WHITEPAPER. De zeven essentiële stappen voor een veilige en energie-efficiënte solar-installatie

Transcriptie

1 WHITEPAPER De zeven essentiële stappen voor een veilige en energie-efficiënte solar-installatie

2 Het gebruik van zonne-energie neemt in Nederland sterk toe. Door de snelle groei blijft het aspect veiligheid nog wel eens onderbelicht waardoor de kans op brand op het dak of in de meterkast toeneemt. Brand op het dak en in de meterkast zijn vrijwel altijd het gevolg van verkeerde montage of onvoldoende beveiliging tegen overspanning. Dit begint vaak al op het dak met beschadigde kabels, een verkeerd (te warm) geplaatste omvormer, een zonnepaneel dat te dicht bij de bliksemafleider ligt, onjuiste bekabeling tussen de omvormer en de groepenkast, onvoldoende vochtisolatie, etc. En in de meterkast met onvoldoende beveiliging voor het aansluiten van stroom vanuit de omvormer zonder voorzieningen die een te hoge gelijktijdige belasting vanuit het net en de PV-installatie voorkomen. Reden voor ABB om uitgebreid aandacht te schenken aan dit onderwerp.

3 3 De zeven stappen voor een veilige en energie-efficiënte PV-installatie geeft een handzaam overzicht van de juiste stappen en de diverse aandachtspunten bij elke stap op het gebied van veiligheid en energie-efficiëntie Focus op veiligheid Informatie verzamelen voor je begint Extra aandacht voor brandveiligheid Bepalen van de juiste configuratie Voorstel uitwerken en veiligheidsvoorschriften toepassen Montage en in bedrijfstellen Inspectie en onderhoud 012 ABB

4 4 1. Focus op veiligheid Het in Nederland geïnstalleerde zonnestroom vermogen is in 2018 met maar liefst 46% gegroeid. En naar verwachting blijft dit de komende jaren stijgen. Deze snelle toename houdt echter een gevaar in. Om de terug verdientijd te versnellen, wordt vaak gekozen voor de goedkoopste oplossing, waarbij weinig aandacht bestaat voor veiligheid en het voorkomen van brand ten gevolge van overspanning, vlambogen en blikseminslag. Vaak wordt de PV-installatie gezien als een verzameling losse componenten, wat ten koste gaat van efficiënt energiegebruik en veiligheid. Een foutief aangelegd PV-systeem levert bovendien veel risico s op. De installatie vormt tot in de meterkast één geheel. Op het dak, in de meterkast en bij alles wat daartussen zit. Binnen de zonnestroomsector maakt men zich dan ook zorgen over de veiligheid. Rob Visser, Adviseur Brandveiligheid bij Brandweer Flevoland, geeft aan dat vooral een zorgvuldige montage van het allergrootste belang is. Het komt voor dat verbindingen niet op een juiste wijze worden gerealiseerd, bijvoorbeeld omdat niet de juiste verbindingsmiddelen worden gebruikt in de montage. Het niet gebruiken van de juiste pluggen en bijvoorbeeld adereindhulzen kan een extra risico voor brandgevaar meebrengen. Het onderwerp veiligheid moet daarom bij elke stap in de ontwikkeling en installatie van een PV-systeem worden meegenomen. Optimaal rendement en optimale veiligheid gaan heel goed samen.

5 5 2. Informatie verzamelen voor je begint Om een veilige en efficiënte PV-installatie te realiseren, is veel informatie vooraf nodig. Je weet natuurlijk dat allereerst de benodigde capaciteit berekend moet worden. Daarvoor zijn het huidige verbruik en verbruiksprofiel belangrijk: is er een constant verbruik of verschilt dit sterk per seizoen? Op basis hiervan kan een indicatie van de terugverdientijd gegeven worden. Vervolgens dient de locatie om de panelen te plaatsen bepaald te worden. Hierna komen de gewenste ligging en hellinghoek aan bod. Als er geen schaduw is, kan gekozen worden voor het in serie schakelen van de zonnepanelen, waardoor een zogenaamde string ontstaat. Deze string kan vervolgens aangesloten worden op één omvormer. Speciale stringomvormers gaan goed om met de hogere zonnepaneelspanning. Indien je kiest voor parallelle schakeling kan met optimizers gewerkt worden waarmee de DC stroom per paneel aan de omvormer wordt geleverd. Maar voor een veilige aansluiting op een bestaande of nieuw te plaatsen verdeler is het belangrijk te weten welk vermogen aangesloten wordt. Idealiter hebben we de benodigde capaciteit vooraf berekend. Voor hogere vermogens zijn ingrijpende aanpassingen in de verdeler noodzakelijk. Belangrijke vragen die je daarbij moet stellen, zijn: met welk net hebben we te maken (TN of TT); is de AC spanning 230V, 400V of hoger; wat is de maximale stroom die door de installatie kan lopen en welke overspanningsbeveiliging hebben we dan nodig? In dit kader is het ook noodzakelijk te bepalen wat de gezamenlijke voeding vanuit het net en de opbrengst van de PV- installatie kan bedragen. Om te voorkomen dat deze gezamenlijke invoer de verdeler te hoog belast of de beveiliging van de netbeheerder niet meer toereikend is, moeten we maatregelen nemen.

6 6 3. Extra aandacht voor brandveiligheid Brand op het dak en in de meterkast zijn vrijwel altijd het gevolg van verkeerde montage of onvoldoende beveiliging tegen overspanning. De gevolgen van brand in de meterkast zijn vaak aanzienlijk, waar brand op het dak niet alleen voor veel schade zorgt, maar tevens gevaarlijke situaties op kan leveren voor de brandweer tijdens het blussen. PV-panelen blijven namelijk stroom genereren zolang er licht op valt. Het op afstand uitschakelen van de DC-spanning op het dak kan ook een verplichting vanuit de brandweer zijn. Volgens Rob Visser, Adviseur Brandveiligheid bij Brandweer Flevoland wordt er nog te weinig nagedacht over de (brand) veiligheid van PV-installaties. Hij ziet wel ontwikkelingen op dat vlak maar vraagt zich af of deze voldoende worden opgepakt door de installateurs. Niet alle installateurs en monteurs zien de risico s voor brand voldoende. Door de toenemende vraag naar zonnepanelen wordt de tijdsdruk op installateurs een belangrijke factor die van invloed kan zijn op de kwaliteit van de installatie. Hij begrijpt de wens om meer gebruik te gaan maken van zonne-energie maar roept wel om bij de montage ervan aan alle eisen te blijven voldoen en niet te kiezen voor de snelste, goedkoopste oplossingen. Niet alleen voor bewoners maar ook voor brandweerlieden zelf is een veilige installatie van levensbelang. In dat kader is ook het toepassen van isolatiebewaking van een niet-geaard PV-systeem noodzakelijk. Slijtage, beschadiging of foutieve montage kan verminderde isolatie veroorzaken waardoor spanning kan lekken naar bijvoorbeeld het frame van de installatie of andere nabij gelegen componenten. Naast direct persoonlijk letsel kan dit ook leiden tot een vlamboog waardoor het risico op brand toeneemt. Met isolatiebewaking wordt gesignaleerd dat er stroom lekt in het systeem waardoor er tijdig ingegrepen kan worden.

7 7 4. Bepalen van de juiste configuratie Hebben we antwoord op voorafgaande en rekening gehouden met de brandveiligheidseisen, dan is het tijd om de configuratie van het PV-systeem te bepalen. Stringboxen Een veel toegepaste parallelle aansluiting van panelen maakt gebruik van stringboxen. Het beste kan daarbij gekozen worden voor kanten-klare, geteste componenten die beveiligd zijn tegen kortsluiting en overstroom, de omvormer beveiligen tegen overspanning en voorzien zijn van lastscheiders om de spanning naar de omvormer veilig uit te schakelen. Daarnaast zijn er stringboxen die uitgerust zijn met monitoring functies. Hiermee wordt de productiviteit gemonitord en tijdig ingegrepen op het moment dat systeemonderhoud noodzakelijk is. Stringboxen brengen meerdere strings, met beveiligingen en lastscheiders, samen in een schakelpaneel dat vervolgens op een omvormer wordt aangesloten. Dit is een kostenefficiënte en ruimtebesparende oplossing als de omvormer verder verwijderd is van de panelen. Het werken met stringboxen verhoogt in dat geval de efficiëntie van het systeem en vergt minder DC-kabels bij de montage. Bij veel zwaardere omvormers kan tegenwoordig ook worden gekozen voor een versie met geïntegreerde stringboxen. Zeker als de omvormer dicht bij de panelen wordt geplaatst is dit een efficiënte oplossing. Veiligheid is altijd een aandachtspunt, dus ook hier. Een losgeraakte verbinding kan een vlamboog veroorzaken door de grote spanning in de string zonnepanelen. Juiste connectoren en bekabeling zijn dus van belang. Evenals het goed bevestigen van de kabels. Omvormers Er zijn meerdere typen omvormers. Stringomvormers voegen de spanning van een hele rij samen. Ze zijn goedkoop, makkelijk te vervangen en leveren een hoog rendement. Micro-omvormers zijn aan elk paneel afzonderlijk gekoppeld. Dit levert een maximaal rendement op per paneel en biedt meer ontwerpmogelijkheden. Ze zijn daarentegen duurder dan stringomvormers. Optimizers zorgen per paneel voor een maximale opbrengst. Een goede toepassing wanneer niet alle panelen evenveel licht vangen. Optimizers worden parallel geschakeld en komen samen in een centrale omvormer. De toepassing van micro-omvormers en optimizers op het dak leidt tot hogere onderhouds- en reparatiekosten. Het totale, theoretische vermogen van de set zonnepanelen bepaalt de keuze voor de juiste omvormer. Het vermogen van de gekozen omvormer bedraagt meestal 80 tot 90% van dit totale vermogen (onder dimensioneren). Hier is een aantal redenen voor: zonnepanelen zijn afhankelijk van temperatuur en instraling en halen zelfs op een zonnige dag slechts 80 tot 85% van hun maximale vermogen. Daarnaast zijn ondergedimensioneerde omvormers effectiever, goedkoper door de lagere opstartspanning. Ter voorkoming van brand is de plaats van de omvormer belangrijk. Bij plaatsing in het veld en op het dak is goede bescherming tegen vocht, ter voorkoming van kortsluiting, van belang. In een binnenruimte moet voldoende ventilatie aanwezig zijn om oververhitting te voorkomen.

8 8 Speciale aandacht bij aansluiting op het AC-deel Het correct aansluiten van de omvormer in de meterkast vraagt om een goede voorbereiding. De beveiliging van een PV-installatie moet worden aangesloten vóór alle andere beveiligingstoestellen die dienen ter automatische uitschakeling. Direct na de hoofdschakelaar dus. Daarnaast kunnen we te maken hebben met een mogelijk te hoge gelijktijdige belasting. Om te voorkomen dat de gezamenlijke invoer vanuit het net en de PV-installatie de verdeler te hoog belast en de beveiliging van de netbeheerder niet meer toereikend is, moeten maatregelen worden genomen. Dit kan door het toepassen van 63A in plaats van 40A aardlekschakelaars of door het plaatsen van een 3-fasen-netaansluiting waarmee de stroomverdeling in de kast gunstiger wordt en de aardlekschakelaar 40A kan blijven. De omvormer kan een DC-component op de voedingsspanning generen. Als dit de 6 ma overschrijdt, zal de aardlekbeveiliging worden aangesproken. Indien de fabrikant geen 6 ma verklaring afgeeft, moet gekozen worden voor een aardlekbeveiliging type B. Bij gerenommeerde omvormers, die de 6 ma niet overschrijden, kan worden volstaan met een type A aardlek beveiliging Tevens geeft een omvormer ongeveer 10 ma lekstroom per kwp af. Een omvormer van 2 kwp kan dus 20 ma lekstroom genereren. Ervan uitgaande dat een aardlekbeveiliging al bij 50% kan worden aangesproken, dient een zwaardere nominale beveiliging geplaatst te worden.

9 9 5. Voorstel uitwerken en veiligheidsvoorschriften toepassen Nadat de keuze gemaakt is voor de componenten van het complete PV-systeem moet dit verder worden uitgewerkt: Soort panelen Aantal panelen en stringverdeling bepalen met een stringsizer tool Wijze van montage van de panelen Worden stringboxen toegepast en zo ja, welke Kabeldikte en het tracé van de DC-kabels Soort omvormer(s) en plaats AC-bekabeling naar de meterkast of verdeler Aanpassingen in de meterkast of verdeler Ga bij elke stap na of aan alle (NEN, NTA en NPR) veiligheidsvoorschriften op het gebied van zonnepanelen, omvormers en elektrische installaties wordt voldaan. De installatie vormt tot in de meterkast één geheel

10 10 6. Montage en in bedrijfstellen Zodra de panelen goed zijn gemonteerd, de DC-bekabeling juist is geïnstalleerd, de connectoren correct zijn gebruikt en de bekabeling stevig is vastgezet, kan de PV-installatie getest worden. Is de test in orde, dan kan de installatie aangesloten worden op het AC-deel. Door alle stappen van het uitgewerkte voorstel nauwkeurig te volgen, zijn de veiligheid en efficiency van het systeem gegarandeerd. Smart connected

11 11 7. Inspectie en onderhoud Na inbedrijfstelling, kan de installatie worden gemonitord via vrij beschikbare software of online via een app. Zo is de opbrengst goed te volgen. Vuil of beschadigingen op de zonne panelen zullen de opbrengst verlagen. Dit wordt direct zichtbaar via het monitoringsysteem. Voor optimaal rendement en optimale veiligheid moet de installatie dus regelmatig gecontroleerd worden en de panelen gereinigd. Inspectie van de installatie dient plaats te vinden conform de richtlijnen (Nen-normen en de eisen van de verzekering): NEN 1010 de veiligheidsbepalingen van laagspanningsinstallaties; NTA 8013 de procedure voor het inspecteren van PV- systemen; NEN-EN-IEC 62446:2016 de eisen voor het testen en inspecteren.

12 12 ABB ABB is al sinds 1990 betrokken bij de ontwikkeling van zonne technologie en biedt een compleet pakket voor PV-systemen. Dit pakket omvat 1- en 3-fasen stringomvormers en beveiligings componenten zoals aardlekschakelaars, aardlekblokken, overspanningsbeveiligingen, lastscheiders, zekeringen, installatieautomaten, energiemeters en stroomtransformatoren. Daarnaast biedt ABB ook volledig geassembleerde en gecertificeerde verdeelkasten. Deze verdeelkasten zijn geschikt voor beveiliging van zonnepanelen, van particuliere tot industriële toepassingen. Dit scheelt de installateur veel tijd aan deelmontages, bekabeling en certificatie en garandeert een optimale beveiliging. De stringboxen en omvormers van ABB zijn kant-en-klare, geteste en gecertificeerde componenten die tevens uitgebreid getest zijn op Cyber Security. Terugverdientijd en subsidies Gemiddeld gaat een installatie voor zonnepanelen 30 tot 35 jaar mee. Gedurende die periode is de energie die wordt opgewekt gratis. De installatie van zonnepanelen vraagt echter om een investering. De hoogte van die investering is afhankelijk van de omvang van de installatie. Voor consumenten geldt op dit moment een gemiddelde terugverdientijd van 7 tot 8 jaar. Bedrijven hebben doorgaans een lagere energieprijs en energiebelasting. Daardoor is de terugverdientijd voor bedrijven langer (± 10jaar). Om het gebruik van zonne-energie te stimuleren komen gemeenten en landelijke overheid met tal van maatregelen, waaronder subsidies. Met een subsidie wordt de investering lager en neemt de terugverdientijd af. Welke subsidie het meest interessant is, hangt af van de situatie. Energie-investeringsaftrek De energie-investeringsaftrek (EIA) is een fiscale maatregel op de investering in zonnepanelen. SDE+ De subsidie uit de SDE+ -regeling is gerelateerd aan de opwekcapaciteit van de panelen: hoe groter het vermogen van de installatie, des te hoger de subsidie. Om in aanmerking te komen voor de SDE+ moet de installatie een productievermogen van minimaal 15 kilowattpiek hebben en zijn aangesloten op een zakelijke grootverbruikaansluiting.

13 13 Sterk in woningbouw Dak Ty-Rap High-Performance Cable Edge Clips Ty-Rap Bundelband Multi-output stringboxen Zolder / garage / technische ruimte DC-schakelaar Eenfasige stringomvormers REACT 2 ZV16-verdeler Groepenkast Extra groep Aardlekschakelaar type B KWh-meter Overspanningsbeveiliging Hafonormkast geschikt voor solar Monitoring energiemeter op afstand Smart Energy Management en monitoring Sterk in commerciële objecten Dak Ty-Rap High-Performance Cable Edge Clips Stringboxen met/zonder monitoringfunctie Binnen gebouw / technische ruimte Isolatie bewakingsrelais Magneet schakelaar Driefasige string-omvormers Verdeler Extra groep/veld Aardlekschakelaar AC-werkschakelaar KWh-uurmeter Overspanningsbeveiliging Trafo Energieopslag Sterk in zonneparken en -weiden Dak of veld Ty-Rap High-Performance Cable Edge Clips Ty-Rap Bundelband Stringboxen met/zonder monitoringfunctie Omvormer-in-het-veld-opstelling Binnen gebouw Netkoppelkasten Isolatie bewakingsrelais Magneet-schakelaar Driefasige stringomvormers Verdeler AC-werkschakelaar Extra groep/veld Aardlekschakelaar KWh-uurmeter Overspanningsbeveiliging Middenspanningstation Middenspanning verdeler aanpassen Trafo Energieopslag

14 14 WHITEPAPER DE - DE ZEVEN ESSENTIËLE STAPPEN VOOR EEN VEILIGE EN ENERGIE-EFFICIËNTE SOLAR-INSTALLATIE Werken met ABB Brandveilige installatie Elektrotechnisch veilige installatie Smart connected Sneller geïnstalleerd Zekerheid qua configuratie Hoger rendement PV-systeem One stop shop voor aanschaf, service en garantie

15 15 40 jaar ervaring en vooruitgang Van tiny houses tot voetbalstadions Meer dan 31 GW-bases geïnstalleerd Toepassing in meer dan 100 landen

16 ABB b.v. Electrification Products George Hintzenweg 81, 3068 AX Rotterdam Postbus 301, 3000 AH Rotterdam Tel.: Copyright 2019 ABB. Alle rechten voorbehouden Wij behouden ons het recht voor om technische wijzigingen aan te brengen of de inhoud van dit document te wijzigen zonder voorafgaande kennisgeving. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd in enige vorm of middel, elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op andere wijze, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van ABB. 1SPC801269X3101 / 03.19