Totaaloverzichten

Gemiddelde ochtend temperatuur van de inverters

zie ook: temperatuur dagcurves op geselecteerde wolkeloze dagen in het jaar met OK4 omvormers bevestigd aan de onderzijde van de zonnepanelen
(93 Wp groep, resp. 108 Wp groep)

update datum grafiek: 1 juli 2008

(inverters were originally mounted below the solar panels on open frame supports; they have been removed from
the solar panels end of May 2005 and placed inside the well-insulated house in a non-heated room)

NB: het aantal metingen is in de zomer veel beperkter doordat het opstarttijdstip in die periode zeer vroeg ligt. Terwijl de start (kWh) meterstanden afgeleid kunnen worden van de eind meterstanden van de vorige dag, is dat voor de opstart temperatuur niet mogelijk omdat 's avonds de omvormers nog lang niet tot omgevingstemperatuur zijn afgekoeld en deze sowieso nog verandert in de loop van de nacht. In de zomer werd eens in de zoveel dagen, indien mogelijk, een (vroege) ochtendmeting gedaan om het verloop van de opstart temperatuur van de omvormers toch in deze periode te kunnen volgen. Deze activiteit is sinds de zomer van 2008 gestaakt, omdat de impact van het naar binnen plaatsen van de OK4 omvormers inmiddels afdoende is aangetoond. 1 juli 2008 is dus de laatste "refresh" van deze interessante grafiek.

Uitleg (vóór resp. ná systeem renovatie)

Situatie vóór systeemrenovatie (maart 2000 - mei 2005). In bovenstaande grafiek wordt de gemiddelde temperatuur van alle omvormers getoond die tijdens de eerste meting in de ochtend is vastgesteld, op het tijdstip dat de omvormers net zijn begonnen met energie te produceren en het uitgangsvermogen nog niet boven de 1 Watt is gekomen.

Omdat de omvormers in deze "conditie" de hele nacht lang de tijd hebben gehad om de temperatuur van de omgeving aan te nemen (door de montage onder op de zonnepanelen en vanwege de "open frame" opbouwconstructie), is bovenstaande grafiek een zeer betrouwbare indicatie van het seizoensmatige verloop van de ochtend temperatuur van de buitenlucht (toen de inverters nog buiten onder panelen gemonteerd waren: rode datapunten). Hieraan is al zeer goed te zien dat alleen al bij het opstarten van de omvormers de fluctuatie door het jaar heen zeer fors is, van bijna 10 graden onder het vriespunt (horizontale blauwe lijn) in hartje winter, tot ruim 22 graden Celsius op zwoele zomerse ochtenden. Omdat de inverters vervolgens warmte gaan "dissiperen" bij de omzetting van gelijkstroom in wisselstroom kunnen deze temperatuurgradiënten nog fors oplopen gedurende de dag, zeker op windstille zomerse dagen als de omvormers hun warmte niet efficiënt kunnen kwijtraken (zie temperatuurcurves in de grafieksectie Seizoenseffecten). Op die dagen kan de inverter temperatuur tot zo'n 55 graden Celsius oplopen bij ons PV-systeem. Bij panelen gemonteerd op kunststof consoles kan die temperatuur nog veel hoger oplopen omdat er geen ventilatie mogelijk is; sommige mensen boren gaten in de bakken of de panelen worden, zoals bij Sunergy in Rijswijk, iets verhoogd op de bak gemonteerd zodat er een ventilatiespleet ontstaat.

Goed is te zien dat in de winter van 2002/2003 relatief veel koude ochtenden waren met temperaturen van een paar graden onder nul; dit is ook in de door Excel berekende trendlijn van het zwevend gemiddelde (periode 30 dagen; curve daardoor naar rechts verschoven t.o.v. de originele data) duidelijk terug te zien. De winter van 2001/2002 was relatief mild te noemen. De trendmatige "maxima" voor de zomerperiode liggen redelijk dicht bij elkaar in de buurt, rond zo'n 17 °C.

Het voor de gebruikte OK4 omvormers waarschijnlijk meest "kritische" gedeelte van deze "omgevingstemperatuur" grafiek ligt onder het vriespunt. Het is helaas in de praktijk gebleken dat onder deze condities er bij sterk geëxponeerde PV-systemen zoals in onze "oude" opstelling (voor de gele stippellijn) een verhoogd risico is op defecten bij de gebruikte omvormers, met name op wolkeloze winterdagen als de omvormers een snelle temperatuurgradiënt doorlopen van temperaturen ver onder het vriespunt naar een graad of 20 boven nul in een paar uur tijd door de omzetting van zonlicht in gelijkstroom en de resulterende omzetting in wisselstroom door de omvormer die daarbij warmte afgeeft. Blijkbaar is de resulterende interne "stress" binnen het gebruikte kunsthars van deze omvormers (volgens de originele specificaties een verwachte levensduur van minstens 20 jaar hebbend) een oorzaak van vervroegde uitval.

Duidelijk is in ieder geval dat de temperatuurgevoeligheid van deze zeer veel verkochte, specifiek voor buitengebruik ontworpen omvormer een grote tekortkoming is in het ontwerp (en/of uitvoering), een aspect waar menig OK4 eigenaar waarbij de zonnepanelen met aan de onderzijde gemonteerde inverters op het dak geplaatst zijn in de loop van de jaren helaas mee geconfronteerd wordt of is geweest. Van ons PV-systeem waren voor de renovatie van 30-31 mei 2005 sinds 2002 6 van de 10 omvormers vervangen heeft een zevende exemplaar een paar weken "plat" gelegen, het maanden weer gedaan om in de winter van 2004 definitief de geest te geven, en is eind maart een 8e exemplaar in de problemen gekomen. Tijdens de renovatie bleken nog een paar exemplaren niet meer te werken en heeft Polder PV een triest uitval percentage van 110 procent bereikt. In Leiden en omgeving zijn in de periode 2000-2002 talloze Sunpower PV-systemen op platte daken geplaatst met een identieke configuratie.

Op de laatste februaridag (28-2) van 2005 werd een record gemiddelde lage inverter (= omgevings-)temperatuur bereikt tijdens de ochtendmeting om 7h38 van -9,9 ºC (blauwe cirkel). Zie ook de pagina "Sneeuw op zonnepanelen".

Renovatie en de gevolgen. Je zal maar zoals bij ons 2 25 meter lange AC-kabels tussen de zonnepanelen en je woning hebben liggen: het naar binnen brengen van de inverters wordt dan een wel erg ingrijpende operatie omdat er nieuwe, lange DC-kabels aangebracht moeten worden die niet te dun mogen zijn vanwege optredende kabelverliezen. Na lang wachten en forse druk van diverse partijen is in opdracht van NUON ons Sunpower® PV-systeem, evenals de andere 3 systemen op ons complex, gerenoveerd (30-31 mei 2005, gele stippellijn) en zijn alle omvormers "veilig" naar binnen verplaatst. Voor de achtergronden en ontwikkelingen, zie de Sunpower pagina's.

Direct is zeer duidelijk zichtbaar dat de "opstart temperatuur" van de omvormers op een gemiddeld stuk hoger niveau ligt (in de zomerperiode zo'n 20-24 graad C, blauwe datapunten) door de plaatsing binnenshuis - weliswaar in een onverwarmde, doch goed geïsoleerde kamer waar het nooit vriest. Gezien de reeds "doorlopen" winterperiode 2005-2006 blijft de minimum temperatuur in de onverwarmde kamer waarin de inverters opgehangen zijn goed binnen de perken en is de verwachting dat deze binnen redelijke grenzen zal blijven, en dat de omvormer dus minder extreme temperatuurgradiënten zal hoeven te doorlopen (tot nog toe is de opstarttemperatuur niet onder de 15 graden Celsius gekomen). Dit zal uitereraard weer in de tijd gevolgd worden, door regelmatige updates van bovenstaande grafiek. De tot nu toe "maximaal" gemeten opstart temperatuur lag bij 27,3 ºC op 21 juli 2006, midden in de tweede zomerse hittegolf van dat jaar (rode cirkel).

Let op de behoorlijk warme winterperiode van 2006/2007 t.o.v. het voorafgaande jaar, het ene record na het andere wordt gebroken met de temperaturen. Tijd voor zonnepanelen om minder fossiele energiebronnen te gebruiken!

De behoorlijk "tegenvallende" zomer van 2007 (met name juni en juli waren trieste uitschieters qua bewolking, regen en weinig zon) is goed in de temperatuur grafiek terug te vinden. De temperatuur in huis bleef aan de "lage" kant, en die van de in huis hangende omvormers dus ook.

Dat de gemiddelde opstart temperatuur in huis wat hoger ligt dan bij een buitenopstelling is natuurlijk niet zo vreemd omdat in het laatste geval er altijd meer "natuurlijke" ventilatie zal zijn (zeker op het dak van de 4e verdieping van en flatgebouw waar altijd wel convectie is), er vaker dan niet in het kustgebied waar we wonen wind waait, en de omgevingstemperatuur in de ochtenduren vrijwel altijd het laagst is door de uitstraling van de aarde in de nachtelijke uren. In een goed geïsoleerd appartement zal in Nederland de gemiddelde ochtend temperatuur waarschijnlijk altijd hoger liggen dan buiten.

Omdat tijdens de twee spectaculaire hittegolven van de zomer van 2006 de omvormers midden op de dag toch wel erg heet werden (dik boven de 55 ºC), overweegt Polder PV om een soort van aluminium plaat met koelribben achterop de omvormers te plaatsen om ze passief te kunnen koelen. Tips hoe dit aan te pakken gaarne naar mijn e-mail adres, alvast met hartelijk dank.

NB: de data dichtheid van de meetpunten in de zomerperiode is een stuk lager dan die in de winter, zeker in de latere jaren. Dit komt omdat de zon in de zomer zeer vroeg opgaat, en de polderboy slechts steekproefsgewijs met de kippen uit de veren gaat om de opstart temperatuur van de omvormers te kunnen vaststellen. Het gaat hem dan ook om een globale indicatie van het temperatuurverloop door het jaar heen, niet om een wetenschappelijk verantwoorde publicatie...