Overspanning zonnepanelen

De vergelijking zal vast ergens mank gaan, maar ik ga het toch proberen:

Zie het elektriciteitsnet als een groot stuwmeer, het waterpeil is de spanning en de stroom is de hoeveelheid water die/uit het stuwmeer stroomt. Het stuwmweer wordt gevoed door een grote rivier (de centrale) en een heleboel kleine stroompjes (huizen met zonnepanelen). Het water dat uit het stuwmeer stroomt is het totale verbruik van alle afnemers.

Als er meer water toegevoerd wordt dan uit het stuwmeer stroomt dan zal het niveau (de spanning) toenemen. Zo werkt het ook met het net. 1 huis met zonnepanelen krijgt dat niet voor elkaar, maar met z'n allen wel.

Bij de spanningsval moet je andersom denken. De omvormer meet hoeveel stroom hij teruglevert aan het net. Kan hij meer terugleveren, dan zal hij de spanning omhoog regelen, tot hij aan zijn maximum vermogen zit, de panelen niet meer vermogen kunnen leveren of de uitgangsspanning aan de interne limiet zit van 253 V.

Als je nu een spanningsval hebt van 5 V bij een bepaalde stroom tussen de aansluiting in de meterkast en de uitgang van de omvormer dan kan de omvormer stijgen tot 253 V en kan die stroom blijven lopen tot een netspanning van 248 V (253-5=248). Is de netspanning hoger, dan zal er minder stroom lopen.

Heb je bij diezelfde stroom een spannigsval van 10 V, dan zal de omvormer weer tot 253 V proberen te regelen maar loopt die stroom alleen als de netspanning 243 V of lager.

Op 16 januari 2023 22:29:34 schreef Lucas91:
...
Ik was benieuwd naar waarom de spanning in het net precies stijgt wanneer er meer wordt teruggeleverd dan dat er gevraagd wordt. Misschien is het heel simpel en denk ik te moeilijk, maar ik zie even niet voor me waarom dit gebeurd..

Heel eenvoudig uitgelegd:
Als de zon schijnt en op het net liggen teweinig verbruikers aan dan willen alle omvormers hun vermogen kwijt in die verbruikers, ze zullen allemaal hun spanning opdrijven om toch hun opgewekt vermogen kwijt te geraken.
Daarvoor zijn die omvormers gemaakt.

De wet van ohm, als je de een grotere stroom door een vaste verbruiker wilt krijgen moet je de spanning opdrijven en dat moet voor de gekende redenen beperkt worden.

Je zegt het zelf al.

Om terug te kunnen leveren aan het net moet de spanning van de omvormer hoger zijn dan die van het net,

Dus elke omvormer maakt lokaal de netspanning iets hoger. Als er maar genoeg omvormers staan te leveren en er maar weinig word afgenomen dan kan de spanning 253V worden.

Nu kunnen alle omvormers bij elkaar nooit meer leveren als het totaal verbruik in bv een straat of wijk de energie moet immers wel ergens heen.

Ook las ik dat overspanning kan ontstaan door te dunne kabels of slechte aansluitingen, maar door te dunne kabels krijg je toch juist een spanningsval, dus juist een lagere spanning? Wie wil mij dit uitleggen? Alvast bedankt.

Het is maar net aan welke kant je van die kabel en die spanningsval zit. Zit je aan de verkeerde kant dan moet jouw omvormer ook die grote spanningsval kunnen leveren. Maar dit is meer een lokaal probleem waar je zelf last van hebt

Een verbruiker trekt de spanning omlaag, een generator trekt de spanning omhoog.

Hoe dunner de kabel, hoe meer weerstand en dus heeft het trekken meer effect.

Igv van zonnepanelen is de 'spanningval' dus omhoog.

Op 16 januari 2023 22:29:34 schreef Lucas91:
Ik was benieuwd naar waarom de spanning in het net precies stijgt wanneer er meer wordt teruggeleverd dan dat er gevraagd wordt.

Er kan nooit meer worden teruggeleverd dan er "gevraagd" wordt (even
afgezien van transportverliezen, al zijn die elektrisch gezien ook een
soort "vraag"). De plaatselijke spanning verhogen is een {,lap}middel om
verbruikers te "dwingen" een bron dichterbij te "kiezen": net als bij
{water,lucht,...}druk "wint" de bron met de hoogste spanning. Als de
spanning door de inverter niet verhoogd wordt, wint de wijktrafo (want
meest krachtige bron) en wordt er dus niets teruggeleverd.

Uiteraard kan de teruglevering zo sterk zijn, dat het netdeel
"verzadigd" wordt en er stroom "terug" door de wijktrafo gaat vloeien.
In dat geval hoeft de spanning (ten minste in theorie) "alleen" maar een
paar volt hoger te zijn, dan die waarop de secundaire van de wijktrafo
is afgesteld.

Eigenlijk is "spanning" een ongelukkig gekozen term. "Elektrische druk"
is m.i. veel treffender. Maar ja.

EDIt: aanv.

[Bericht gewijzigd door schaafuit op 17 januari 2023 00:25:38 (16%)

Op 16 januari 2023 22:29:34 schreef Lucas91:
Ik was benieuwd naar waarom de spanning in het net precies stijgt wanneer er meer wordt teruggeleverd dan dat er gevraagd wordt. Misschien is het heel simpel en denk ik te moeilijk, maar ik zie even niet voor me waarom dit gebeurd.

De spanning neemt altijd af van producent naar verbruiker, door de verliezen onderweg. Op het moment dat de zon schijnt, worden de panelen de producent en dus is daar de hoogste spanning.

Ook las ik dat overspanning kan ontstaan door te dunne kabels of slechte aansluitingen, maar door te dunne kabels krijg je toch juist een spanningsval, dus juist een lagere spanning? Wie wil mij dit uitleggen? Alvast bedankt.

De spanningsval die jij bedoelt ontstaat ook, maar de andere kant op: Vanaf je zonnepanelen (de producent) naar de uiteindelijke gebruiker zakt de spanning.

In de praktijk zal de spanning op de omvormer (bij volle zon) hoger zijn dan de spanning in de meterkast. Zet de oven aan, en de spanning bij de oven zal nog weer lager zijn. Dat zijn de verliezen van producent naar gebruiker.

Als de hele wijk zonnepanelen heeft zal de uiteindelijke gebruiker verder weg zijn. Dus meer verliezen. Wellicht zelf met nog een transformator ertussen, die ook weer verliezen introduceert.

de grootste reden is slechte bekabeling in het huis !!!.

de netspanning varieert altijd een beetje, afhankelijk of er verbruik is of teruglevering.
stel een bewolkte dag, netspanning op straat 230V.
jij zet je wasmachine aan die 2.3kW trekt. die staat in de berging achteraan. de groep van je wasmachine loopt doorheen je hele huis en is pakweg 25meter lang in 2,5mm² aangesloten.

de weerstand van 100meter 2.5mm² is 0.7ohm.
25meter heen, 25meter terug, is 50meter kabel of 0.35ohm.
als je wasmachine 10A trekt zal je spanning op dat stopcontact al zakken met 3.5V. komt er nog 226.5V toen op je wasmachine. dat is acceptabel om 226V op je verbruiker te hebben

stel u voor dat IEDEREEN in de straat ineens 5kW verbruikt, dan zal er over de dikke straat bekabeling ook spanning vallen en zakt het hele net.

nu met zonnepanelen ook hetzelfde. als er geen verbruik is, maar iedereen levert 5kW terug van de straat, dan zal de netspanning stijgen.
MAAR, als jouw inverter op zolder wil terugleveren, moet die de spanning verhogen om
1) hoger te zijn dat het net
2) het spanningsverlies over je interne bekabeling te compenseren.

stel dat je 3000W hebt aan panelen, en je omvormer op zolder. die kabel doet ook 25meter naar de meterkast, en de netspanning is 240V doordat iedereen op straat teruglevert.
jouw inverter levert 13A dat maakt over je interne bekabeling al een verlies van bijna 5V. jouw inverter zal dus richting 245-246V gaan.

kan je je voorstellen wat er gebeurt als men bv 6kW over 4mm² bekabeling steekt? dan heb je 26A over ene draad die 0.25ohm ofzo heeft of een stijging van 6.5V al

Op 17 januari 2023 07:48:31 schreef fcapri:
de grootste reden is slechte bekabeling in het huis !!!.

Dat slechte kan je wel weglaten want wat jij uitrekent is heel gewoon voor een standaard goede bekabeling. Waarbij de lasdoppen en de overgangen in bv een stopcontact goed zijn met een goede lage weerstand. Als de bekabeling of overgang in een lasdop slecht is worden verliezen een stuk groter.

Je berekening snijd wel houd het laat zien dat een standaard 2,5mm2 over de lengte niet geweldig is en dat het bij zonnepanelen vrijwel altijd loont om minimaal voor 4mm2 te gaan. Tenzij je omvormer naast de groepenkast hangt en je met minder dan 1 meter kabel toe kan.
Zelfs dan loont de dikkere kabel maar voor het aansluit gemak is een 2,5mm2 dan net even iets beter.

toch word er vaak eerder te dun als te dikke kabel genomen bij PV boeren, niet gek als je ziet dat alle installatie materiaal niet echt A spul is. china automaten kom je vooral bij PV boeren tegen, ook de kabel is vaak xmvk terwijl dat al ymvk dient te zijn. maar idd je hangt beter de omvormer bij de meterkast in de buurt, de paneelkabels zijn al 6mm2 en de spanning is doorgaans veel hoger als 230V. het kan natuurlijk niet altijd. heb nog een geval waar 4kW pv op een dak komt waar de voeding van de ovk 27mtr 5x2,5mm2 is. de pv boer wil een 230V omvormer leveren maar ik zeg, nee dan komt de spanningsval om de hoek! een dikkere kabel leggen is omslachtig daar, dus omvormer 3F nemen is goedkoper..

veel standaard electriekers komen zonnepanelen aansluiten en die zeggen:
16A, dan is 2,5mm² wel voldoende.
en hier loopt dat fout.
die 2,5mm² is wel acceptabel voor de spanningsval bij verbruikers. boeit het weinig of daar nu 225 of 235V aankomt.
maar bij zonnepanelen is 245 of 255V het verschil tussen terugleveren en een uitgevallen inverter.

@benleentje, zelf 4mm² steek ik niet.
verschil tussen 20meter 4mm² of 20m 6mm² is misschien 10€. ga je daar dan 50€ besparen op een installatie van 10 000€... dat is foute zuinigheid.

ff opgezocht:
50meter 3G4 kost 138€
50meter 3G6 kost 198€. 60€ verschil dus

Zelfs als ie niet uitvalt, verdien je dat binnen redelijke termijn terug (mits er niet een enkel 300W paneeltje aan het andere eind staat).

Bedankt voor de antwoorden.
Toch is het mij niet helemaal duidelijk.
Het schijnt zo te zijn dat wanneer er veel vraag is de overspanning meevalt en dat de overspanning er juist is op het moment dat er weinig vraag is.

Begrijp ik het dan goed dat op het moment dat de omvormer meer stroom kan terugleveren dan dat er gevraagd wordt, hij de spanning omhoog gooit om toch aan aan het vermogen te komen?
Bijvoorbeeld: De zon schijnt fantastisch en hij zou 2300W terug kunnen leveren. Er is op dat moment geen 10A vraag op het net, maar bijvoorbeeld 9,2A. Gaat hij dan de spanning opvoeren naar 250V op toch aan die 2300W te komen? (250V × 9,2A = 2300W).

Ook is het mij nog steeds niet duidelijk waarom een te dunne kabel voor overspanning moet zorgen. Dus als de kabel tussen de omvormer en de groepenkast te lang en dun zou zijn, dan gaat de omvormer ook de spanning opvoeren? Waarom dan, haha?

het net geraakt dat wel kwijt. om het heel simplistisch uit te leggen, en de getalen zijn volledig uit de lucht gegrepen.

elke draad heeft een weerstand.
als jij aan deze kant van de draad zit, met een gloeilamp, en ik zit 100meter verder aan die draad met mijn voeding. ik sluit 12V aan, jij krijg maar 9V. want 3V staat over de bekabeling. dit is afhankelijk van de stroom. als die draad 3ohm is, en er vloeit 1A is er 3V spanningsverlies.
vloeit er 3A, dan is er al 9V spannings verlies.

hoe meer stroom je door een dunne kabel wil duwen, hoe meer verliezen er op treden.
als ik wil dat jij toch 12V hebt op het einde, zal ik 15V aan de ingang moeten steken.

zo is dat met zonnepanelen ook. als uw zonnepanelen 16A willen leveren, en de weerstand van de draad is 1ohm, dan moeten uw panelen dus 16V hoger gaan zitten, want er is 16V spanningsverlies over de draad.
230V aan begin van de draad, 16V spanningsval, dan moet uw inverter 246V gaan geneneren zodat die 16A kan terug vloeien naar uw zekeringkast.

praktisch voorbeeld:
de electriciteitscentrale zit 10km verder en genereert 240V.
in het begin van uw straat (1km van u deur) is de spanning nog maar 235V. er is 5V verlies over de 9km draad.

aan uw huis op straat, is de spanning 232V. er is dus 3V verlies over die 1km draad in uw straat

in uw zekeringkast is de spanning 230V. er is 2V verlies over de draad van de straat naar uw huis.

aan uw wasmachine is de spanning 225V. er is 5V verlies over uw interne bekabeling in uw muren.

als uw zonnepanelen stroom leveren dat naar uw wasmachine moet, is 231V genoeg. de stroom komt in uw zekeringkast (230V) en zal naar de wasmachine lopen. die zal niet naar de straat lopen want daar is de spanning hoger, namelijk 232V.

nu valt uw wasmachine uit, als die stroom op straat wil komen en naar uw buur zijn wasmachine, zal die al 233V moeten doen zodat die hoger is dan de spanning die van de centrale komt, uw straat aansluiting is 232V, daar moet je dus boven als de stroom naar uw buur zijn wasmachine wil vloeien.
neemt er niemand in uw straat stroom, dan zal de spanning hoger dan 235V moeten zodat die naar begin van de straat kan, en daar leveren aan andere straten.
wil je terugleveren aan het volgende dorp, dan moet je al boven de 240V gaan wat de centrale aanbiedt

Op 17 januari 2023 20:34:48 schreef Lucas91:
Bedankt voor de antwoorden.
Toch is het mij niet helemaal duidelijk.
Het schijnt zo te zijn dat wanneer er veel vraag is de overspanning meevalt en dat de overspanning er juist is op het moment dat er weinig vraag is.

Precies. Want als er veel vraag is, gaan de verschillende bronnen tegen
elkaar opbieden om zo toch hun energie kwijt te kunnen.

Begrijp ik het dan goed dat op het moment dat de omvormer meer stroom kan terugleveren dan dat er gevraagd wordt,

Ik zei toch dat dan niet kan?

hij de spanning omhoog gooit om toch aan aan het vermogen te komen?
Bijvoorbeeld: De zon schijnt fantastisch en hij zou 2300W terug kunnen leveren. Er is op dat moment geen 10A vraag op het net, maar bijvoorbeeld 9,2A. Gaat hij dan de spanning opvoeren naar 250V op toch aan die 2300W te komen? (250V × 9,2A = 2300W).

Nee, want er *moet* behoefte zijn aan het vermogen! Het vermogen kan
immers niet gewoon in het niets verdwijnen: het gaat er puur om, om de
aantrekkelijkste bron te worden. Daarvoor moeten anderen worden
weggedrukt, en dus wordt de spanning omhoog gegooid om daarvoor te
{,proberen te }zorgen.

Ook is het mij nog steeds niet duidelijk waarom een te dunne kabel voor overspanning moet zorgen. Dus als de kabel tussen de omvormer en de groepenkast te lang en dun zou zijn, dan gaat de omvormer ook de spanning opvoeren? Waarom dan, haha?

Omdat er met een hogere spanning, meer vermogen door dezelfde kabel kan
worden geperst (zolang de isolatie het toelaat, ten minste: anders krijg
je natuurlijk doorslag, met alle gevolgen van dien).

De omvormer ziet zulke details trouwens niet: die merkt gewoon dat hij
z'n energie niet kwijt kan, en voert de spanning op. Waarom hij z'n
energie niet kwijt zou kunnen, kan 'm niet echt schelen, zolang de
spanning maar onder het maximum blijft (in dit geval 253V). Dat maximum
is er om doorslag te voorkomen.

Ik snap heel het principe van spanningsval wel, over iedere weerstand staat een spanning. Maar ik snap even niet hoe de omvormer dan zou moeten weten dat er bijvoorbeeld 1ohm weerstand op mijn bedrading zit en zo de spanning met 16V gaat verhogen.
Ja bij 16A komt er idd 16V over de bedrading te staan, maar hij weet toch niet dat dit geen verbruiker is?

De omvormer begint gewoon bij de minimumspanning (215V?) en voert die op
zolang-ie z'n vermogen niet kwijt kan. Bij 253V houdt-ie 't voor gezien.

In de eigenschappen van de kabel is het ding totaal niet geinteresseerd.

Waarom zegt fcapri dan:

"verhogen om
1) hoger te zijn dat het net
2) het spanningsverlies over je interne bekabeling te compenseren"

De omvormer is met (o.a.) die 2 doelen ontworpen. Maar de omvormer zelf
hoeft dat niet te weten, want voor allebei geldt dezelfde diagnose
(hij kan z'n vermogen niet kwijt) en hetzelfde recept (spanning
verhogen).

Elektrisch gezien zijn die 2 gevallen niet van elkaar te scheiden.

Laat ik het andersom vragen. Waarom als er juist veel vraag is op het net, (dus veel stroom over de kabel = grotere spanningsval) hoeft de omvormer zijn spanning niet zo ver omhoog te gooien?

Omdat hij dan niet tegen andere bronnen op hoeft te boksen. Zoals ik al
zei: de bron met de hoogste spanning drukt de andere bronnen weg.

Bovendien kost het bij meer vraag evenredig meer vermogen om de spanning
omhoog te krijgen. Als er 3600W vraag is, en de enige bron kan maar
1800W leveren, ga je de gewenste spanning never-nooit halen. Dat geldt
ook omgekeerd: als er 1800W vraag is, en de bron 3600W probeert te
leveren, schiet de spanning de hemel in (vandaar de begrenzing).

Natuurwetten, die je ook op de pneumatiek en de hydrauliek kunt
toepassen. Het "waarom" daarvan laat ik aan de fysica

Bestudeer eens dit plaatje.
https://www.kennisplatform.nl/media/original/2_elektriciteitsnetwerk_1…
Stel je een stuk of twintig huizen voor, naast die ene.
Stel je ook zo'n klein trafohuisje voor nabij die hoogspanningsmast verderop.
Het zijn niet alleen kabels die je teruggeleverde stroom belemmeren, die trafo's zijn de werkeljke boosdoeners.

Edit:

Overigens ben en blijf ik van mening dat netbeheerders óók een maatschappelijke verantwoordelijkheid hebben in deze problematiek.

Die trafo, die met dat zichtbare olievat, dat is een regeltrafo. Bij veel zonlicht de spanning twee trapjes lager zou al zomaar heel veel kWh's kunnen schelen in de strijd tegen de kooldioxide-uitstoot.

Op 17 januari 2023 21:21:32 schreef Lucas91:
Ik snap heel het principe van spanningsval wel, over iedere weerstand staat een spanning. Maar ik snap even niet hoe de omvormer dan zou moeten weten dat er bijvoorbeeld 1ohm weerstand op mijn bedrading zit en zo de spanning met 16V gaat verhogen.
Ja bij 16A komt er idd 16V over de bedrading te staan, maar hij weet toch niet dat dit geen verbruiker is?

In werkelijkheid wil de omvormer enkel proberen om een bepaalde stroom het net in te duwen.
Stel dat de omvormer 2300W wil terug leveren op 230V zou dat precies 10A zijn. Het begint dan met een kleine stroom het net in te duwen totdat hij op ongeveer 2300W uitkomt. De werkelijke spanning is voor de omvormer niet interessant zolang het maar lukt om die 10A het net in te sturen. Het gevolg van de stroom sturing is dat de netspanning hoger word. Die spanning word wel gemeten door de omvormer en als die rond de 253V is schakelt hij uit.

Op 17 januari 2023 22:03:17 schreef mvdk:
Het zijn niet alleen kabels die je teruggeleverde stroom belemmeren, die trafo's zijn de werkeljke boosdoeners.

Trafo's, en andere terugleveraars. Je buren worden zo je concurrent...

edit: quote ter verd.

[Bericht gewijzigd door schaafuit op 17 januari 2023 22:08:35 (15%)

Zie het als een touwtrek wedstrijd:

De verbruikers trekken naar rechts, de leverancies (o.a. omvormers) trekken naar links. Samen moeten ze even hard trekken zodat het touw op het veld blijft. Zodra de verbruikers loslaten vliegt het touw naar links en aan het eind van het veld moeten de omvormers stoppen met trekken. En als de omvormers niet hard genoeg leveren (trekken) dan vliegt het touw aan de andere kant van het veld.

Het enige wat de omvormers zien is het touw op de plaats waar ze het vast hebben. Elke omvormer weet niet hoeveel gebruikers er zijn en ook niet of er andere omvormers mee helpen trekken, en ook niet hoe lang het touw is. Maar afhankelijk van de hoeveelheid zon kunnen ze wel harder trekken.

Bij het stroomnet heb je miljoenen van die verbruikers, en evenzeer ook miljoenen leveranciers (generatoren, centrales, windmolens, en omvormers etc). En vooral de verbruikers zijn nogal wispelturig, die kunnen op elk moment afhaken en weer bijspringen. En tegenwoordig wordt ook een deel van de leveranciers nogal wispelturig (zon,wind). Dan is het de taak van de generatoren om precies genoeg energie te leveren om de zaak in evenwicht te houden.