voor wijkbewoners
MPP tracking

Wat is MPP-tracking

MMP staat voor Maximum Power Point. Op deze pagina gaan we de werking van een MPP-tracker in de omvormer proberen uit de leggen. In het kort komt het er op neer dat een MMP-tracker gedurende de dag het maximale resultaat uit uw PV-systeem haalt. “Moet ik dit weten?” kun je je afvragen. Op zich niet, maar als het aan te schaffen systeem een complex legplan heeft, met meer strings die op de omvormer moeten worden aangesloten (en in verschillende omstandigheden liggen), is het wel handig om te weten dat je niet de goedkoopste omvormer uit de offerte moet nemen maar de omvormer die voor elke string apart een MPP-tracker heeft. En dan nog liefst een MPP-tracker die kan anticiperen op schaduwwerking. “Je gaat het pas zien als je het doorhebt”, zoals Johan Cruijff het onder woorden bracht.

Spanning en stroom

Een omvormer heeft altijd één of meer MPP-trackers. Een MPP-tracker is feitelijk software die steeds bezig is met het vinden van de ideale spanning waarbij het maximale vermogen uit de (string) zonnepanelen kan worden gehaald. Eem micro-omvormer doet dit dus per individueel paneel.

Als er (zon)licht op een zonnepaneel valt ontstaat er een spanningsverschil tussen de P-laag en de N-laag van de zonnecellen, op deze pagina hebben we dit uitgelegd. Eén zonnepaneel bouwt dan een zogenaamde openklemspanning (Voc) op van enkele tientallen Volt. In een string panelen kan de spanning oplopen tot enkele honderden Volt. Er ontstaat pas stroom als het circuit gesloten is, dat wil zeggen als de zonnepanelen (via de string) worden aangesloten op de omvormer. De hoeveelheid energie die daarbij ontstaat drukken we uit in vermogen. Het vermogen in Watt is het product van de spanning (Volt) en stroom (Ampère), dus de formule: P = V x A. In plaats van A (Ampère) wordt in de internationale notatie ook wel de letter I (Intensity) gebruikt (P = V x I). De P staat voor Power.

Hoe kan een MPP tracker meer energie uit de zonnepanelen halen?

Een zonnepaneel zal verschillende niveau’s van spanning opbouwen, afhankelijk van de omstandigheden. Daarbij speelt een rol:

  • hoeveel licht valt er op het paneel (hoeveelheid instraling, globaal of diffuus)
  • de kwaliteit van het materiaal (van de P- en N-laag) om elektronen van de P-laag naar de N-laag te duwen (m.a.w. hoeveel kan de Voc worden, de openklemspanning)
  • de temperatuur van het paneel, hoe warmer hoe slechter het rendement

De omstandigheden veranderen steeds, dus ook het de spanning (Voltage) zal steeds fluctueren. In de datasheet, waarin de technische eigenschappen van een zonnepaneel staan, staan ook altijd de IV curve:

IV curve
De rode lijn is de IV curve van het paneel

Hoe moet je deze grafiek lezen: de blauwe lijn geeft aan dat bij 30 Volt het paneel ongeveer 6,2 Ampère geeft. De groene lijn toont het Voltage van 35 Volt dat correspondeert met 5 Ampère. Deze lijnen zijn ingetekend om de curve uit te leggen, ze hebben verder geen betekenis. Uitgaande van de hiervoor genoemde formule P = V x A, wil je dat het vermogen P zo hoog mogelijk wordt. De omvormer kan de spanning een beetje variëren rondom de maximale spanning van een zonnepaneel. En als je aldus over de rode lijn beweegt (dus iets meer of minder Voltage) is er op de rode lijn een punt waarbij de corresponderende hoeveelheid stroom (uitgedrukt in A) hoger is dan ergens anders op de curve.

Opzoeken van Maximum Power Point

In het voorbeeld hiervoor zal het MPP ergens liggen tussen de punten waarop de groene en blauwe lijn de rode lijn raken. De software van de MPP-tracker forceert het spanningsniveau dusdanig, dat er zoveel mogelijk Power wordt gegenereerd. Dit is een continue proces, omdat ook de omstandigheden steeds veranderen. De instraling (wolk voor de zon) fluctueert steeds en ook de temperatuur kan schommelen. Dat betekent dat de MPP-tracker steeds aan het werk is en liefst ook steeds zo snel mogelijk de spanning moet aanpassen.

IV curve en MPP
De MPP tracker is continue aan het werk

Ter illustratie hierboven een voorbeeld met 5 verschillende curves, gerelateerd aan 5 verschillende instralingniveau’s, in de praktijk zullen er oneindig veel curves voorkomen. Bovenop de IV-curves (lichte en dunnere lijnen) zijn de ‘Power’ curves gepositioneerd. De blauwe lijn geeft de situatie weer bij zonnig weer (1000 Watt instraling per m2): de IV curve begint bij vanaf 8,3 A, de MPP-tracker bepaalt het MPP op de lijn van 30 Volt (de Powercurve geeft dus de waarde A x V dus zit altijd boven de IV-curve, en zal in dit geval rond de 9 A aan stroom geven:). Is de instraling echter maar 200 Watt/m2 (de paarse lijn) ligt het MPP een stuk lager.

De elektronica en de software in een moderne omvormer zijn erg geavanceerd. Een kwalitatief goede omvormer met een goede en snelle MPP-tracker kan wel tot 1% van het theoretische maximum halen.

Een MPP-tracker kan maar één string bedienen. Zit er maar één MPP-tracker in de omvormer en worden er meer strings op aan gesloten, zal de minst presterende string bepalen hoe de MPP-tracker het Maximum Power Point kan vinden. Dat is niet erg zo lang de (prestatie van de) strings maar overeenkomen. Liggen de strings in andere omstandigheden, dan is het zinvol om een omvormer met meer MPP-trackers te nemen (één tracker per string).

Wat doet een MPP-tracker bij schaduw?

Een goede MPP-tracker in de omvormer bewijst zijn waarde pas echt bij schaduw. De IV garfiek volgt natuurlijk in de praktijk niet netjes de curve. In geval van schaduw zakt de instraling terwijl de MPP-tracker nog het MPP aan het bepalen is.

Schaduw MPP

Een minder geavanceerde (goedkope) omvormer zal de spanning gaan opvoeren en bij ongeveer 170 Volt kunnen denken dat hij het MPP (hoogste punt) bereikt heeft omdat het vermogen zakt. Dit is niet correct want het vermogen gaat later weer stijgen. Een goede omvormer zal het gehele gebied waarin de IV-curve valt, analyseren en daarna de MPP bepalen.

Bij schaduwwerking spelen ook de bypass-diodes een rol. Doordat de omvormer met de MPP-tracker de spanning kan verhogen, wordt de spanning op een paneel ook hoger dan wat het paneel zelf genereert en zal de stroom zijn weg gaan zoeken via de diodes. De ‘knijpende’ werking van een beschaduwd paneel wordt daarmee opgeheven.

Een MPP curve berekenen kost tijd (en energie, de elektronica verbruikt ook meer naar gelang deze harder moet werken). Minder geavanceerde goedkope omvormers doen hier langer over en kunnen minder adequaat reageren. Op jaarbasis kan dit betekenen dat je minder opbrengst hebt. Soms wel 10% minder.