Index

Omvormer zonnepanelen

Uitval omvormer zonnepanelen
Configuratie
Constateren uitval
Onderzoek Enexis
Spanningsmetingen
Problematiek omvormers
Links

Uitval omvormer zonnepanelen

In de wijk Kortland in Peize waren enkele klachten over uitval van zonnepanelen bij zonnig weer

Bij controle zag ik zomer 2023 regelmatig uitval van mijn omvormer door overspanning op het netwerk (meer dan 252 Volt). Het komt er op neer, dat tussen 11 en 17 uur bij volle zon de omvormer om de 2 minuten bij het opstarten afslaat vanwege overspanning. De omvormer kan daardoor nauwelijks stroom terugleveren op het moment, dat de opbrengst het grootst zou moeten zijn!

Uiteindelijk bleek, dat de door de omvormer gebruikte fase bij volle zon een 4 Volt hogere spanning had, dan de andere 2 fasen. Nadat de groep van de omvormer op een andere fase was aangesloten, trad uitval nauwelijks nog op. Deze oplossing lijkt tijdelijk te zijn. De verwachting is, dat uitval opnieuw zal optreden, als in de wijk nog meer zonnepanelen worden aangesloten.

Configuratie

12 zonnepanelen op het zuiden, 2448 kWh. Installatie 2013.
Omvormer Kostal Piko 3.0, 1 fase.
Netwerk heeft 3 fasen.
Omvormer staat op de tweede verdieping. Omvormer is aangesloten op een stopcontact van een bestaande groep, waar helaas ook de cv op zit? Kabel is 2.5 mm2 dik.

Constateren uitval

De Kostal 3.0 was in 2013 geplaatst, maar zonder internet-verbinding. Dit betekent, dat je uitval alleen maar kunt constateren, als je toevallig op dat moment in de buurt bent van de omvormer en de status raadpleegt. Hoe vaak dat gebeurt en wat de reden is, valt moeilijk vast te stellen.

Via cijfers van slimme meter en internet.
Ook uit de internet-cijfers van een slimme meter kan dit niet worden afgeleid. De data bevat geen expliciete cijfers over de opbrengst van de zonnepanelen en ook geen expliciete informatie over uitval. Minder teruglevering van stroom aan het net dan gebruikelijk hoeft niet door uitval veroorzaakt te zijn, maar kan ook worden veroorzaakt door weinig zon of door het inschakelen van een electriciteitsvreter.
Hieronder een grafiek van https://mijn.energieinzicht.nl/, waarbij midden op de dag tussen 1 en 5 uur nauwelijks energie werd teruggeleverd, wat werd veroorzaakt door overspanning.
Om zeker te zijn van (de frequentie van uitval door) overspanning moet echter een internet-verbinding met de omvormer worden gemaakt.

Via cijfers webserver van omvormer.
De Kostal 3.0 omvormer heeft geen Wifi en moet via een vaste netwerkkabel op het thuisnetwerk worden aangesloten. Bovendien moet in de router een vast IP-adres worden gekoppeld aan het MAC-adres van de omvormer.

Als in de browser het vaste IP-adres wordt ingetikt, zal de webserver van de omvormer verschijnen en om username en password vragen (standaard: pvserver en pvwr).
Er verschijnt vervolgens een status-scherm met o.a. huidige wisselspanning, vermogen en geleverde energie. Via de button "display/update" kan het scherm worden ververst.
Bij herhaaldelijk verversen en volle zon verschijnen de statussen "malfunction supply voltage", "idle" en "start", gecombineerd met een geleverd vermogen van 0 Watt en een spanning van 253 Volt.

Onder linux (Debian) is het programma "curl" ge-installeerd (curl -u "pvserver:pvwr" http://192.168.178.23/index.fhtml), waarmee de data van het status-scherm kan worden gelezen. Dit programma wordt iedere seconde aangeroepen. Een zelf geschreven C-programma filtert de relevante informatie uit de scherm-data en toont de status-wisselingen. Bij uitval ziet dat er als volgt uit:

Tijd                    Vermogen Spanning Status
2023-07-20 11:49:30     2217     251      supply MPP
2023-07-20 11:49:31     0        253      malfunction supply voltage
2023-07-20 11:49:32     0        253      idle
2023-07-20 11:50:40     0        249      idle
2023-07-20 11:50:42     0        250      start
2023-07-20 11:51:08     0        257      start
2023-07-20 11:51:09     940      251      supply
2023-07-20 11:51:12     206      243      supply
2023-07-20 11:51:14     55       251      supply MPP
2023-07-20 11:51:19     539      252      supply MPP
2023-07-20 11:51:20     0        253      malfunction supply voltage
2023-07-20 11:51:22     0        253      idle
2023-07-20 11:52:28     0        249      idle
2023-07-20 11:52:29     0        249      start
2023-07-20 11:52:57     0        249      start
2023-07-20 11:52:58     436      250      supply
2023-07-20 11:53:01     91       249      supply
2023-07-20 11:53:02     29       249      supply MPP
2023-07-20 11:53:08     576      252      supply MPP
2023-07-20 11:53:09     1343     253      malfunction supply voltage
2023-07-20 11:53:11     0        253      idle

Evenals vele andere omvormers blijkt de Kostal 3.0 niet erg slim te zijn. Ze optimaliseren de zonnepanelen voor maximaal vermogen, constateren dan dat daardoor de netspanning te hoog wordt en schakelen zichzelf uit. Na ruim 1 minuut proberen ze het opnieuw.

Het komt er op neer, dat tussen 11 en 17 uur bij volle zon de omvormer om de 2 minuten bij het opstarten afslaat vanwege overspanning en niets teruglevert.

Via cijfers van omvormer op Kostal Portal.
Het nadeel van bovenstaande methode is, dat je de hele dag de pc aan moet laten staan, om uitval te kunnen registreren.
Kostal biedt ook een gratis portal (https://www.kostal-solar-portal.com/) aan, waar data automatisch naar toe kan worden gestuurd en via de voornoemde link of de Kostal-app kan worden geraadpleegd.
Op de portal moet daarvoor een account worden aangemaakt en vervolgens moet de omvormer worden geregistreerd met artikelnr en en serienr.
In de webserver van de omvormer moet in het menu "settings" de Portal-Code "P3421" worden gebruikt en data export worden aangevinkt.
Overspanning zou als Alert Code zichtbaar moeten worden. Eventueel kan het sturen van alert-messages per mail worden ge-aktiveerd.
Omdat de Kostal Portal in eerste instantie niet werkte, werd gebruik gemaakt van de Suntrol Portal (https://www.suntrol-portal.com/) en Portal-Code "PB531". Hier werd Event-code 251 getoond bij overspanning. Deze code wordt slechts 1 keer per kwartier getoond. De site kan desgewenst Email naar aanleiding van event-codes versturen.
Helaas stopt deze site per 31 december 2023.

Via download van cijfers van de omvormer.
In de webserver van de omvormer kan op "history" worden geklikt. Hierdoor wordt een bestand gedownload naar de PC, met recente, uitgebreide data (zie https://www.manualslib.com/manual/756723/Kostal-Piko-3-0.html?page=52#manual) met 15 minuten interval.
De data kan rechtstreeks worden ge-importeerd in Excel of Calc.
Helaas wordt de tijd als timestamp in seconden weergegeven en is niet duidelijk wat het begintijdstip is van de timestamp.
Een C-programma moet worden geschreven, waarmee een leesbare datumtijd kan worden berekend.In het bestand wordt een timestamp van de huidige tijd ("Akt. zeit") weergegeven. Deze moet worden afgetrokken van de timestamp van de cration-time van het bestand (onder Linux variabele btime in routine statx). De berekende offset moet bij de tiemstamps van de data worden opgeteld, om tot de juiste datumtijd te berekenen.
Een tweede probleem is, dat de betekenis van de codes niet altijd duidelijk is. In de kolom "Ens Err" is de Event-code 251 terug te vinden, die overspanning aanduidt. Ook hier wordt deze maar 1 keer per kwartier getoond. Mogelijk leveren tussenliggende regels met de kolom "KB S" nog aanvullende informatie over het aantal keren uitval.

Onderzoek Enexis

Ik heb bij Enexis de spanningsproblemen met de omvormer gemeld via het Nationaal Storingsnummer: 0800 9009. Er worden daarbij geen moeilijke vragen gesteld over de geconstateerde spanning.
Op de website https://www.enexis.nl/storingen-en-onderhoud/problemen-bij-u-thuis/omvormer-valt-uit kun je via een link controleren of er problemen zijn in de wijk. Na onze melding geeft dit de status, dat er problemen zijn op onze postcode.

Uitslag van het onderzoek
Uit ons onderzoek blijkt dat de spanning van ons elektriciteitsnet wat afwijkt. Er is dus een te hoge of te lage spanning. Wij denken dat dit de oorzaak is van de spanningsproblemen die u ervaart.

Oplossing heeft langere doorlooptijd
Om een structurele oplossing te bieden, is een uitbreiding van ons elektriciteitsnet nodig. Dit hebben we helaas niet op korte termijn geregeld. Door de energietransitie hebben wij een enorme hoeveelheid werk uit te voeren. Daarbij lopen we tegen meerdere uitdagingen aan. Zo hebben wij een tekort aan technisch personeel en materialen. Ook is er in sommige wijken bijna geen ruimte meer voor extra elektriciteitskabels of -huisjes omdat de ondergrond steeds voller wordt. Daarnaast willen we de energietransitie ook betaalbaar houden. Met deze uitdagingen kan het helaas meerdere jaren duren voordat we de werkzaamheden opstarten. We vragen om uw begrip en geduld.

Gevolgen voor u
Wij begrijpen dat het vervelend voor u is dat we de werkzaamheden niet direct oppakken. Wij moeten zo efficiënt mogelijk werken. Dit betekent dat we op plekken waar de problemen het grootst zijn en waar veel klanten worden geraakt, als eerste onze werkzaamheden plannen en uitvoeren. Zodra we de werkzaamheden in uw buurt oppakken laten wij u dit weten.

Evaluatie van de uitslag
De reactie is nietszeggend of alleszeggend:
"Er is dus een te hoge of te lage spanning".

Er wordt verder geen oplossing of oplossingstermijn genoemd.
Enexis adviseert elders om spanningsproblemen niet te melden, omdat die bij Enexis al bekend zijn, omdat ze dat zelf monitoren. Helaas houden ze deze kennis zorgvuldig onder de pet. Een koper van nieuwe zonnepanelen heeft zo geen enkele garantie, dat de panelen ook echt werken op zonnige dagen.

Spanningsmetingen

Via cijfers van slimme meter en P1-kabel.

Ik had een P1-kabel gekocht om de voltages van de 3 fases af te lezen bij de slimme meter, zodat mogelijk naar een fase met lagere spaning kan worden uitgeweken.
Via https://www.robbshop.nl/slimme-meter-kabel-usb-p1-3-meter, niet goedkoop, maar werkt wel.
Deze kabel kan aan de USB-poort van een pc worden aangesloten en communiceert dan iedere seconde de huidige meetgegevens van de slimme meter. Op deze manier zijn meer gegevens beschikbaar, dan via een online website. Onder linux (Debian) zijn de volgende actie's nodig:
sudo apt install cu minicom
# koppel P1 kabel aan USB
sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0
# eerste Terminal-sessie
cu -l /dev/tty
# tweede Terminal-sessie
# eventuele setup voor baudrate 115200
minicom -s
minicom

De gemeten entries zijn gecodeerd; de codering is terug te vinden op https://www.netbeheernederland.nl/_upload/Files/Slimme_meter_15_a727fce1f1.pdf
Helaas bleek onze slimme meter niet zo slim (want te oud: DSMR 4.2). Spanningen voor de 3 fases worden pas getoond bij DSMR 5.0. #$%^&*()

Via digitale universeelmeter.
Een analoge universeelmeter is niet nauwkeurig genoeg om netspanningen te meten, daarom moest een digitale universeelmeter worden gekocht.
De groepenkast kan worden opengeschroefd en daar kunnen dan (bij volle zon en uitgeschakelde omvormer) de spanningen op de 3 fasen gemeten worden.
De spanning op de fase, waar de omvormer op was aangesloten, bleek 4 Volt hoger dan bij de andere 2 fasen. Na het wisselen van de groep van de omvormer naar een andere fase, is er geen uitval meer.
Dit lijkt slechts een tijdelijke oplossing. Als er meer zonnepanelen in de wijk worden geplaatst en Enexis het net niet verzwaart, zal volgend jaar opnieuw uitval optreden.

Spanningsval verbindingskabel

De spanningsval over de verbindingskabel tussen omvormer en meterkast is zelfs met behulp van een digitale universeel meter nauwelijks te meten. Enerzijds wijken de gemeten spanningen van de omvormer enigszins af van de cijfers van de digitale meter. Anderzijds fluctueren de gemeten spanningen voortdurend.

De spanningsval kan wel worden geschat. De verbindingskabel tussen omvormer en meterkast is 9 meter lang en 2.5 mm2 dik en zorgt bij een maximale stroom van 8A voor een spanningsval van 8×2×9×0.0181÷2.5 = 1.04256 Volt (zie https://zonnepaneel-info.nl/nl/kabelverliezen_wisselstroomkabels.html).

Problematiek omvormers

Een standaard omvormer zoals de Kostal 3.0 is heel erg "slim" en doet zijn uiterste best, om bij iedere intensiteit van zonneschijn en iedere netspanning het maximale vermogen aan het net te leveren. Als daardoor de netspanning boven de 252 Volt komt, schakelt de omvormer zichzelf uit en probeert het na 1 minuut opnieuw. Dit kan er toe leiden, dat bij volle zon de omvormer zichzelf de hele dag uitschakelt en nauwelijks opbrengst levert.

Om het mogelijk te maken om vermogen aan het net te leveren, moet de omvormer een hogere spanning genereren dan de netspanning ter plekke. Onze omvormer verhoogt de netspanning met ongeveer 1,5 Volt bij 2000 Watt teruglevering. Hoe verder de omvormer verwijderd is van de nettransformator, hoe groter de weerstand is, die moet worden overwonnen en hoe hoger de spanning is die moet worden gegenereerd om de benodigde stroom voor het te leveren vermogen het net op te sturen. In een wijk of straat hebben dus niet alle omvormers last van overspanning, maar alleen de omvormers, die het verst verwijderd zijn van de nettransformator..

De klant kan via diverse maatregelen het uitschakelen tegengaan:

Zolang er volop zonnepanelen worden bijgeplaatst in de wijk en het net niet wordt verzwaard, zullen deze maatregelen slechts tijdelijk werken.

Links

Forum: Voorkomen van uitval bij hoge netspanning
Forum: Elektriciteit opwekken met zonnepanelen
error_code_kostal-en
Forum: error_code_kostal