Hoe Dik Moet Kabel Zijn Voor Zonnepanelen?

AC-bekabeling bij zonnepanelen

De optimale aderdikte voor de AC-bekabeling bij een zonnepaneel installatie hangt af van verschillende factoren:

• Vermogen van de omvormer
• Of de omvormer het vermogen verdeelt over 1 of 3 fasen
• De lengte van de AC-kabel

Als de kabel te dun is, zal de spanning bij de omvormer snel oplopen. Als die spanning boven de 253 volt op 1 fase komt, schakelt de omvormer af om veiligheidsredenen: AC voltage outrange.

Dat is dus niet gevaarlijk, maar kan wel het rendement van je zonnepanelen negatief beïnvloeden!

Het advies is daarom om de bekabeling zodanig te dimensioneren dat de spanningsval niet boven de 1,5 volt uit komt.

De stroom in de datasheet is leidend.

Het kabelverlies op jaarbasis aan de AC kant is doorgaans < 1%.

Verder is het zo dat je tot een maximale spanning 'mag'. Het zou zo kunnen zijn dat als jouw kabel wat aan de dunne kant is en het net heeft een relatief hoge spanning, de omvormer eerder aan z'n maximale spanning zit. Die gaat dan minder vermogen leveren. En dan gaat het opeens natuurlijk erg hard met 'verlies'.

DC-kabels en AC-kabels

DC-kabels

Deze kabels verbinden je zonnepanelen met de omvormer en transporteren gelijkstroom (DC). Ze moeten bestand zijn tegen de weersomstandigheden, omdat ze vaak buiten liggen.

AC-kabels

Deze kabels verbinden je omvormer met je meterkast en transporteren wisselstroom (AC). AC-kabels worden voornamelijk binnenshuis gebruikt.

Bij een string-omvormer is het gewoon compleet andere kabel, want daar zit 600 tot 800v DC op ipv 230v AC. De isolatie is veel dikker daarvoor. En de kabel moet ook dikker zijn. Men spreekt dan van solar kabel.

Meestal is dit 4 of 6 mm2. Soms zelfs nog meer.

Je kan dus niet zomaar wisselen tussen de twee soorten (al kan de solar kabel perfect dienen voor 230v AC, maar omgekeerd niet).

DC-solarkabels worden gebruikt voor gelijkstroom (DC) die wordt gegenereerd door zonnepanelen, terwijl AC-stroomkabels worden gebruikt voor wisselstroom (AC) die wordt geproduceerd nadat de gelijkstroom is omgezet door een omvormer.

Mijn persoonlijke voorkeur is om de DC kabels zo kort mogelijk te houden. En dan niet uit oogpunt van verlies, maar uit oogpunt van veiligheid. Een vlamboog door kortsluiting dooft op DC moeilijker dan op AC.

Kabeldikte en kabelafstand

• 4mm² kabel: geschikt voor kleine tot middelgrote systemen, zoals een standaard installatie voor woningen met een vermogen van 1 tot 3 kwp.
• 6mm² kabel: aanbevolen voor middelgrote tot grotere systemen, meestal voor woningen met een installatievermogen van 3 tot 6 kwp.
• 10mm² kabel: nodig bij grotere systemen, zoals commerciële installaties of installaties met lange kabelafstanden waar een hoog vermogen wordt verplaatst, meestal systemen van 6 kwp en hoger.

• Kleine afstanden (tot 10 meter): 4mm² kabels volstaan voor de meeste woninginstallaties.
• Middelgrote afstanden (10-20 meter): voor grotere woningen of langere afstanden tussen panelen en omvormer wordt 6mm² aanbevolen om verlies te beperken.
• Lange afstanden (20 meter en meer): vooral voor grote installaties of daken met meerdere locaties voor panelen (bijvoorbeeld oost en west) is 10mm² ideaal.

Bij voorkeur moet de kabel van de omvormer naar de zonnepanelen niet langer dan 20 meter zijn.

Vrijwel alle fabrikanten van zonnepanelen gebruiken 4mm² kabels. Wij hebben echter ook 6mm² solarkabels in ons assortiment.

Als je het verlies gelijk wilt houden, je een kabel die 2x zo lang is ook 2x zo dik (in doorsnede, niet in diameter) moet maken om hetzelfde verlies te houden.

Hoe dikker de kabel, hoe minder je verlies. Hoe dikker de kabel, hoe duurder de kabel.

Spanningsval en vermogensverlies

De kabel dikte voor PV panelen wordt bepaalt door het gewenste vermogensverlies (uitgerekend in spanningsval). Een acceptabel vermogensverlies is 1%.

Is je kabel te dun, dan is de weerstand hoger en je verlies dus ook.

Ontwerpen met een spanningsval van 1% resulteerd in een iets dikkere kabel. Echter worden de kosten van deze kabel er binnen 5 jaar vaak al uitverdiend terwijl de installatie dan nog eens 15 jaar mee gaat.

Momenteel staat spanningsval DC niet vastgelegt in de normen. Tot 3% wordt momenteel gehanteerd volgens standaard ontwerp regels. Echter dit betekend dat je 3% van de totale jaaropbrengst kwijt raakt.

Houtman inspecties goedkeuring van installaties aan waarbij de DC spanningsval onder de 3% blijft.

1. String voltage = vmpp * aantal panelen
2. Spanningsval = string spanning * 1%
3. Weerstand kabel = max voltage drop / isc
4. Weerstand per km = (weerstand kabel / lengte string) *1000
5. Vereiste mm2 = (23.336/weerstand per km)*wortel(0.986)

Verlies is er altijd.

Met 6mm2 minder dan met 4mm2 of met 2.5mm2.

De vraag is of de meerprijs van de dikkere kabel opweegt tegen het verlies.

Rekenvoorbeelden

Ruwe berekening met wat afrondingen:

• 25 meter 2,5 mm2 heeft een weerstand van 0,18 ohm
• Piekvermogen is 7,5kw, dat is 2,5kw per fase.
• 2,5kw/230v is 11a per fase
• 11a over 0,18 ohm is ongeveer 2v.

Je hebt dus 2v spanningsverschil, met dien verstande dat de spanning bij de omvormer 2v hoger is dan bij de groepenkast.

2v bij 11a is een vermogensverlies van 22w per ader, dus 66w totaal.

Dat is minder dan 1% van de opbrengst van de panelen. Let wel, dat is dus bij maximaal vermogen van de panelen.

Bij lager vermogen is het verlies minder, zowel absoluut als procentueel.

De weerstand van 2.5mm2 is 0.7 Ω per 100 meter.

4 mm2 doet 0.4 Ω per 100 meter.

Bij volle zon is de DC stroom ongeveer 10 a.

Het verlies in de 4mm2 DC kabels wordt dus 40 watt per 100 meter draad ( p = i2 * r).

Met 4mm2 AC is dat 33 watt.

Praktische kabelkeuze

• Voor een 16a omvormer: 2.5mm² is dus ruim voldoende en je loze leiding kan zonder problemen gebruikt worden.
• 3x 2,5 mm2 VD-draad in de loze buis volstaat.
• 3x 4mm VD-draad is duurder en niet noodzakelijk.
• Bij deze aantalen panelen kan dat toch prima achter een 20a groep.
• En 20a hoeft pas van af 25meter kabellengte op 4mm3.

Als je sowieso voor 4mm2 kiest, zit je altijd safe.

In een loze leiding (is hij 19 mm?) krijg je toch gewoon 3x 4 mm2 VD-draad doorheen getrokken?

Kwaad kan het niet, en zoveel duurder is dat ook niet.

Vooral in gebieden waar een hoog netvoltage heerst kan 4 mm2 een voordeel hebben tov 2,5 mm2.

PV-systeem functioneert slecht door hoog netvoltage.

Er komt steeds meer PV bij, dus de kans daarop neemt toe.

Iets minder weerstand, dus omvormer hoeft minder moeite te doen, de spanning te verhogen.

Hang de omvormer zo dicht mogelijk bij de panelen.

De DC-bekabeling is 4mm2, en is in 99.99% van de gevallen een prima doorsnede om de afstand te overbruggen tussen panelen en omvormer.