuis of in de eigen omgeving in plaats van in een grote centrale. Dit soort decentrale duurzame energieopwekking kan van verschillende kanten benaderd worden en kent vele betrokken partijen. Er is dus een brede en integrale aanpak nodig, zo meent een groot aantal organisaties. Zij roepen de Tweede Kamer daarom op om geen genoegen te nemen met de beperkte benadering van de minister van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie, Maxime Verhagen. van het paneel en dus ook spanningsvrij. De DC+ en worden doorgelust via de andere panelen en windmolens naar de inverter, evenals de 48 VDC de andere kant op. NEN 3140 De connectoren tussen paneel en power optimizer zijn zo vormgegeven dat bij verbreking van het contact eerst de 48-VDC safetyline wordt ver broken. De pin voor dit contact is korter. Hierdoor staat er geen spanning meer over de langere DC+ en pinnen, die bij uitname van de connector pas ná de safety-pin worden verbroken. Op deze manier kan er bij verbreking geen vlamboog ontstaan. Dat risico is bij deze hoge spanningen extra groot. De connector aan de kabel vanaf het zonnepaneel is female, waardoor DC+ en ook niet gelijktijdig kunnen worden aangeraakt. En waardoor ze niet kunnen wegetsen wanneer ze per ongeluk op een nat dak komen te hangen, voegt Eric Geskus daar veelbetekenend aan toe. Echt waar, dat gebeurt bij conventionele systemen! Volgens de producent en leverancier is hiermee de maximale graad van spanningsvrij werken volgens NEN 3140 ook bij pv- en windinstallaties bereikt. Balans De besturingselektronica op dit geheel zorgt voor een balans tussen de levering vanuit de pvpanelen en windmolens onderling en de belasting, en geeft voorrang aan de afname van AC uit de DC-installatie boven de energie van het publieke net. Alle optimizers en inverters in één installatie hebben een eigen adres voor draadloze Zigbeecommunicatie met de centrale meet- en besturingsunit. Deze geeft via gsm de meetresultaten en besturingssignalen door naar en vanaf een lokale pc, een eigen webpagina en de laptop dan wel mobiele telefoon. Een ander voordeel ten opzichte van een conven tionele installatie is dat deze volcontinu kan worden gemonitord per individueel paneel. Bovendien worden de prestaties van de installatie als geheel niet meer begrensd door de prestatie van het slechtste of meest verouderde paneel. Ieder paneel blijft op zijn eigen niveau presteren en wordt digitaal en draadloos gemonitord. Worden de prestaties van één paneel echt onrendabel laag, dan hoeft alleen dat ene paneel te worden vervangen. En dat ene paneel kan ook in heel grote pv-installaties direct worden opgespoord. Zwevend Deze gehele pv-installatie is galvanisch gescheiden 24 Mag1010 / Nummer 2 / 2012

5 van de rest van de AC woning- of gebouwinstallatie via een ingebouwde trafo. Valt de AC hierop uit dan valt het DC gedeelte van de installatie vanzelf ook uit. En de DC-installatie is hiermee zwevend, dus niet geaard. Hij kan dus ook niet zelf als bliksemafleider gaan functioneren. Wel moeten alle ook niet-spanningvoerende metalen delen 50 cm uit de buurt van de bestaande bliksem- en overspanningsbeveiliging blijven. Anders kan er bij hoge afgeleide stromen overslag ontstaan (zie het artikel in de vorige editie van Mag1010 hierover). Niet zelf installeren Na de ontwikkeling door Femtogrid past GE4ALL deze nieuwe pv- en windtechnologie alleen toe als adviesbureau en als leverancier van alle componenten en onderdelen. Zelf installeert GE4ALL helemaal niets. Ook hier kiezen ze voor samenwerking: Maar we doen wel meer dan alleen een ontwerp maken en spullen leveren. Voor vrijwel iedere installateur is dit nog een onontgonnen gebied, zij hebben nog een enorme kennisbehoefte. Die kennis leveren wij ook, en indien gewenst gaan we mee het dak op, ook bij oplevering en eindinspectie. Beide ondernemers vinden duurzame techniek ontwikkelen en toepassen gezien het subsidie beleid van de rijksoverheid bepaald geen linkse hobby meer. Hun gehele technische en bedrijfseconomische focus is gericht op zon en wind, en daar is heel veel geld in geïnvesteerd. Eric Geskus is dan ook blij te kunnen melden dat er nu, anderhalf jaar na de start van zijn bedrijf, al vele tientallen pv/windinstallaties volgens het Femtogrid-concept zijn opgeleverd. Hiertoe werkt GE4ALL inmiddels samen met bijna zestig installateurs. Terugleveren De Nederlandse overheid wil nog niet echt meewerken aan de stimulering van de decentrale opwekking van duurzame energie, zo meent een aantal grote organisaties. Zij doen een oproep om dit te veranderen (zie kader). Maar sinds 1 januari is de wetgeving toch iets toeschietelijker. De eigenaar van een private pv/windinstallatie mag nu een gelimiteerde hoeveelheid kwh per jaar terugleveren aan zijn energieleverancier. Deze moet hiervoor dezelfde prijs betalen als die bij afname van het publieke net wordt betaald. Bij teruglevering van meer dan de gestelde limiet mag het energiebedrijf zelf over de prijs in onderhan deling gaan met de terugleverancier. n De pv-installatie wordt geheel galvanisch gescheiden van de rest van de NEN 1010-installatie. Samen met de modulaire bevestigingssystemen maakt dit het werk van de pv- en windinstallateur niet alleen veiliger volgens NEN 3140, maar ook een stuk efficiënter. Wel moeten alle ook niet-spanningvoerende metalen delen 50 cm uit de buurt van de bestaande bliksem- en overspanningsbeveiliging blijven. Eric Geskus legt uit hoe het pv/wind/230-vac concept in elkaar steekt. Mag1010 / Nummer 2 /