Zonnepanelen aansluiten op een installatie met noodstroomaggregaat

• december 19, 2016
• Advies elektrotechniek

De elektrische installatie in een kritische omgeving is vaak voorzien van een calamiteiten voeding in de vorm van een noodstroomaggregaat. Het noodstroomaggregaat voorziet de installatie van noodstroomvermogen zodra de reguliere netspanning het laat afweten. Milieu-overwegingen leiden steeds vaker tot de opstelling van zonnepanelen op het zelfde gebouw. Die zonnepanelen worden net als een noodstroomaggregaat op de elektrische installatie aangesloten. Maar, gaat dat samen?

Noodstroomaggregaat

Een noodstroomaggregaat (NSA), ook wel short-break installatie genoemd, bestaat meestal uit een dieselmotor en een generator. Zodra de netspanning wegvalt spreekt het netwachter relais aan en start het NSA. Binnen een periode van circa 15 seconden wordt de elektrische installatie afgekoppeld van het uitgevallen reguliere net en gekoppeld aan de generator. Daarmee is noodstroomvermogen beschikbaar voor de installatiedelen die op het NSA zijn aangesloten (preferente deel). Zodra de reguliere netspanning terugkomt verloopt het proces andersom en zal de installatie weer gekoppeld worden aan het net.

Zonnepanelen (PV-installatie)

Een PV-installatie wordt opgebouwd uit omvormers en zonnepanelen. De omvormers kunnen worden uitgevoerd als strengomvormers of als micro-omvormers. Strengomvormers zijn omvormers waarop één of meerdere strengen met PV-panelen zijn opgenomen. PV-panelen, aangesloten in een streng, beïnvloeden elkaar zodra een zonnepaneel in de streng minder presteert als gevolg van bijvoorbeeld schaduw of ernstige vervuiling (denk aan vogels).
Een micro-omvormer wordt per één of twee zonnepanelen toegepast. Daarmee wordt bereikt dat elk afzonderlijk zonnepaneel bijdraagt aan het totale vermogen zonder de opbrengst van andere PV-panelen te beïnvloeden.

Werking omvormers

De in Nederland verkrijgbare omvormers, geschikt voor netkoppeling, zijn uit veiligheidsoverwegingen zodanig uitgevoerd dat netspanning beschikbaar moet zijn om te kunnen functioneren. Met andere woorden, als de netspanning wegvalt, zal de PV-installatie geen spanning en dus ook geen vermogen leveren. Daarom kan een standaard PV-installatie in beginsel niet functioneren als noodstroombron. Zodra een omvormer een voedingsspanning opmerkt zal de productie van zonne-energie weer worden opgestart en levert het PV-systeem een vermogen aan de elektrische installatie. De levering van vermogen is dus gerelateerd aan een voedingsspanning van 230Vac (plus of min 10%) en bovendien aan de netfrequentie van 50Hz. Zodra de omvormer opstart zal de omvormer de spanning ten opzichte van de netspanning willen opvoeren om vermogen te kunnen leveren. Daardoor kan dat vermogen worden terug geleverd aan het net. Het reguliere net is zodanig krachtig dat het opvoeren van de spanning door de omvormer beperkt invloed heeft op de netspanning in het net. Naar mate meer PV-installaties worden aangesloten zal de invloed van de spanningsopdrijving echter steeds groter worden.

Werking NSA

De generator van een noodstroomaggregaat wordt in veel gevallen elektronisch bewaakt op de juiste afgegeven spanning en frequentie. Het NSA zal afhankelijk van de aangesloten belasting de fasespanning zoveel mogelijk aanhouden op 230Vac bij 50Hz. Maar, elk NSA heeft een bepaalde “speelruimte” waarbinnen de afgegeven spanning kan variëren. Daarnaast kan een NSA beperkt omgaan met blindvermogen. Blindvermogen is het verschil tussen werkelijk vermogen (kW) en schijnbaar vermogen (kVA) en is voor een NSA beperkt tot maximaal 80%. Alle op de installatie aangesloten verbruikende apparatuur kan met die beperkte variatie overweg. Daarom is een NSA per definitie zeer geschikt als noodstroombron.

Combinatie NSA en PV-installatie

In het voorgaande is uitgelegd dat een NSA op eigen kracht de netspanning en frequentie regelt op basis van de aangesloten belasting. Een PV-installatie is echter geen belasting, maar een tweede voedingsbron. En ook nog een voedingsbron die graag de spanning opvoert ten opzichte van de reguliere netspanning. Een NSA heeft niet de kracht van het openbare net om die spanningsopdrijving te compenseren. Sterker nog, het NSA zal gaan regelen om die spanningsopdrijving te compenseren waardoor de regeling het uiteindelijk zal opgeven of zeer hoge blindstromen kunnen ontstaan. En juist die blindstromen zijn funest in een installatie en in het bijzonder voor een NSA.

Oplossing

In het deel van een elektrische installatie waarop een noodstroomaggregaat is aangesloten mag tijdens noodstroombedrijf een PV-installatie dus nooit actief zijn. Dat is een belangrijk punt van aandacht zodra in een bestaande, maar ook in een nieuw aan te leggen, elektrische installatie PV-panelen worden aangesloten. Bij de combinatie van een NSA en een PV-installatie moet dus altijd een voorziening worden getroffen die er voor zorgt dat zodra de zogenoemde generatorschakelaar inschakelt de PV-installatie wordt gescheiden van het preferente deel van de elektrische installatie.

UPS-systemen

Indien een PV-installatie zou worden aangesloten op de secundaire zijde van een UPS-systeem zal ook hier het probleem zich voordoen. Een UPS-systeem schakelt bij uitval van de reguliere netspanning direct over op batterijbedrijf. Daarmee voedt de UPS alleen het op de secundaire kant aangesloten deel van de elektrische installatie. Een PV-installatie mag daarom niet worden aangesloten op de secundaire kant van een UPS-systeem.

Uw onafhankelijk adviseur elektrotechniek helpt u graag met het inrichten van uw elektrische installatie bij de toepassing van een noodstroomaggregaat en de aansluiting van zonnepanelen.

Gerard Wessels

Adviseur elektrotechniek bij Wesselektro advies in Houten. Gespecialiseerd in ontwerp, advies, beoordeling en technisch beheer van elektrische installaties in gebouwen en de volledige technische inrichting van server- of computerruimten. Hij stelt uw PvE op, schrijft uw Functioneel Bestek of verzorgt projecttoezicht.