Evaluatie van rapportages gemonitorde PV-systemen

Transcriptie

1 Rapport EAB Evaluatie van rapportages gemonitorde PV-systemen Ing. C.W.A. Baltus Juni 2001 ElektroAdviesBureau Baltus, Valkkogerweg 29, 1744 GB Valkkoog. Tel

2 VERANTWOORDING Dit project is uitgevoerd in opdracht van Novem onder contractnummer Onze dank gaat uit naar de heer R.J.C. van Zolingen die bereid was zijn opbouwende commentaar te leveren op het concept van dit rapport. 2 EAB-01-02

3 SAMENVATTING Sinds 1990 is in Nederland veel kennis en ervaring opgedaan met netgekoppelde PVsystemen. De opbrengsten, het systeemgedrag en de praktijkervaring zijn vaak gemeten, geanalyseerd en gerapporteerd (veelal in opdracht van of gesubsidieerd door Novem). De rapportages zijn wisselend van samenstelling en daarom zijn de resultaten niet zondermeer onderling te vergelijken. Omdat rond 1992 de opbrengst van PV-systemen sterk achterbleef bij de toenmalige verwachtingen is een werkgroep PV-monitoring opgericht die ten doel had methodiekontwikkeling en kennisuitwisseling tussen verschillende partijen. In 1997 verscheen het rapport Aanbevolen werkwijze voor de monitoring van netgekoppelde PV-systemen in Nederland, waarin als doelen zijn omschreven: verificatie van systeemopbrengst, verwerven van componentkennis en verkrijgen van inzicht in systeemgedrag. Afgelopen decennium is een zeer groot aantal rapporten verschenen over gemonitorde projecten, waarvan een groot deel voor dit rapport nog eens bestudeerd en geanalyseerd zijn. De belangrijkste systeemgegevens en monitoringresultaten zijn in een database opgenomen. Dit rapport geeft een overzicht van de kwaliteit van rapportage en gehanteerde methodiek. Voor de validatie van de systeemopbrengsten zijn opbrengstvoorspellingen (op basis van simulaties) vergeleken met de gerealiseerde opbrengsten. In zeer veel gevallen zijn de opbrengsten beduidend lager dan de verwachting; grotendeels door het optreden van onverwachte aspecten (bijzondere beschaduwing bijvoorbeeld), deels door problemen met componenten en deels door overschatting van de verwachte instraling. De rapportages belichten soms enkele aspecten van het gedrag van het PV-systeem, doch weinig rapportages proberen een volledig beeld te schetsen van het totale systeemgedrag. De kennisuitwisseling tussen partijen blijkt niet optimaal omdat onderzoeksresultaten vertrouwelijk zijn, rapporten niet optimaal verspreid worden en er doublures in het onderzoek zitten. Helaas verliezen kostbare meetprojecten aan waarde omdat de richtlijnen voor het monitoren van PV-sytemen niet worden nageleefd, deels veroorzaakt door kostenoverwegingen, deels door ondeskundigheid; veel monitoringprojecten hebben daarom niet de informatie opgeleverd zoals die in de projectdoelstelling was omschreven. De kritische lezer bespeurt een trend waarin gekalibreerde meetapparatuur plaatsmaakt voor soms ongekalibreerde en onbetrouwbare meetsignalen uit de inverters. Ook op andere fronten worden concessies gedaan aan de kwaliteit van signalen: de instraling wordt niet meer lokaal gemeten, temperatuursensoren worden niet geplaatst. Om de monitoringprojecten kosteneffectiever te laten zijn, zouden ze beter voorbereid en gecoördineerd moeten worden De afgelopen jaren is de basis gelegd voor een goede beoordeling van de performance van PV-systemen. De meeste systeemverliezen kunnen goed berekend worden, doch de huidige kennis wordt onvoldoende benut. Om dit te bereiken wordt aanbevolen om met beschikbare meetgegevens een database met verliesfactoren op te bouwen, waardoor van nieuwe PV-systemen een beter gefundeerde opbrengstanalyse gemaakt kan worden. Het verdient aanbeveling om een standaard monitoring rapportage formulier te introduceren. EAB

4 4 EAB-01-02

5 SYMBOLENLIJST Symbool Omschrijving Eenheid BF Beschikbaarheidsgraad - E fi Energie (opbrengst) uit inverter kwh η- module Modulerendement % η- sys Systeemrendement % H Instralingsenergiedichtheid in hor.vlak (pyranometer) kwh/m² Hi Instralingsenergiedichtheid in arrayvlak (referentiecel) kwh/m² k-factor Factor die mede de temperatuurrespons van een m²k/w module beschrijft op de instraling MF Monitoringfractie - Pa Arrayvermogen W PR Performance ratio % P stc Array (of module)vermogen bij stc Wp stc Standaard Test Condities - V oc Openklemspanning V Y f Final yield kwh/kwp Y klim Final yield bij klimatologisch normaaljaar kwh/kwp EAB

6

7 INHOUDSOPGAVE VERANTWOORDING... 2 SAMENVATTING... 3 SYMBOLENLIJST... 5 INHOUDSOPGAVE INLEIDING... 9 ACHTERGROND DOELSTELLING WERKWIJZE OPBOUW VAN DIT RAPPORT MONITORING VAN PV-SYSTEMEN RICHTLIJNEN VORMEN VAN MONITORING Opbrengstmeting Globale monitoring Analytische monitoring Beheersmonitoring VERIFICATIE VAN SYSTEEMOPBRENGST KWALITEIT VAN RAPPORTAGE EN GEHANTEERDE METHODIEK ALGEMEEN Naleven van richtlijnen Kennisuitwisseling Selectie van projecten EVALUATIE VAN GEGEVENS BENADERING VAN EFFECTEN VERSLAGGEVING Evaluatie van systeemgedrag Oplevering van rapportages Projectevaluatieformulieren TREND IN MONITORING AANVERWANTE ACTIVITEITEN EVALUATIE VAN SYSTEEMOPBRENGST TOEGEPASTE COMPONENTEN PV-modules Inverter Data-acquisitieapparatuur Randapparatuur EVALUATIE VAN SYSTEEMOPBRENGST Opbrengstverwachting Opbrengstcontrole PRESENTATIE VAN KENTALLEN Performance ratio Genormeerde opbrengst Beschaduwing Bepaling nominaal arrayvermogen met veldtest Temperatuurverliezen Maximum Power Point Tracking DC-rimpel Conversierendement van inverter Directe fractie Dekkingsgraad Tiltfactor EAB

8 4.4. GERAPPORTEERDE AANBEVELINGEN DISCUSSIEONDERWERPEN CONCLUSIE AANBEVELINGEN REFERENTIES BIJLAGE 1: BESCHOUWDE ANALYTISCH GEMONITORDE SYSTEMEN BIJLAGE 2: BESCHOUWDE GLOBAAL GEMONITORDE SYSTEMEN BIJLAGE 3: BESCHOUWDE EVALUATIERAPPORTEN BIJLAGE 4: MONITORING RAPPORTAGE FORMULIER BIJLAGE 5: TOEGEPASTE MODULES BIJLAGE 6: TOEGEPASTE INVERTERS BIJLAGE 7: IN RAPPORTAGES VERMELDE AANBEVELINGEN EAB-01-02

9 1. INLEIDING Achtergrond Sinds 1990 is in Nederland veel kennis en ervaring opgedaan met netgekoppelde PVsystemen. De opbrengsten, het systeemgedrag en de praktijkervaring zijn vaak gemeten, geanalyseerd en gerapporteerd (veelal in opdracht van of gesubsidieerd door Novem). De rapportages zijn wisselend van samenstelling en daarom zijn de resultaten niet zondermeer onderling te vergelijken. Een evaluatie van de systeemgedragingen ontbreekt vaak Doelstelling De doelstelling van het project Evaluatie van rapportages gemonitorde PV-systemen is om op basis van beschikbare rapportages over analytische monitoring, globale monitoring en opbrengstgegevens van in Nederland geplaatste netgekoppelde PVsystemen komen tot: - Vergelijking van systeemeigenschappen en systeemopbrengsten - Analyse van de rapportages - Poging tot verklaren van de systeemopbrengsten - Presentatie van lessons learned and used - Blootleggen van eventuele manco s in de huidige monitoringpraktijk - Voorstel tot een verbetering van de monitoringpraktijk Werkwijze Er is een groot aantal rapporten bestudeerd en geanalyseerd. De selectie van de rapportages is gedaan op basis van de tussentijdse resultaten van het project "Inventarisatie PV monitoring [79]; hierbij zijn in principe alleen die projecten geselecteerd die vóór 1 januari 2001 zijn gerapporteerd. In totaal zijn 86 rapporten beschouwd; deze rapporten handelen over 70 verschillende PV-systemen, verdeeld over 148 periodes. De bevindingen zijn op een standaard monitoring rapportage formulier ingevuld (bijlage 4) en verwerkt in een database Opbouw van dit rapport Hoofdstuk 2 van dit rapport beschrijft enkele richtlijnen voor de monitoring van PVsystemen, verschillende vormen van monitoring en diverse simulatietechnieken. In hoofdstuk 3 wordt nader ingegaan op de kwaliteit van de rapportages en de gehanteerde methodieken. De evaluatie van systeemopbrengsten wordt behandeld in hoofdstuk 4; hier worden op de gepresenteerde performance ratio (PR s), genormeerde opbrengsten en andere kentallen toegelicht. Hoofdstuk 5 beschrijft aspecten die in de toekomst nadere aandacht behoeven. Het rapport wordt afgesloten met conclusies en aanbevelingen (hoofdstukken 6 en 7). EAB

10

11 2. MONITORING VAN PV-SYSTEMEN Eind 1991 is in Heerhugowaard het eerste grootschalige PV-systeem van Nederland opgeleverd; het bestaat uit 10 woningen met een totaal vermogen van circa 24 kwp [10, 11, 13, 25, 54, 68]. De opbrengsten bleven sterk achter bij de toenmalige verwachtingen (circa 1000 kwh/kwp volgens [68]). Dit feit vormde de aanleiding voor de oprichting van de werkgroep PV-monitoring, waarin kennisuitwisseling tussen verschillende partijen en methodiekontwikkeling centraal moest staan. Deze werkgroep heeft in 1994 een eerste aanbevolen werkwijze voor de monitoring van netgekoppelde PV-systemen opgesteld [3]. In de herziene versie van 1997 [4] staat dat de uitvoering van een monitoringprogramma in het algemeen als doel heeft: - verificatie van de voorspelde of beoogde energieopbrengst; - vaststellen van de rendementen van de componenten van het systeem; - verkrijgen van inzicht in het gedrag van het systeem. Het beoordelen of een PV-systeem optimaal functioneert is geen eenvoudige zaak. Systeemopbrengsten worden in grote lijnen door componenteigenschappen, d.w.z. door het type zonnepaneel en inverter, maar ook door de ligging bepaald (hoogtegraad, breedtegraad, beschaduwing, oriëntatie en tilt). Daarom is het over het algemeen weinig zinvol om alleen de systeemopbrengsten op jaarbasis te vergelijken Richtlijnen Om een correcte evaluatie van meetgegevens van PV-systemen mogelijk te maken zijn de volgende richtlijnen ontwikkeld: - JRC-richtlijn: Guidelines for the assessment of photovoltaic plants: Document A: Photovoltaic system monitoring [1]; - JRC-richtlijn: Guidelines for the assessment of photovoltaic plants: Document B: Analysis and presentation of monitoring data [2]; - Aanbevolen werkwijze voor de monitoring van netgekoppelde PV-systemen in Nederland [3, 4]. In de richtlijnen worden berekeningswijzen getoond om de opbrengst van PV-systemen te bepalen voor situaties die niet gelijk zijn aan de standaard test condities (STC = 1000 W/m², 25 C en lichtspectrum AM 1,5) Vormen van monitoring Het doel van monitoring van PV-systemen kan uiteenlopen van het registreren van de hoeveelheid opgewekte groene stroom tot het onder veldcondities beproeven en karakteriseren van systeemcomponenten (modules, inverters, beschaduwing, mismatch, temperatuurverliezen etc.). Klopstra geeft als definitie van monitoring: monitoring is het verzamelen, analyseren van data en het verspreiden van data ; in feite hoort hier ook het rapporteren en verspreiden van kennis bij. Wij onderscheiden daarom vier soorten monitoring: - Opbrengstmetingen - Globale monitoring - Beheersmonitoring - Analytische monitoring Opbrengstmeting De grofste indicator voor het beoordelen van het functioneren is de specifieke jaaropbrengst. Bij de specifieke jaaropbrengst ( final Yield ) werd aanvankelijk (tot EAB

12 1997) de jaaropbrengst gerelateerd aan het nominaal arrayvermogen [kwh/kwp]; de instraling in het arrayvlak blijft geheel buiten beschouwing. Het spreekt vanzelf dat daarom interpretatie van deze grootheid moeilijk is. 12 EAB-01-02

13 In formule vorm: E fi Y f = [kwh/kwp] P stc Sinds 1997 wordt de specifieke jaaropbrengst gecorrigeerd naar een voor Nederland klimatologisch gemiddeld instralingsjaar met 1000 kwh/m²; de geregistreerde horizontale instralingsenergie (H) wordt ontleend aan een naburig meteostation. In formulevorm: E fi 1000kWh / m² Y = [kwh/kwp] klim P H stc Globale monitoring Een volgende stap in het beoordelen van het gedrag van een PV-systeem is het berekenen van de performance ratio. De opbrengst (Efi) wordt nu gerelateerd aan het nominaal arrayvermogen (Pstc) en de totale instralingsenergie in het arrayvlak (Hi), maar kan ook geschreven worden als het quotiënt en het systeemrendement (η sys ) en het modulerendement (η module ), ofwel E fi 1000W / m² ηsys PR = = [-]. Pstc Hi ηmodule De systeemverliezen zijn evenredig met (1- performance ratio). Om de systeemverliezen te kunnen beoordelen is uitvoerige kennis nodig van de aard van de toegepaste componenten en de opstelling. Hierop komen wij later terug Analytische monitoring Bij analytische monitoring wordt een groot aantal systeemparameters frequent gemeten (minimaal eenmaal per seconde) en eens per 10-minuten (soms eens per uur) als gemiddelde waarde opgeslagen. Op deze wijze kunnen systeemcomponenten worden gekarakteriseerd (rendementskarakteristiek van PV-module of rendementskarakteristiek van inverter). Door de relatief grote bemonsteringsfrequentie kunnen tevens de MPPtracker en beschaduwingsaspecten worden gekarakteriseerd. Indien de werking van een PV-systeem volledig doorgrond is, kan een complete presentatie worden gemaakt van alle systeemverliezen [7], waardoor de performance ratio onderbouwd is Beheersmonitoring Een PV-systeem bestaat uit veel componenten en elektrische verbindingen. Om de juiste werking van het systeem te bewaken, vindt beheersmonitoring plaats waarbij de opbrengst van inverters regelmatig geregistreerd en automatisch geëvalueerd wordt [81, 80]. Tevens worden storingen automatisch gelogd Verificatie van systeemopbrengst De verwachte opbrengst van een PV-systeem wordt niet alleen bepaald door de modules, inverter en instraling, maar ook door bijkomende aspecten als beschaduwing, wijze van bekabeling, mismatch, degradatie etc. Voor de opbrengstverwachting wordt soms gebruik gemaakt van computerprogramma als SOMES [75] en PV-SYST en de interactieve website van ECN. De simulatieprogramma s berekenen op basis van de uurlijkse instraling in het platte vlak de uurlijkse instraling in het arrayvlak; vervolgens wordt aan de hand van de rendementskarakteristieken van modules en inverter het te leveren vermogen bepaald (en daarmee de jaarlijkse energie). EAB

14 Gaat het om de verificatie van de gerealiseerde jaaropbrengst, dan worden verschillende methodieken gehanteerd: - de performance ratio wordt berekend; de methode PV-Solex wordt gehanteerd [27, 82]; - de methode GLOBMON.PLUS kan gehanteerd worden [83]; - de methode PV-Sat kan gehanteerd worden. In de PV-Solex methode worden in het eerste gebruiksjaar de opbrengst gemeten en de instraling in het horizontale vlak bij een naburig meteostation opgevraagd. Over het gehele eerste jaar wordt de performance ratio berekend waarbij eerst de instraling in het arrayvlak wordt berekend aan de hand van de horizontale instraling. Deze performance ratio dient als referentiewaarde voor de toekomst. Vanaf één jaar na ingebruikname van het meetsysteem wordt de performance ratio maandelijks bepaald en tevens beoordeeld of deze binnen een zekere band van de referentiewaarde ligt. In de methode Globmon.Plus wordt binnen een zekere periode (kan variëren van een week tot een jaar) het instralingshistogram met de Sunlogger geregistreerd. Met deze instraling in het arrayvlak wordt aan de hand van de rendementskarakteristiek van modules en inverter de verwachte systeemopbrengst berekend. In hoofdstuk 4 wordt nader op de verificatie van de systeemopbrengst ingegaan. 14 EAB-01-02

15 3. KWALITEIT VAN RAPPORTAGE EN GEHANTEERDE METHODIEK Voor de evaluatie van de rapportages over de gemonitorde PV-systemen is een groot aantal rapporten doorgewerkt waardoor een goed beeld ontstaat over de geschiedenis van 1992 tot heden. In dit rapport wordt getracht een antwoord te vinden op de vraag of de monitoringprogramma s voldoen aan de drie eerder genoemde verwachtingen: - verificatie van de voorspelde of beoogde energie opbrengst; - vaststellen van de rendementen van de componenten van het systeem; - verkrijgen van inzicht in het gedrag van het systeem Algemeen Om de opbrengsten van PV-systemen op uniforme wijze te kunnen beoordelen moet een aantal kanttekeningen worden gemaakt over het naleven van de monitoringrichtlijnen en het uitwisselen van kennis Naleven van richtlijnen Om meetresultaten onderling vergelijkbaar te maken, zijn richtlijnen opgesteld voor de nauwkeurigheid van de meetapparatuur, het verwerken van data en het presenteren van de uitkomsten. In de praktijk echter blijkt dat de richtlijnen vaak niet worden nageleefd (a=analytische monitoring, g=globaal): a/g In plaats van onafhankelijke en gekalibreerde meetapparatuur worden signalen gebruikt die afkomstig zijn uit het te beproeven apparaat [45] (hierdoor is geen betrouwbaar vergelijk van systeemprestaties mogelijk); a In plaats van de opslag van 10-minuten meetgegevens worden de gegevens slechts eenmaal per uur opgeslagen [43] (evaluatie van kortstondige signalen is niet mogelijk); g Om de cumulatieve instraling in het arrayvlak te registreren is een integrator toegepast met een te grote offset waardoor de gepresenteerde instraling te laag is [55] (de gepresenteerde performance ratio te hoog); a Temperatuursensoren in de modules zijn uit kostenoverwegingen weggelaten [43] (het is niet mogelijk om temperatuurgecorrigeerde karakteristieken van het modulerendement te presenteren); a/g a a a/g Er wordt geen referentiecel geplaatst [43]. In het onderhavige geval wordt de instraling in het arrayvlak door middel van simulatie bepaald (het is daarom niet mogelijk om de performanceratio nauwkeurig te bepalen waardoor onderling vergelijk van de performance van diverse systemen onmogelijk is). De rendementskarakteristiek van de inverter wordt soms gepresenteerd als functie van de instraling (externe factoren als bijvoorbeeld de grootte van het PV-array bepalen de vorm van de rendementskarakteristiek waardoor deze niet eenduidig is; hergebruik van componentkarakteristieken is niet mogelijk. Een rendementskarakteristiek moet worden afgebeeld als functie van het vermogen); In de beginperiode is het gelijkstroomvermogen berekend als product van de gemiddelde stroom (10-min) en de gemiddelde spanning (10-min): (dit is onjuist en leidt tot onjuiste conclusies); In zekere zin ontstaat er verwarring bij de gepresenteerde specifieke opbrengst. In de eerste uitgave van Aanbevolen werkwijze voor de monitoring van PVsystemen [3] wordt de opbrengst louter gerelateerd aan het geïnstalleerde vermogen (kwh/kwp) zonder daarin de jaarlijkse instraling in het horizontale vlak te betrekken, in vaktermen genoemd final yield Y f. In de gewijzigde richtlijn [4] wordt aanbevolen de final yield te corrigeren naar een globale instraling van 1000 EAB

16 a/g kwh/m² per jaar, genaamd de specifieke final yield Y klim. De praktijk leert dat nu dat drie soorten getallen in omloop zijn: ongecorrigeerd, gecorrigeerd naar 974 kwh/m² en idem naar 1000 kwh/m²; De beschikbaarheidsfractie van het PV-systeem (BF) is vaak niet vermeld (de gevolgen van het uitvallen van de inverter kunnen niet gekwantificeerd worden) Kennisuitwisseling Binnen de werkgroep PV-monitoring wordt veel gesproken over PV-zaken, doch een uitvoerige bespreking over de resultaten van de gemonitorde projecten blijft uit concurrentieoverwegingen achterwege. Bovendien worden de projecten niet altijd in een vroegtijdig stadium vermeld. Rapportages worden op (zeer) beperkte schaal verspreid waardoor onderzoeksbevindingen niet altijd toegankelijk zijn. Tegelijkertijd is ook vastgesteld dat er een zekere schroom is om gebruik te maken van beschikbare informatie; het resultaat daarvan is dat sommige onderzoeken dubbel worden uitgevoerd. Problemen met de master/slave regeling zijn in 1999 [33] nog onderzocht terwijl de problematiek met dezelfde inverters al vanaf 1994 bekend was [15, 28]. Eveneens uit men in [33] verbazing over het hoge conversierendement van een thyristoromzetter, terwijl vanaf 1996 een soortgelijke inverter (met wat kleiner vermogen) in gebruik is [77] Selectie van projecten De selectie van projecten die gemonitord worden lijkt vrij willekeurig te zijn. Om onbekende redenen blijkt van het 1 MWp-project in Nieuwland op dit moment (enkele jaren na oplevering) nog geen rapportage te zijn afgerond Evaluatie van gegevens Van de geregistreerde gegevens worden vaak maandelijks tabellen gemaakt met ingestraalde energieën, DC-opbrengsten, AC-opbrengsten en performance ratio s. Voorts wordt regelmatig de temperatuurafhankelijkheid van het PV-module (k-factor) als pixeldiagram geplot evenals een pixeldiagram van het DC-rendement. Rapporten worden soms voorzien van een grote hoeveelheid bijlagen. In veel gevallen vragen de diagrammen om een toelichting, immers soms is er een hele grote spreiding in de DC-rendementen, of zijn afwijkende rendementskarakteristieken van de inverters niet verklaard [8, 43]. De vereiste toelichting ontbreekt. Alhoewel reeds in de eerste uitgave van de Aanbevolen werkwijze voor de monitoring van PV-systemen.. [3] correctieformules zijn vermeld voor de berekening van temperatuurverliezen in de modules, zijn de temperatuurverliezen slechts in beperkte mate onderzocht (zie paragraaf 4). In de rapportage wordt vaak de zgn. temperatuurfactor (k-factor) gepresenteerd. Aangezien het niet mogelijk is om uit de k-factor de temperatuurverliezen te berekenen, heeft de presentatie van deze k-factor een geringe betekenis. Een ander probleem is dat de windsnelheid een grote invloed heeft op de relatie temperatuurstijging en instraling; daarom maakt het veel verschil of de k-factor in de winter, in de zomer, of over het gehele jaar is bepaald Benadering van effecten Bij het evalueren van de rapportages bleek dat sommige effecten theoretisch benaderd zijn; enkele conclusies moeten nog gevalideerd worden. - Om te onderzoeken of plaatsing van temperatuursensoren (bestemd voor de afleiding van de temperatuurverliezen) in iedere PV-opstelling kan worden vermeden, is in [34] de theoretisch afgeleide moduletemperatuur (op basis van meting van de openklemspanning V oc ) vergeleken met de gemeten moduletemperatuur. De verschillen zijn te groot voor toepassing in de praktijk. 16 EAB-01-02

17 - Opbrengstverliezen als gevolg van het onderdimensioneren zijn in [47] gesimuleerd op basis van 1 minuut instralingsgegevens. In [22] is voor één onderdimensioneringsfactor (0,75) op basis van veldonderzoek vastgesteld dat de verliezen 2,1% bedragen; - In [47] bij sheddakopstellingen of achter elkaar opgestelde arrays vastgesteld dat het beschaduwingsverlies bij diverse Ground Cover Ratio s (GCR s) in Nederland beduidend groter is dan de theoretisch bekende waarden. Oorzaak hiervan is dat in Nederland een grotere hoeveelheid diffuus licht aanwezig is dan in andere landen. Binnen de openingshoek van de modules wordt een deel van het diffuse licht afgeschermd; - Met lokale instralingsmeters kan de systeemopbrengst het beste worden geëvalueerd. Omdat plaatsing van referentiemeters voor elk PV-systeem kostbaar is, wordt voortdurend gezocht naar methoden om de lokale instraling in het arrayvlak af te leiden uit de globale instralingsgegevens van een meteostation of afkomstig van een satelliet (PV-Solex, PV-Sat). Als de gesimuleerde instralingsenergie in het arrayvlak vergeleken wordt met de gemeten instraling, constateren wij opmerkelijke verschillen. De gemeten instraling is op jaarbasis vaak tussen de 5 en 12% lager dan de berekende instraling [82], maar op maandbasis zijn de afwijkingen veel groter. Het quotiënt van gemeten instraling en berekende instraling loopt op maandbasis uiteen van 0,78 tot 1,12 [82, 27]; - Het verlies in opbrengst als gevolg van afwijkende celtemperaturen (temperatuurverliezen) kan met correctieberekeningen voor elk meetpunt worden bepaald [4]. Deze berekeningen zijn voor slechts 14 PV-systemen uitgevoerd. In [24] zijn de temperatuurverliezen berekend voor het geval de PV-modules aan de achterzijde volledig thermisch geïsoleerd (geen ventilatie); dit zou resulteren in een k-factor = 0,065 m²k/w en 5% hogere temperatuurverliezen dan een enigszins geventileerd dakgeïntegreerd systeem. Veldmetingen [52] van vier jaar daarvoor toonden een k-factor van 0,048 m²k/w. In dat geval waren de fysische afmetingen van de module gering waardoor de warmteoverdracht door convectie van de module naar de omgeving beter geweest kan zijn. Toekomstige metingen moeten uitwijzen of een dergelijk hoge k-factor van 0,065 m²k/w realistisch is. - Temperatuurverliezen worden in de praktijk t.o.v. flexibele referentiepunten bepaald (t.o.v. een vrij opgesteld systeem of t.o.v. een dakgeïntegreerd systeem). Volgens afspraak zou dit eenduidig ten opzichte van 25 C moeten zijn Verslaggeving Evaluatie van systeemgedrag In veel rapportages wordt weliswaar een opsomming van enkele verliesposten gegeven, maar zonder een koppeling te leggen naar de performanceratio (slechts enkele stukjes uit de legpuzzel van het systeemgedrag worden gevonden). De onderzoeker benut vaak niet de mogelijkheden om te na te gaan welke andere verliezen in het systeem optreden om te komen tot een sluitende verklaring van de performance ratio (de legpuzzel wordt vaak niet geheel opgelost). In twee gevallen waarbij de systemen op het zuiden gericht zijn, zijn de effecten van onderdimensionering onderzocht. Tegenwoordig worden PV-systemen veelvuldig ook op andere oriëntaties (en uiteenlopende tilthoeken) geplaatst; de acceptabele onderdimensioneringsfactor zal hierbij andere waarden aannemen Oplevering van rapportages Conform De aanbevolen werkwijze voor de monitoring van netgekoppelde PVsystemen in Nederland wordt aanbevolen de monitoring te laten plaats vinden gedurende tenminste één aaneengesloten jaar. Deze termijn is in principe voldoende om alle jaarlijkse kentallen te bepalen; voor karakterisatie van de systeemcomponenten volstaat een kortere tijd. EAB

18 De praktijk wijst uit dat van sommige monitoringprojecten geen tussenrapportage wordt gemaakt; de eindrapportage verschijnt doorgaans 2,5 jaar na oplevering van het PVsysteem. De tussen- of eindrapportage van onderstaande projecten laat lang op zich laten wachten: - Hollander Beheer / Apeldoorn (in gebruik 30 april 1998) - A27 / De Bilt (in gebruik 51 mei 1995, nog geen eindrapportage) Projectevaluatieformulieren De projectevaluatieformulieren geven nuttige informatie over het verloop van het project vanaf het moment van initialisatie tot meestal de realisatie. In een enkel geval wordt praktijkinformatie genoemd die in de rapportage van de monitoring onvermeld blijft, vergelijk [72] met [76,77]. Opbrengstgegevens worden sporadisch vermeld ondanks dat bij demonstratieprojecten vaak contractueel vastligt dat deze periodiek geregistreerd en geëvalueerd moeten worden. In geen enkel geval zijn de periodiek opbrengsten serieus geëxtrapoleerd naar jaaropbrengst en dus ongeschikt om te beoordelen of het PV-systeem echt goed functioneert. Vaak wordt aangegeven dat de meterstand van de kwh-teller (slechts) eenmaal per jaar opgenomen zal worden Trend in monitoring De kritische lezer bespeurt een trend waarin gekalibreerde meetapparatuur plaatsmaakt voor soms ongekalibreerde en onbetrouwbare meetsignalen uit de inverters. Ook op andere fronten worden concessies gedaan aan de kwaliteit van signalen: de instraling wordt niet meer lokaal gemeten, temperatuursensoren worden niet meer geplaatst. Om de monitoringprojecten kosteneffectiever te laten zijn, zouden ze beter voorbereid en gecoördineerd moeten worden. Een ander probleem is dat in veel gevallen de dataverwerking nu geheel geautomatiseerd wordt gedaan in plaats van de aandachtige analyse van het systeemgedrag in de beginperiode. Zonder schroom worden 288 (!) bijlagen geproduceerd, waarvan de meeste door meettechnische problemen een zeer beperkte waarde hebben [35, 86] Aanverwante activiteiten Tijdens de realisatie van PV-systemen en de monitoring daarna hebben tal van activiteiten plaatsgevonden die niet vermeld zijn in de rapportages van de gemonitorde projecten. Deze activiteiten hebben zowel plaatsgevonden naar aanleiding van de resultaten van (eerdere) monitoringcampagnes als op grond van veldervaring zowel binnen als buiten Nederland. - De bouwwijze van netgekoppelde PV-systemen is verbeterd door het verschijnen van Handleiding voor de installatie van netgekoppelde PV-systemen, uitgave, uitgave Energiened ; - Inverters zijn verbeterd wat betreft impulsbestendigheid (met name voor pulsen uit het net), het rendement en het tracking-algoritme. Tevens is een nationale inverterrichtlijn [88] verschenen die de normen beschrijft waaraan PV-inverters moeten voldoen; - De kwaliteit van Strings is verbeterd door de keuze van betere connectoren, betere kwaliteitsborging tijdens de realisatie en het gebruik van min of meer gestandaardiseerde opleveringsprocedures; - De betrouwbaarheid van modules is verhoogd doordat een aantal fabrikanten een bypassdiodetest heeft ingevoerd; - De stabiliteit en het operationeel gebruik van referentiecellen is verbeterd door het beschikbaar komen van betere ontwerpen. De kalibratie is verbeterd omdat de spreiding tussen de waarde van de standaarden van de verschillende kalibratie- 18 EAB-01-02

19 instituten aanzienlijk is verlaagd. Tevens is nu een onafhankelijke ijkfaciliteit bij ECN beschikbaar gekomen. Het is wenselijk dat de druk op de introductie van nieuwe componenten niet opnieuw zal leiden tot talloze kinderziektes. Tevens lijkt het nuttig de resultaten van de monitoring te plaatsen in de geschiedenis van andere projecten zodat de technische ontwikkeling van de modules, inverters en gehanteerde meetprocedures duidelijk tot uiting komen. EAB

20