MPP trackers in fotovoltaïsche systemen bepalen het zogenaamde “maximum power point” (MPP). Op die manier houd je het vermogen op een constant hoog niveau en verhoog je dus het rendement van een PV-systeem, zelfs bij veranderende zonnestraling of omgevingstemperatuur. Lees hier meer over hoe MPP trackers werken.
De MPP-tracker in het zonnestroominstallatie: waar is dat goed voor?
Een zonnestroominstallatie is onderhevig aan schommelingen in stroom en spanning. Zonder compensatie zou de opbrengst van het systeem tekort schieten. Daarom worden MPP-trackers gebruikt: om het punt te bepalen waarop een PV-systeem ondanks dergelijke schommelingen de grootst mogelijke opbrengst kan produceren en om de bijbehorende omstandigheden te creëren. Lees hier meer over hoe het werkt.
Wat is precies een MPP-tracker?
De afkorting “MPP” staat voor “Maximum Power Point”. Om een PV-systeem het best mogelijke vermogen en dus de hoogst mogelijke elektriciteitsopbrengst te laten leveren, wordt altijd gemikt op het MPP. Daartoe controleert de MPP-tracker voortdurend de hoeveelheid elektriciteit die door de zonnepanelen wordt opgewekt en berekent hij voortdurend het MPP. De MPP tracker in het PV-systeem regelt dan de belastingsweerstand om het optimale rendement te bereiken.
Bij netgekoppelde PV-systemen is de MPP-tracker gewoonlijk ingebouwd in de omvormer voor zonne-energie, zodat hij niet extra geïnstalleerd hoeft te worden. Voor autonome zonnesystemen daarentegen is het zinvol een laadregelaar te gebruiken – in dit geval kan naast de PWM-laadregelaar een MPPT-laadregelaar worden overwogen.
Zo reageert de MPP-tracker op schommelingen in het maximumvermogenspunt
Het vermogen dat een zonnestroominstallatie kan produceren komt overeen met het product van de stroom (I) en de spanning (U). Deze zijn echter aan schommelingen onderhevig. Bij hogere zonnestraling neemt de stroomsterkte toe, wat in principe een hoger vermogen van het systeem mogelijk maakt. Maar tegelijkertijd worden de zonnepanelen warm en de afzonderlijke zonnecellen warm. Hierdoor daalt de spanning. Dit kan leiden tot een situatie waarin, ondanks hoge zonne-instraling, niet het optimale vermogen wordt bereikt vanwege de spanningsval.
Dit is waar de MPP-tracker om de hoek komt kijken: op basis van de stroomsterkte en -spanning bepaalt hij precies waar het punt van het grootste vermogen zich bevindt en past hij de verhouding tussen ingangs- en uitgangsspanning aan, zodat het PV-systeem zo efficiënt mogelijk werkt – d.w.z. het beste rendement behaalt. Daartoe regelt de MPP-tracker in het PV-systeem de spanning in de modules met behulp van de belastingsweerstand. De ingangsspanning is de spanning in gelijkstroom, terwijl de uitgangsspanning de spanning in wisselstroom is die de omvormer afgeeft.
Ontwerp en functie van de MPP-tracker
Bij fotovoltaïsche energie is een MPP-tracker meestal uitgerust met een microcontroller – dat is het geval bij bijna alle moderne omvormers en laadregelaars. Deze microcontroller neemt de zogenaamde “adaptieve besturing” over, d.w.z. hij past zich voortdurend aan de actuele omstandigheden aan. Op basis van de beschikbare informatie over stroom en spanning schakelt de microcontroller de omvormer in of uit en regelt zo de in- en uitgangsspanning.
De beslissing om de omvormer in of uit te schakelen is gebaseerd op een setpoint. Als de MPP-tracker een aanpassing doet, wordt het resultaat onmiddellijk gecontroleerd: Als het vermogen daardoor toeneemt, wordt de aanpassing in dezelfde richting voortgezet – tot het vermogen niet meer verbetert. Op dit punt is het maximale vermogenspunt bereikt en de MPP-tracker past nu het setpoint in tegengestelde richting aan tot het MPP weer wordt gevonden.
Deze constante aanpassing gebeurt via software met een specifiek algoritme. Zo wordt een zonnepaneel of een string van meerdere modules zo lang en zo dicht mogelijk bij het MPP gebruikt – en neemt de opbrengst van zonnestroom toe.
Deze methoden gebruiken MPP-trackers om fotovoltaïsche energie efficiënt te maken.
De volgende drie methoden zijn verschillende benaderingen, maar hebben hetzelfde doel: het rendement van een PV-systeem zo hoog mogelijk houden.
- Spanningsverhogingsmethode: Bij deze methode wordt de spanning in de zonnepanelen geleidelijk verhoogd met behulp van de MPP-tracker. Zodra er een vermogensdaling optreedt, d.w.z. het MPP wordt overschreden, wordt de spanning weer verlaagd.
- Laadstapprocedure: Bij deze methode verandert de regelaar de belasting van de zonnecellen met kleine tussenpozen. Deze kleine intervallen worden “belastingssprongen” genoemd. Vervolgens wordt het bereikte vermogen gemeten. Als dit hoger is dan voorheen, wordt de belasting weer in dezelfde richting aangepast tot het gemeten vermogen lager is – dan wordt de belasting verlaagd tot er weer een daling van het vermogen is. Deze procedure maakt echter slechts een benadering van het MPP mogelijk.
- Schaduwbeheer: Deze procedure is een extra functie die dient om het globale MPP te vinden in een reeks modules. Dit is vooral belangrijk als sommige modules in de schaduw liggen. Zonder schaduwbeheer zou een MPP-tracker hoogstwaarschijnlijk alleen een lokaal MPP vinden, hoewel een verdere toename van het vermogen voor de hele string kan worden bereikt. Tegenwoordig zijn moderne omvormers meestal al uitgerust met een optie voor schaduwbeheer. Dit vervangt echter niet het continu volgen van de MPP.
Om op te merken: Een MPP-tracker kan nooit meer dan een maximaal vermogenspunt bepalen. Dit is vooral ongunstig in het geval van frequente gedeeltelijke beschaduwing, omdat – zoals reeds beschreven in het schaduwbeheer – verdere en goedkopere MPP’s beschikbaar zouden kunnen zijn. In dat geval kan het de moeite waard zijn om te investeren in omvormers met twee of drie MPP trackers die meerdere Maximum Power Points kunnen bepalen. Ze zijn verkrijgbaar onder de benamingen “2-MPP Tracker” of “3-MPP Tracker”.
