Project Solar

Wat?

Een 3015Wp, enigszins geoptimaliseerde PV-installatie, ter vervanging van mijn 17 jaar oude "Nuon Mijn Zonnestroomcentrale" uit 2003 (4 panelen, 440Wp totaal!). De aanleiding was de in het voorjaar van 2020 door profi-installateurs geplaatste PV-installatie met 3050Wp 3200Wp aan panelen bij m'n vriendinnetje op het dak. Ze wilde dat al drie jaar, en ik zei dat ik het wel zou doen, maar ze was het wachten zat. Nu moest ik natuurlijk nog wel even bewijzen dat ik dat ook kon, en beter! Oftewel een klassiek gevalletje "Hold my beer!" ;-)

Voor solar-installateurs zijn het volgens mij gouden tijden. Ze pakken met twee of drie man tussen de 1000 en 1500 EUR voor een halve dag installatiewerk. En daar komen natuurlijk cowboys op af. Dus doen we dit, zoals bijna alles wat we graag echt goed willen, liever even zelf. En met dit uitgespaarde bedrag mag ik natuurlijk de zaak een beetje upgraden, en toch binnen (grofweg) hetzelfde budget blijven...

Waar moet het op?

Een vrij zouteloos betonnen rijtjeshuis (of als je makelaar bent: "een tussenwoning") uit 1980 in Noord-Holland (windgebied 1, relatief dicht bij de kust, dus wel in de zon-strook van NL), met schuin dak (33° dus), en met het kleinste dakvlak op zuid-oost/oost (-60 graden vanaf het zuiden, dus niet echt super gunstig). Het dakvlak is maximaal 5.18 x 3.7m, waar de "safe zone"-randen dan nog af gaan.

Waarom?

Omdat er maar weinig stroom verbruikt wordt in dit huis (1100kWh per jaar), dat voornamelijk dienst doet als kantoor/mancave, was er weinig noodzaak voor veel opwekvermogen. Ik heb daarom nog maar een andere reden bedacht: de opwarming van het dak verminderen. Het kan op warme dagen, ondanks het isolatiepakket dat ik jaren terug al heb aangebracht, best een tikje (te) warm worden op de zolderverdieping, alwaar het kantoor gevestigd is. Dat het grootste deel van die warmte door de ramen naar binnen komt, laat ik gemakshalve maar even achterwege... Het zelf-opgelegde eisenpakket, in orde van belangrijkheid, is geworden:

1. In eigen energiebehoefte voorzien

2. Koeling van/onder het dak

3. Duurzaam, moet 25 jaar meegaan, goed voor de planeet

4. Niets mag “made-in-China” zijn

Punt 3 en 4 gaan vaak goed samen. Maar zoals je ziet: “goed voor mijn portemonnee” is geen onderdeel van de overweging. De geschatte terugverdientijd van deze installatie is dan ook 20+ jaar. Maar dat komt dus hoofdzakelijk door het lage verbruik (wat logisch is, maar een beetje tegenstrijdig aanvoelt: hoe energiezuiniger je leeft, hoe moeilijker zo'n investering terug is te verdienen).

Referentie-installatie

De 3050Wp installatie van vriendinlief is m'n referentie-installatie. Het ligt op een dak dichtbij (dus weinig verschil in weersomstandigheden), maar heeft een veel groter dakvlak dat ook gunstiger t.o.v. het zuiden geörienteerd is. 

• 10 x Canadian Solar KuBlack 305Wp 18.36% efficënt, uit Vietnam

• Omvormer: Goodwe GW3000XS, 3000Wh, (ja, uit China)

• Rails: Solarstell

Zoals hierna te lezen is, heb ik geprobeerd om voor mijn kleinere dakvlak en minder gunstige oriëntatie te compenseren door wat parameters te tweaken. Mijn dak heeft overigens wel een paar pluspuntjes t.o.v. de referentie-installatie: dakhelling is 33° (t.o.v. 48°), het hele jaar volledig schaduwloos. En het onderste paneel begint op 8 meter (daardoor relatief lage horizon).

Koeling

Punt 2 uit mijn eisenlijstje, koeling van het dak, maakte de zaken iets complexer. Ik leg uit waarom:

Oppervlakte

Ik wilde zoveel mogelijk van het relatief kleine, meest zon-vangende dakvlak bedekken (beschaduwen), met panelen met een (naar huidige maatstaven) wat hoger rendement. Mijn redenatie was als volgt: wet van behoud van energie -> hoe meer energie er wordt opgewekt per vierkante meter, hoe minder er zich als warmte naar binnen kan werken. Maar nadat ik dit idee voorgelegd had aan mensen die een stuk beter onderlegd zijn in de natuurkunde, kreeg ik terug dat zonnepanelen maar een beperkt deel van het spectrum dat de zon uitzendt omzetten in prik. UV- en infraroodstraling gaan mogelijk gewoon dwars door de panelen heen. Om te weten hoe goed de koeling gaat werken, zou er gemeten/gelogd moeten worden t.o.v. een 'nul-situatie'. Er moest dus temperatuurmonitoring bij om er iets zinnigs over te kunnen zeggen.

Kleur

Cool is niet zo koel, de modieuze “full black”-panelen waren dus uit den boze. Hoe lichter, hoe beter, want: meer reflectie waar geen cellen zitten, en lagere temperatuur van de panelen. Ik vind zwarte panelen ook minder lelijk, maar ze absorberen meer warmte (wat we voor de koeling van het dak niet willen), en presteren daardoor ook nog eens slechter.

Oriëntatie

Omdat ik voor de koeling zoveel mogelijk convectie onder de panelen wil krijgen, zijn ze liggend (landscape) geplaatst op verticale rails.

Veel andere opties om negen panelen op dit dakvlak kwijt te kunnen waren er overigens niet. 

Horizontale rails beperken logischerwijs de mate van convectie. Omdat mijn dakvlak maar 5m breed is, vielen sommige panelen qua formaat al af, en was het een hele puzzel om de beste panelen te vinden. Sommige prima geschikte kandidaten zouden 3 cm over de erfgrens heen uitkomen, en vielen dus af. Je kunt overigens panelen ook in portrait op verticale rails plaatsen (of landscape op liggende rails), maar dat is sub-optimaal. De panelen flexen veel meer bij wind/sneeuwbelasting, of zelfs in statische toestand hangen ze al door:

Ik heb begrepen dat bijv. SunPower bij zo'n montage geen garantie op hun panelen geeft. In de datasheet van mijn Q-Cells panelen staat dat de toegestane windbelasting ongeveer de helft minder wordt als je dit doet. Dat ik dan toch regelmatig "professionele" installateurs zo panelen zie neerleggen geeft alweer te denken (installateurs en ik, we zijn geen vrienden...).

Spaties

Voor een betere warmte-afvoer heb ik de panelen niet als één aansluitend vlak neergelegd, maar als drie horizontale rijen met een spatie (“gap”) van 15 cm ertussen waar de opgewarmde lucht eerder kan ontsnappen:

In een niet al te wetenschappelijke simulatie die ik vond werd aangetoond dat de temperatuur onder het bovenste paneel in een kolom behoorlijk kan oplopen.

Je ziet in deze illustratie ook de “central gap” die zou moeten helpen bij het afvoeren van warmte. Ik heb gekozen voor een “gap” per rij.

Conclusie van de auteur: "These calculations did show that it was advantageous to mount the panels horizontally with vertical rails, so I will do that". En zo dacht ik er dus ook over.

Ruimte tussen dak en panelen

Ik zie veel installaties die erg dicht op het dak zitten. Dat tocht natuurlijk niet zo lekker door. Veel dakhaken zijn in hoogte verstelbaar, maar niet allemaal even hoog. Bij de Solarstell-frames van de referentie-installatie staan de haken op z'n hoogst, en zit er nog steeds niet heel veel ruimte tussen. Ik heb gekozen voor Esdecs Clickfit Evo systeem. De "universele dakhaken” van dat systeem kunnen flink hoog ingesteld worden, en dat mag ook (heb hier met Esdec contact over opgenomen, om te vragen over de windbelasting bij deze hoogte). Een ander voordeel van de Clickfit Evo rails is dat ze vlak en dicht zijn aan de bovenkant. Omdat ik delen van de rails onbedekt heb gelaten (de 15cm spaties), wilde ik graag een rail die niet vol zou lopen met water en/of prut.

Ik heb nog twee studies gevonden over opwarming/koeling achter zonnepanelen. Eentje met panelen vlak liggend op vlakke daken in Californië ("Effects of solar photovoltaic panels on roof heat transfer"), en eentje op schuine stalen daken in India ("Optimization of Air Gap Required Below Solar PV Modules, Mounted on Metal Sheet roof-tops, through Thermal Analysis and Experimental Verification"). In het laatstgenoemde onderzoek werd de ideale ruimte tussen dak en panelen bepaald op 110 mm. Erboven leverde wel nog meer winst op, maar deze vlakte sterk af. De atmosferische omstandigheden zijn hier een beetje anders dan in Bengaluru, India. En ik heb ook geen stalen dak. Verder is het de vraag welke afstand je meet: achterkant paneel, of paneelframe? Maar de conclusies van beide onderzoeken zijn unaniem: zonnepanelen hebben wel degelijk de potentie om koelend te werken. En de hoeveelheid ruimte tussen dak en panelen heeft ook wel degelijk invloed op de temperatuur die er achter de panelen ontstaat. Als ik dezelfde methode van afstandsbepaling aanhoud als de Indiërs (diepste punt dakprofiel, onderkant paneelframe), zit ik op ongeveer 130mm tussen panelen en dak(pan).

Hardware

Op punt 4 uit m'n eisenlijstje (niets mag “Made-in-China” zijn) ben ik geslaagd, maar minder goed dan ik wilde. Ik heb m’n buik wel even vol van de Chinezen, en wilde eigenlijk 100% EU-geproduceerd (dan is de installatie ook eerder energie-neutraal door kleinere transport-footprint), en dat is niet gelukt. Het had gekund met panelen uit Kroatië, maar ik wilde een net iets hoger vermogen hebben dan de Kroaten maken. De panelen die ik gekozen heb zijn van het Duits-Koreaanse Q-Cells (maar blijken gemaakt in Maleisië...). De omvormer is van SMA, als het goed is 100% Duits (al vraag ik me af of elke component in de omvormer zelf in Duitsland is gemaakt…).

• Panelen: 9 x 335Wp Q-Cells G7 panelen, 20.2% efficiënt (totaal 3015Wp)

• Omvormer: SMA Sunny Boy 2.5 1VL40 (2500Wh)

• Rails: ClickFit Evo

Het is dus wel een string omvormer geworden, en geen set micro-omvormers of optimizers, want ik wilde wat dat aangaat wel een eerlijke vergelijking kunnen maken met de referentie-installatie. Verder is het dakvlak volledig schaduwvrij, en zullen micro-omvormers/optimizers hier vermoedelijk weinig/geen winst opleveren.

Ik probeer dus via een aantal optimalisaties met een paneeltje minder en een omvormer met 500Wh minder vermogen te concurreren met de referentie-installatie. De negen panelen leveren onder gunstige omstandigheden meer vermogen op dan waarvoor de omvormer ontworpen is. Ik ga dus “overclocken”. Op ‘piekdagen’ gaat het maximum in de (drie?) ’piekuren’ mogelijk afgevlakt worden, maar daar staan (hopelijk) wat voordelen tegenover op dagen waarop er niet maximaal geleverd kan worden (lichte bewolking, stand van de zon), zoals inschakelen bij een lager voltage. De omvormer is er op voorbereid om ruim tweemaal het ontwerp-vermogen aan te kunnen (5kWp), maar zet het gewoon niet om. Of het een goeie keuze is, is best moeilijk te bepalen, want daar zijn veel variabelen bij betrokken waar je eigenlijk pas iets nuttigs over kunt zeggen na minstens een jaar "productie". En dan moet er ook nog rekening worden gehouden met het feit dat de zonnepanelen over verloop van jaren minder goed gaan presteren.

DC-bekabeling

Ook voor de bekabeling heb ik niet gekozen voor no-name solarkabel uit Azië, maar voor Helukabel Solarflex aus Deutschland:

En daar moeten natuurlijk nog connectors op. Ik had in eerste instantie wat no-name connectors met m'n panelen meebesteld. Maar na het raadplegen van een artikel van mijn crimp-guru op marinehowto.com, heb ik toch maar besloten om de originele Stäubli MC4-connectoren te bestellen:

Met die no-name connectors kon ik dan mooi even m'n crimp-techniek wat stukjes draad oefenen. Zou toch vervelend zijn als je met je crimptang op het dak staat, en het lukt niet lekker.

En hoe weet je nou dat je geen namaak-Stäubli's krijgt, zoals bij marinehowto.com aangestipt wordt? Nou... Stäubli verkoopt zelf op amazon.de, dus dat zit wel goed, lijkt me. En dan ook maar meteen een paar MC4 aandraai-tooltjes, en een setje MC4 test-leads meebesteld (mooi uitgevoerd in siliconensnoer).

En dan kabelmanagement. Ik zie dat de profi-installateurs bij de referentie-installatie de kabels her en der gewoon los op de dakpannen hebben laten liggen:

Hmmmm... dat vind ik niet echt sjiek. Ik zie ook hier en daar wat tie-wraps. Ondanks dat er niet heel veel UV-licht op de tie-wraps valt, ze hopelijk UV-bestendig zijn, denk ik toch dat ze krokant worden voordat de levensduur van het systeem bereikt is. Daarom maar even flink wat van deze RVS-kabelclips van van der Valk Solar ingeslagen:

Ze kosten bijna niets, en grijpen heel goed rond/in een paneelframe (er zit een weerhaakje aan). Toch even mooier dan tie-wraps. Voor op de rails heb ik maar flink wat van deze Clickfit Evo kabelklemmen ingeslagen (die optimizer-ready zijn, daardoor wel een tikje aan de grote kant):

De installatie is hierdoor helemaal tie-wrap-vrij!

AC-bekabeling

Omdat ik de omvormer graag in m'n "utility-hok" op zolder kwijt wilde, werd de AC-bekabeling naar de meterkast wat langer (ruim 16 meter). Uiteraard even een kabelverliezen-calculator er op losgelaten, en berekend dat ik met 2.5mm2 net boven de 1% verlies zat. En ook omdat volgens NEN1010:2015 de diameter van de aardingsdraad naar de hoofdaardrail minimaal de dikte moet hebben van de "dikst geleidende DC ader”(in mijn geval 4mm2), heb ik er maar 3x4mm2 YMVK naartoe getrokken. Nou ja, trekken kun je dat niet noemen, meer worstelen, dat spul is echt stug. Gelukkig heb ik dit huis voorbereid op heel veel extra kabels, en ook in de meterkast waren al wat loze leidingen voorzien, dus daar geen problemen.

Dakhaken en Rails

Ondanks dat ik maar negen panelen heb, heb ik een railsysteem besteld voor 12 panelen in landscape-oriëntatie. Dit omdat ik extra ruimte tussen de panelen wilde laten. Dat bestellen zou ik de volgende keer wel anders doen. Je krijgt op deze manier meer dakhaken dan je nodig hebt, en je krijgt niet per se de mooiste lengte rails. Ik moest delen van de rails verder inkorten, en had hierdoor veel zaagverlies:

En dan nog bestaat elke rail uit drie aan elkaar gekoppelde delen (korte stukken, omdat de leverancier het dan fijn op één pallet kwijt kan). En omdat panelen niet per twee op de rails geklemd worden, kreeg ik op deze manier ook niet genoeg, en niet de juiste paneelklemmen. Ik moest de klemmen voor "staaldak" hebben, die kunnen middenin een rail vastgezet worden (met dank aan Esdec om me daar op te wijzen).

Voordeel: elk paneel heeft vier eigen klemmen, en daardoor zitten ze in principe steviger vast op de rails.

Wat wel behoorlijk tegenviel zijn de enorme kieren die ontstaan bij de "universele dakhaak" en pannen van type sneldek.

Ik was eigenlijk van plan om de dakhaken als "spanthaak" te gebruiken om zo geen drukbelasting op de pannen te krijgen. Esdec tipt dat in een filmpje kort aan, maar dit is gewoon onmogelijk:

Kijk naar de slagschaduwen. Die haak links zweeft veel te hoog boven de pan. Ik kwam tot dezelfde conclusie toen ik ze zo wilde vastschroeven:

Minpuntje voor Esdec, want dit slaat nergens op. Ze hebben inmiddels een echte "spanthaak" uitgebracht, maar dat zag ik te laat. Om deze kieren (die volgens "M" van J&Msolar (prima webshop!) in de praktijk geen problemen opleveren) te vermijden kun je de pannen inslijpen. Dat was ik niet van plan, maar heb het toch maar gedaan. We gaan voor 25 jaar, dus het mag nu best iets meer moeite kosten.

En "M" wees mij er terecht op dat de spanthaken 3 mm boven de pan moeten "zweven", en je daardoor in principe weer net zo'n grote kier krijgt. Veel andere dakhaken zijn platter, en van aluminium. Maar volgens "M" is de belasting op de pannen van de Esdec Evo dakhaak echt heel goed uitgedacht, dus daar ga ik dan maar van uit.

Tools

Als toolnerd laat je natuurlijk geen gelegenheid onbenut om wat mooi gereedschap aan te schaffen. En omdat ik alles zelf installeer, zijn die kosten uitgespaard, en is er in theorie geld "over", toch? Om zo weinig mogelijk crimptangen in m'n koffer te hebben heb ik een tijd geleden gekozen voor Cimco's "Click'n'Crimp"-systeem. Voor MC4 connectors zijn daar losse matrijzen voor te koop.

Een beetje jammer dat ik uiteindelijk maar twee connectors hoefde aan te crimpen (want bij een SMA omvormer krijg je toolless SunClix connectors, blèh). Ik heb snel gemerkt dat een Weidmüller Stripax striptang niet opgewassen is tegen de dubbele isolatie van solarkabel. Dus een mooie gelegenheid om een Knipex "Präzisions-Abisolierzange" 12 12 10 aan te schaffen.

(En ja, de Knipex kabelschaar met veer wilde ik ook al een tijdje hebben) Ik zag overigens pas later dit filmpje op YouTube. Een ware lofzang op deze striptang, haha! Maar inderdaad, een erg mooie tang, met 4 afzonderlijke messen. Momenteel moeilijk te krijgen, maar gelukkig was er bij onze oosterburen nog wel ergens eentje (!) op voorraad. Voor het inslijpen van de pannen was het toch wel handig om een accu-slijpertje te hebben, want gehannes met snoeren op het dak, dat is vragen om problemen. Met lichte tegenzin, want het haakse-slijper-arsenaal was hier eigenlijk al compleet.

Om de zaak een beetje veilig op hoogte te kunnen uitvoeren, een (budget-)valbeveiligingset.

Als je een paar dagen (oude installatie weghalen, schoorsteen-unit weghalen, dakbeschot repareren, kabels voor PV-installatie, temperatuursensoren en elektrische screens aanleggen, dakpannen inslijpen, dakhaken en rails monteren, zonnepanelen leggen) op een dak zit, is zo'n setje erg fijn om te hebben. Ik snap overigens wel waarom er ook luxere versies van zo'n harnas zijn. Als je dit dagelijks een aantal uren draagt, wil je best iets meer comfort. Wat ik dan weer niet snap: van alle solar-installateurs die ik tot nu toe bezig heb gezien, heb ik er nog maar één keer eentje met valbeveiliging gezien. Ben benieuwd wat de arbeidsongeschiktheidsverzekering zegt als zo'n figuur van het dak valt en blijvend kreupel blijkt. Als ie al verzekerd is...

Temperatuur monitoren

Om de temperatuur op verschillende punten in de installatie te monitoren heb ik een Arduino Uno met een ethernet shield en 4 waterdichte digitale temperatuursensoren ingeslagen.

Ik had geen ervaring met code schrijven voor een Arduino, en ben geen ster in elektronica. Maar dit was allemaal behoorlijk eenvoudig. De Arduino logt elke 10 minuten een timestamp en de temperatuur van de vier sensoren op een SD kaartje (op de ethernet shield). Voor elke dag een nieuw bestandje. Op de Arduino draait ook een webservertje, waarvoor ik een miniscule REST API geschreven heb. Daarmee kan ik via het lokale netwerk in huis een index van de bestandjes ophalen, de individuele bestandjes uitlezen, en zelfs wissen. Interessante ontdekking mijnerzijds: een Arduino Uno heeft maar 2KB RAM, ouch! Resultaten van deze metingen zijn voor deel II.

Legplan

Om niet voor verrassingen te komen te staan als ik eenmaal op het dak zat, heb ik een vrij uitgebreid legplan gemaakt. Ik ben ietsjes doorgeschoten, want vanwege vertraging in steigerhuur en slechte weersomstandigheden had ik er wat meer tijd voor. Verder is het ook wat complexer dan normaal. Omdat ik voor half-cell panelen gekozen heb zit er geen centrale "junction box" op, maar komen de kabels een eind uit elkaar uit het paneel. Dat maakte een mooie kabelgeleiding wel ingewikkelder. Elk paneel in de opstelling zit om deze reden 180 graden gedraaid t.o.v. het aanliggende paneel.

Ik vond het best moeilijk om uit te vogelen wat de beste configuratie was, met een zo beperkt mogelijke kans op het maken van inductielussen. Ik heb uiteindelijk toch maar gekozen voor deze "S", omdat ik hiermee ook mooi het laatste paneel kan koppelen/ontkoppelen op de plek waar ik er (zelfs zonder steiger) bij kan (linksonderste paneel).

Montage

Voordat er iets op het dak gedaan kon worden, moest eerst de Ubbink projectschoorsteen-unit (5 kanalen) en de oude “Nuon Zonnestroomcentrale" uit 2003 er af. De schoorsteen-unit is niet meer in gebruik, maar heb ik 17 jaar geleden voor het uniforme aanzicht van het blok laten staan (slecht idee, want regent heel soms in), maar zou nu ruimte voor een paneel kosten, en schaduw op de andere panelen kunnen werpen.

Het weghalen van de oude panelen viel best tegen. Er waren blijkbaar in 2003 nog geen handige klemmen aan de bovenkant, of kliksystemen. Dus dat werd gewoon met de hand moeren aan de onderkant losschroeven.

De haken zaten op 4 meter lange planken geschroefd, die zelf weer op de tengels geschroefd zaten. Op zich prima, alles zag er nog prima uit. Observatie: dakpannen hebben duidelijk minder te lijden onder de panelen.

Deze paneeltjes doen/deden maar max 115Wp (twee doen/deden maar 105Wp), maar zijn ook beduidend kleiner (85 x 122cm). Zo klein, dat ik in 2003 geen hulp nodig had bij het monteren, en nu ook geen hulp bij het ontmantelen.

Elk paneel was via een eigen kabel verbonden aan een eigen Soladin 120Wh omvormertje.

Micro-omvormers avant-la-lettre, dus. Wouter Lood (?) heeft er een leuk artikel over op z’n website staan.

Quizvraag voor installateurs die hun klanten vogelwering adviseren/aansmeren: hoeveel vogelnesten zaten er achter deze panelen, die 17 jaar op het dak gelegen hebben?

Groepenkast

Er moest natuurlijk een aardlekautomaat bij in de groepenkast, en dat was eigenlijk wel een mooie gelegenheid om die hele kast even opnieuw te ordenen.

Wat ik niet helemaal snap is het gezwets over de uitschakel-karakteristiek van die automaat. Onder zeer specifieke condities mag het een automaat van type A zijn. Dus waarom zou je dat doen? Pak gewoon type B, want type A is zelfs bijna nergens (meer?) te vinden. Edit 2023: ik heb hier waarschijnlijk "Type A/B" en "Karakteristiek A/B" door elkaar zitten husselen. Dus inderdaad: helemaal snappen deed ik het niet.
Vanuit advies uit de NEN1010:2015 heb ik ook even alle overige groepen samen achter een 40A automaat gezet (zie punt 12 op “Voorkom deze 12 fouten bij het aansluiten van zonnepanelen op een groepenkast”) . Het is dezelfde kwestie als wanneer je een PV-installatie op een wasmachinegroep zou zetten (meer stroom door je draden trekken dan waarvoor berekend is), maar dan op groepenkast-niveau (meer stroom door je kast trekken dan waarvoor berekend is). Misschien overdreven, want ik zou m'n groepen meer dan 40A moeten belasten terwijl ik tegelijkertijd via m'n PV-installatie aan het opwekken ben. Maar in theorie kan het. Zo'n automaatje kost 12 EUR en mijn adviseur in elektrotechnische zaken zei: “zo’n voorziening, dat is echt iets voor jou”.

Bekabeling

Voor de oude panelen had ik vier neopreenkabels onder de nokvorst doorgeprutst omdat m’n utility hok onder het andere dakvlak ligt. Maar dat mocht wel iets sjieker nu:

Twee keer flex door (het midden van ) de nokbalk geboord. Eentje voor DC kabels, eentje voor aarde + kabel voor temperatuursensoren.

De oranje vlakjes in het legplan zijn de ventilatiepannen die ik gelegd heb nadat ik m’n dak stevig heb geïsoleerd, en die gelukkig qua hoogte makkelijk onder de panelen pasten. Een bijkomend voordeel van deze pannen is dat ze mooi kunnen dienen als kabeldoorvoer:

Omvormer ophangen

Een mooi ding, deze SMA omvormer. Bijna twee keer zo groot als de Goodwe 3kWh omvormer van de referentie-installatie, met lekker veel gietaluminium voor de (passieve) koeling. Op papier is deze 2.5kWh omvormer overigens iets minder efficiënt dan de 3kWh Goodwe. Gezien het enorme verschil in bouwkwaliteit ben ik erg benieuwd hoe de levensduur zich verhoudt tot die van de Goodwe, en of het prijsverschil dan de moeite waard zal zijn. Maar daar zullen we nog even op moeten wachten...

Rails vereffenen/aarden

Als er één punt is waar online veel over gesteggeld wordt, dan is het wel de NEN1010:2015-bepaling dat de rails (en de paneelframes) vereffend en geaard moeten worden. Het verschil tussen aarden en vereffenen blijkt voor professionele installateurs erg ingewikkeld te zijn. Ondanks dat er zelfs een cursus is over wat het verschil is tussen aarden en vereffenen, zijn er websites (bijv. die van Libra Energy) waar doodleuk staat: "De NEN1010 (1 januari 2017) stelt het vereffenen (beter bekend als aarden) van een PV-installatie verplicht". Nee dus. Vereffenen is niet "beter bekend als aarden", en de NEN1010 is ook geen wettelijke verplichting, maar dat terzijde. Ik kan zo'n partij als Libra Energy dan al niet meer serieus nemen.

Ik heb verschillende installaties die door "professionals" zijn aangelegd bekeken, en heel veel gelezen over dit onderwerp. Bij één van de installaties (uit najaar 2019) had de "professionele” installateur het hele vereffenen en aarden van de installatie op het dak maar gewoon achterwege gelaten. Naar eigen inzicht selectief maar wat zaken uit de NEN1010 overnemen en andere niet, dat begrijp ik niet. Doe je dat dan ook in de groepenkast? Hoe verantwoord je je als professional dan bij (fabrieks-)garantiekwesties als je niet alle voorschriften gevolgd hebt? Of als er brand ontstaat? Zo zijn de rails bij de, door de professional aangelegde, referentie-installatie verbonden:

Hmmm... echt? Hoewel redelijk beschut, blijft dit is een buitentoepassing (condensatie, al duidelijk te zien aan de corrosie op de rails). Daar ga je volgens mij beter niet met vinyl geïsoleerde (hobby-) kabelogen aan de slag. En ook niet met gegalvaniseerde stalen bouten in aluminium. En laat je aders ook niet onbeschermd. En wat zijn die ringen? Dat lijken me geen CU-AL ringen om galvanische corrosie tegen te gaan. Die bouten lijken sprekend op de "Clickfit montageschroef" met de bijbehorende EPDM ring:

Ik vraag me af of dat een goed idee is. Die EPDM ring zal een goede geleiding eerder tegenwerken. Het ISSO handboek zonne-energie adviseert blijkbaar dat de kabeldiameter 6mm2 moet zijn, dit is 4mm2. Ik heb geprobeerd te anticiperen op galvanische corrosie, over een periode van 25 jaar. Ik heb eerst maar eens een heel arsenaal aan kabelogen ingeslagen:

Ongeïsoleerde buiskabelschoenen, 3-delige AMP kabelschoenen en buiskabelschoenen met krimpkous-isolatie. Uiteindelijk heb ik gekozen voor vereffenen/aarden met 6mm2 soepele groengele UV-bestendige kabel, met buiskabelschoenen (dimple crimp) met daarover krimpkous (met lijm):

Ze zijn in de alu rails vastgezet met de dikste RVS zelftappers die ik kon vinden (6.3mm), vlak voor het aandraaien lekker even besmeurd met Molykote HSC (anti-seize) elektrisch geleidende koperpasta. Geleidende anti-seize was een tip die ik ergens van een forum gehaald heb, van iemand die in de bliksemafleiding zat. 

Ik heb overigens de paneelframes afzonderlijk niet vereffend/geaard. Ik ben ervan overtuigd ben dat de paneelklemmen (4 per paneel in mijn geval), die zich behoorlijk diep door de anodisatielaag van de frames heen vreten bij het aandraaien, voldoende contact (blijven) maken met de rails.

Ben je benieuwd wat het verschil is tussen vereffenen en aarden, dan heeft Esdec dat mooi compact opgeschreven in hun ”Infosheet FlatFix FUSION Aarding en Potentiaalvereffening". Veruit de meest leerzame discussie over dit onderwerp vond ik, uiteraard, op tweakers.nl.

Panelen leggen

Over panelen leggen valt niet zo veel te zeggen. Ze zijn groot en redelijk onhandelbaar, dus een extra man op het dak is geen overbodige luxe (bedankt Bernard!). Verticale rails maken het moeilijker omdat je niet lekker op de rail kunt gaan staan, en de panelen naar beneden glijden als je ze er op legt. Wellicht een reden waarom de “professionele” installateur de rails daarom altijd maar horizontaal legt...

Om te zien of het aanhaalmoment van de paneelklemmen goed was, heb ik de onderste rij met een momentsleutel gecontroleerd. Fabrikant Esdec zegt in z’n documentatie: 4.5Nm. Dat zal best lukken als je een klem tussen twee aanliggende panelen zet, maar met deze eindklemsteunen, waarop de klem in wezen schuin trekt, is 4.5Nm niet haalbaar. Je draait de klem door het kunststof heen voordat je 4.5Nm bereikt. 

Pro tip: dubbelcheck of je de panelen hebt aangesloten, zeker nadat je een korte pauze genomen hebt. Dan hoef je niet de volgende dag twee panelen los te halen, opzij te schuiven om die ene connectie, die je overgeslagen hebt, en waar je onmogelijk nog bij kunt, nog even te verbinden...

Zwets

Wat opgevallen is tijdens deze zelfstudie, is de enorme hoeveelheid zwets en tegenstrijdigheid in de informatie over PV-installaties (maar ja, waar niet?). Ik noem toch even wat opvallende zaken.

Lengte kabels

Uit de handleiding van een Solax omvormer:

"Om kabellengte en DC-verlies te beperken, adviseren wij de omvormer dicht bij de PV-module te installeren."

In artikel “Voorkom deze 12 fouten bij het aansluiten van zonnepanelen op een groepenkast”) op 123groepenkast.nl:

"De DC kabels geven in de praktijk het minste verlies. Maak daar dan ook de lengte in!"

Volgens dit artikel op Fritts.nl hangt het maar helemaal van de situatie af. En ondanks dat er op Fritts.nl ook nogal wat onzin te vinden is (en heel veel taal- en spelfouten), lijkt me de conclusie in dit artikel geen verkeerde. Verliezen bereken je, en je past eventueel de kabeldiameter aan. 

Connectors verbinden

Er zijn ook mensen die beweren dat je MC4 connectoren prima met "een tangetje kunt aanknijpen". Als je je iets meer dan gemiddeld in crimp-verbindingen hebt verdiept, dan weet je dat het zo niet werkt. Voor de non-believers, lees de crimping-primer op marinehowto.com, kijk daarna eens naar het fijne "Quality Crimping Handbook" van Molex en naar "Crimping, Interconnecting Cables, Harnesses, and Wiring" van de NASA (ja, die NASA). Wat je leert is dat vaak de mechanische belastbaarheid een goede indicator is voor een goed-geleidende verbinding. Bij marinehowto.com worden er daarom bootankers aan een crimp-verbinding gehangen om aan te tonen hoe sterk zo'n verbinding is. Ben erg benieuwd hoe dat afloopt als je "met een tangetje" de zaak aanknijpt.

Opbrengst en terugverdientijd

Ik zie hier in de buurt veel nieuwe solar-installaties verschijnen. Opvallend: als ik met de eigenaren praat, blijkt dat hun motivatie om zo'n installatie aan te (laten) leggen helaas eigenlijk altijd een financiële is. Maar vaak hebben ze een slecht beeld van wat de werkelijke opbrengst gaat zijn. Ze rekenen zich erg snel rijk, en snappen vaak niet eens goed hoe de salderingsregeling werkt (die vanaf 2023 ook nog eens afgebouwd gaat worden...). 

Ik ben er (even) klaar mee

De wondere wereld (...) van zonnepanelen is een spreekwoordelijke 'rabbit hole' waar je makkelijk in kunt vallen. Ik heb dagenlang full-time zitten studeren op soms bizarre details, veel datasheets door zitten pluizen van verschillende omvormers en panelen, maar ook van kabels en connectoren. Er is nog veel te leren, maar ik denk nu redelijk de basics onder de knie te hebben. Maar deze technologie is in flux, dus alles zal over 5 jaar misschien al weer anders zijn...

In Deel II ga ik proberen om iets zinnigs te zeggen over de energieopbrengst van deze installatie t.o.v. de referentie-installatie, en over de temperatuurmetingen. Voordat het zover is, zal ik eerst wat meer data moeten verzamelen.

Update eind 2020:

Omdat de koelende werking van dit systeem tijdens de hittegolf van zomer 2020 toch wat te wensen overliet, maar het wel een overschot aan zonnestroom genereert, is "Project Airco" (een monoblock warmtepomp airco op originele wijze geïnstalleerd...) in het leven geroepen.