Zoals voor veel installaties geldt, is ook een PV-systeem zo sterk als zijn zwakste schakel. Een schakel die zeker niet over het hoofd gezien mag worden is de kabel tussen de omvormer en de meterkast. Het verkeerd dimensioneren van deze kabel kan immers leiden tot opbrengstverlies, defecte apparatuur of in het ergste geval kortsluiting of brand.
Een PV systeem wekt energie op die wordt geleverd aan het elektriciteitsnet, wanneer deze niet direct ter plekke verbruikt wordt. Maar als de kabel waarmee de omvormer op het net wordt aangesloten niet voldoende capaciteit heeft, zal de omvormer de opgewekte energie niet kunnen leveren met verlies van opbrengst als gevolg. De omvormer functioneert dan niet meer optimaal en het gehele systeem wordt minder efficiënt.
De omvormer heeft ook altijd een iets hogere spanning dan het net waarop deze wordt aangesloten, zodat de opgewekte elektriciteit naar het net stroomt. Deze spanning stijgt als de kabels niet goed gedimensioneerd zijn. Er zit echter een maximum aan deze spanning; de Nederlandse normen op dit vlak schrijven 253V voor, om ervoor te zorgen dat apparaten die op hetzelfde net worden aangesloten niet beschadigd raken.
Daarnaast zullen de kabels warmte genereren wanneer deze te zwaar belast worden, wat in het uiterste geval kan leiden tot brand of kortsluiting. Zeker wanneer meerdere kabels dicht op elkaar geïnstalleerd zijn is dit een risico.
Naast het kiezen van de correcte waarden voor de zekeringen en automaten, is het daarom belangrijk dat voor de aanleg gekeken wordt of alle kabels geschikt zijn voor teruglevering van de stroom. Om bovenstaande risico’s zoveel mogelijk te vermijden, wordt uitgegaan van een maximaal spanningsverlies in de kabel tussen de omvormer en de meterkast van 1%. In het geval van een netaansluiting van 230V wordt dat dus 2,3V.
Hoe brengen we dit in praktijk?
Om dit te illustreren nemen we als voorbeeld een 1000W omvormer. Bij maximaal vermogen en een spanning van 230 V, levert de omvormer een stroom van: 1000 W/230 V = 4,35 A.
Als we een kabel van 2 x 2,5 mm² willen toepassen, wat is dan de maximale lengte van deze kabel waarbij het spanningsverlies onder de 1%, ofwel 2,30V blijft?
Op basis van stroom en spanning kunnen we de maximale weerstand berekenen voor deze kabel. Deze bedraagt in dit geval: R = V / I = 2,30 / 4,35 = 0,53 Ω
Voor een enkele ader in de kabel mag de weerstand dus niet hoger zijn dan 0,53 / 2 = 0,265 Ω. De formule om de weerstand van een kabel met een bepaalde lengte, dikte en materiaal te berekenen is als volgt: R = L x ⍴ / A. Hieruit kunnen we afleiden dat L = R x A / ⍴ = 0,265 x 2,5 / 0,0175 = 37,85 m.
Als je het verlies in de kabel wilt verlagen, of als de lengte tussen de omvormer en de netaansluiting groter is dan 37,85 meter, moet er dus een dikkere kabel aangesloten worden.
Meer voorbeelden
In de volgende tabel is de maximale lengte kabel berekend voor een aantal verschillende omvormers en kabeldiameters. Ook hier gaan we uit van een netspanning van 230V en een maximaal spanningsverlies van 1%.
In deze tabel is duidelijk het gunstige effect van de toepassing van een 3-fase omvormer te zien. Bij hetzelfde vermogen van 5kW is de stroom immers over drie fasen verdeeld. Een lagere stroom betekent minder spanningsverlies, waardoor je een dunner kabel toe kunt passen, of met dezelfde kabeldiameter langere lengtes kunt overbruggen.
Meer informatie nodig?
Bovenstaande berekeningen zijn bedoeld als leidraad om inzicht te geven in het dimensioneren van de AC-bekabeling in een PV-systeem. In individuele gevallen kunnen berekeningen anders uitvallen of worden er andere eisen aan de bekabeling gesteld. We raden je van harte aan hier bij het ontwerpen van een PV systeem aandacht aan te besteden, want een goede voorbereiding kan hoge kosten achteraf voorkomen. Je kunt natuurlijk altijd contact opnemen met Autarco voor advies en suggesties op dit vlak.