Wat is een MPPT en hoe werkt Maximum Power Point Tracking?

Of het nu gaat om een grootschalige zonne-installatie of een compacte balkoncentrale, iedereen die geïnteresseerd is in zonne-energie en de mogelijkheden om elektriciteit op te wekken uit zonlicht, komt vroeg of laat onvermijdelijk de term of afkorting MPPT tegen. Maar wat gaat er schuil achter deze term en waarom is hij zo belangrijk bij de productie van zonne-energie? Kort gezegd is Maximum Power Point Tracking een onderdeel van de omvormer en bepalend voor de hoeveelheid zonne-energie die uiteindelijk kan worden opgewekt.

Wat is MPPT (Maximum Power Point Tracking)?

De term "Maximum Power Point" (afgekort MPP) verwijst naar het punt waarop een zonne-installatie haar hoogste, d.w.z. maximale vermogen bereikt. Om dit punt te bepalen, moet rekening worden gehouden met het product van de stroom I en de spanning U in het zonnepaneel. Het MPP wordt door verschillende factoren beïnvloed. Het gaat bijvoorbeeld om temperatuurschommelingen of schaduwen die door omringende objecten (zoals huizen of bomen) op de modules worden geworpen. Belangrijk om te weten: wanneer de lichtinval toeneemt, stijgt de stroom I, terwijl de spanning U tegelijkertijd daalt als gevolg van de stijgende temperatuur.

Precies hier komt het volgen van het maximale vermogenspunt (MPPT) om de hoek kijken. Maximum Power Point Tracking (MPP Tracking) wordt gebruikt om ondanks deze externe invloeden het maximale vermogen van de zonne-installatie te bereiken. Zo kan de installatie continu werken op het punt waar het verschil in vermogen tussen stroom en spanning het grootst is. MPP Tracking is dus niets anders dan een voortdurende zoektocht naar continue vermogensmaximalisatie.

Wat is het verschil tussen MPPT en PWM?

Een (zonne-)laadregelaar wordt gebruikt tussen bijvoorbeeld een zonne-installatie of fotovoltaïsche modules en de accu en heeft als doel overbelasting te voorkomen. Er zijn echter bijzonderheden, daarom wordt er onderscheid gemaakt tussen PWM-regelaars en MPPT-regelaars.

Een PWM-regelaar (pulsbreedtemodulatie) maakt een directe verbinding tussen de zonne-installatie en de accu mogelijk, zodat de spanning van de zonne-installatie bijna tot de spanning van de gebruikte accu wordt verlaagd. De laadstroom komt overeen met de stroom van de zonnepaneel en alleen de stroom en spanning worden geregeld om overbelasting van de accu te voorkomen.

Dit is niet het geval bij een MPPT-laadregelaar, die zijn ingangsspanning optimaliseert om het maximale vermogen van het zonnestelsel te benutten. Dit proces wordt "maximum power point tracking" (MPPT) genoemd. De genoemde ingangsspanning is hoger dan de accuspanning, daarom zet de regelaar deze om. Tijdens dit proces gaat echter geen vermogen verloren, want voor elke volt die van de spanning van de zonnepaneel wordt afgetrokken om de accuspanning te bereiken, neemt de laadstroom evenredig toe. De MPPT-regelaar is dus efficiënter dan de eerder genoemde PWM-regelaar.

Hoe werkt Maximum Power Point Tracking (MPPT)?

Er worden verschillende technische processen gebruikt om het optimale en maximale vermogenspunt te bereiken. Een van de mogelijkheden is het zogenaamde schaduwbeheer of schaduwmanagement, waarbij de volledige karakteristieke curve van de zonnegenerator met intervallen van vijf tot tien minuten wordt doorlopen om het maximale vermogenspunt te vinden.

Een andere methode is de zogenaamde spanningsverhoging, waarbij de spanning van de zonnecel geleidelijk en continu vanaf nul wordt verhoogd in een soort zoektocht. Als met deze procedure het maximale vermogen wordt bereikt, daalt het vermogen weer. Dit omslagpunt dient dan als signaal of annuleringscriterium voor de zoektocht. Zelfs als de stralingsomstandigheden veranderen, is het altijd mogelijk om op maximaal vermogen te werken.

Bij de belastingsstapmethode wordt de belasting van de zonnecel (de zogenaamde belastingsstap) periodiek in een bepaalde richting gewijzigd. Vervolgens wordt het uitgangsvermogen van de zonnecel gemeten. Als het gemeten vermogen hoger is dan dat van de vorige periode, wordt de zoekrichting gehandhaafd en wordt de volgende belastingsstap uitgevoerd. Zodra het gemeten vermogen echter weer lager is, wordt de zoekrichting gewijzigd en worden de belastingssprongen opnieuw in de tegenovergestelde richting uitgevoerd.

Er bestaat ook de methode van de toename van de geleiding, waarbij het maximale vermogen wordt bepaald aan de hand van het differentieel en de specifieke geleiding van de zonnecel. Hier geldt de volgende regel: als de verandering in het uitgangsvermogen ten opzichte van de verandering in spanning nul is, is het maximale vermogenspunt bereikt.

De methode van constante spanning maakt gebruik van de relatie tussen de open-circuitspanning van een zonnecel en de spanning waarbij de cel zijn maximale vermogen bereikt, omdat de optimale laadspanning kan worden afgeleid uit de open-circuitspanning. De open-circuitspanning wordt periodiek gemeten door de belasting kortstondig van de zonnecel los te koppelen. De regelaar gebruikt vervolgens de gemeten spanning om de ideale belasting te bepalen en stelt deze in wanneer de belasting weer wordt aangesloten.

Ten slotte is er de temperatuurmethode, waarbij de open-circuitspanning wordt geschat door de temperatuur op de zonnepaneel te meten met behulp van een algoritme.

MPPT & plug-and-play-zonne-energieset: waar moet ik op letten?

De meeste plug-and-play-zonnepanelenkits zijn uitgerust met een of meerdere MPP-trackers. Ook hier, net als bij elke andere zonne-installatie, zorgt de MPPT-technologie ervoor dat het maximale vermogen van de zonnepanelenkit wordt bereikt door deze te bewaken en te regelen. De plug-and-play-zonne-installatie wordt ook blootgesteld aan wisselende temperaturen, weersomstandigheden en andere omstandigheden.

Dankzij de MPPT-technologie kan de omvormer zich flexibel aanpassen aan deze variabele omstandigheden, waardoor te allen tijde optimale prestaties worden gegarandeerd. Dit is van cruciaal belang om de efficiëntie van het systeem te waarborgen.

Bij de meeste plug-and-play-zonnepanelsets kunnen één of twee modules via MPPT worden aangesloten. Het is daarom belangrijk om ervoor te zorgen dat er voldoende MPP-trackers beschikbaar zijn, afhankelijk van het gewenste modulatieplan.

Zendure SolarFlow 2400 Pro: hoeveel MPPT?

De Zendure SolarFlow 2400 Pro is een alles-in-één systeem voor de opslag van zonne-energie (met geïntegreerde batterij en micro-omvormer) dat rechtstreeks op plug-and-play zonnepanelen kan worden aangesloten om zonne-energie op te slaan. Aangezien het specifiek is ontworpen voor gebruik in combinatie met plug-and-play zonnepanelen, is het vaak belangrijk om te weten hoeveel MPP-trackers het heeft om de productie van uw zonne-installatie beter te kunnen voorspellen.

De Zendure SolarFlow 2400 Pro is uitgerust met 4 MPPT's van 3000 W, ofwel 750 W per MPPT. Hij kan 8 zonnepanelen aansturen voor een efficiënte energieproductie.

Dit zijn de belangrijkste kenmerken van de Zendure SolarFlow 2400 Pro:

• • Modulaire batterijen met een capaciteit van 2,4 kWh tot 16,8 kWh, uitbreidbaar naargelang de evoluerende behoeften van het huishouden
• • Vier MPPT's van 3000 W, waarmee tot 8 panelen kunnen worden aangesloten, waardoor de efficiëntie van de elektriciteitsproductie wordt gemaximaliseerd
• • Plug & play-ontwerp, eenvoudig te installeren en ideaal voor huurwoningen, appartementen en studio's.
• • 800 W standaard, maximaal 2400 W bidirectioneel wisselstroomvermogen (ingrijpen door een professional vereist), zodat uw huis altijd van stroom wordt voorzien.
• • Realtime monitoring en controle via de Zendure-app

🚀 Ontdek Zendure SolarFlow 2400 Pro

Wanneer is het de moeite waard om een MPPT-laadregelaar te gebruiken?

Een andere veelgestelde vraag is of de aanschaf van een omvormer of een bijbehorende laadregelaar de moeite waard is. Een MPPT-tracker is namelijk ook duurder in aanschaf. Het is echter duidelijk dat fotovoltaïsche systemen met een MPPT in dit land tot 30% meer energie leveren, omdat er minder stroomverlies is. Wie geen MPPT gebruikt, moet doorgaans veel grotere zonnepanelen gebruiken om hetzelfde rendement te behalen.

De volgende criteria helpen bij het nemen van de beslissing om een MPPT-regelaar te gebruiken:

• • Temperaturen onder 10 of boven 35 graden Celsius
• • Met regelmatige gedeeltelijke schaduw
• • Met weinig licht door bewolking of mist
• • Is er een hogere spanning nodig voor bijvoorbeeld LiFePo4-accu's

Als een of meer van deze vragen positief beantwoord kunnen worden, is het zeer waarschijnlijk dat het gebruik van een MPPT zinvol en economisch is.

Wat zijn de voordelen van MPP-trackers?

1. Maximaal energierendement: Het belangrijkste voordeel van MPPT is dat het de energieproductie van zonnepanelen maximaliseert, ongeacht de externe omstandigheden zoals temperatuur en lichtintensiteit.
2. Langere levensduur van de accu's: Een MPPT-laadregelaar voorkomt dat accu's over- of onderladen worden door de spanning en stroom voortdurend aan te passen voor een optimale lading. Dit voorkomt schade door onjuiste laadprocessen en verlengt de levensduur van de accucellen.
3. Financiële rentabiliteit: Door de energie-efficiëntie te optimaliseren en te maximaliseren, kan meer elektriciteit worden geproduceerd die door de klant kan worden gebruikt of aan het net kan worden geleverd. In beide gevallen wordt de terugverdientijd van het zonnestelsel verkort en wordt de investering in zonne-energie aantrekkelijker en financieel rendabeler.
4. Vermindering van energieverlies: Door de hoge spanning van de module efficiënt om te zetten in de lagere spanning van de batterij, vermindert de MPPT-laadregelaar het energieverlies dat kan optreden tijdens de energieoverdracht.

Hoeveel MPPT's heb ik nodig voor mijn zonne-installatie?

Er is geen vast aantal MPPT's dat moet worden gebruikt. Het vereiste aantal hangt af van de bestaande fotovoltaïsche modules en het type omvormer. Dit laatste verschilt voornamelijk tussen modules of micro-omvormers en zogenaamde "string"-omvormers. Terwijl micro-omvormers doorgaans één of twee modules per MPPT meten, is de MPPT van een stringomvormer bedoeld voor de hele keten, d.w.z. voor alle fotovoltaïsche modules die op de betreffende string zijn aangesloten.

Het is belangrijk op te merken dat stringomvormers minder MPPT's nodig hebben en dus goedkoper zijn in aanschaf, maar dat ze minder krachtig kunnen zijn. Een MPP-tracker is altijd gericht op de zwakste PV-module in een keten. Als een van de zonnepanelen volledig of gedeeltelijk in de schaduw ligt, kan dit een negatief effect hebben op andere, minder beschaduwde modules die in feite meer energie zouden kunnen leveren.

Ook goed om te weten: elke MPPT-string heeft een maximaal vermogen. Dit betekent dat ook het aantal modules beperkt is.

Voor plug & play-zonne-energiesets en andere insteekbare zonne-energiesystemen heeft de micro-omvormervariant zich dan ook al lang doorgezet. Per omvormer worden één of twee modules aangesloten en afhankelijk van het model zijn er ook één of twee MPP-trackers beschikbaar.

Conslusie

Tegenwoordig zijn MPP-trackers in bijna alle zonne-energiesystemen te vinden. In veel micro-omvormers zijn deze MPP-trackers al op moduleniveau geïnstalleerd. Dit betekent dat er één micro-omvormer per fotovoltaïsche module is. Dit garandeert maximale efficiëntie en prestaties. Stringomvormers kunnen echter ook voordelen bieden, met name vanwege hun lage kosten.

FAQ

Wat is een zonneregelaar (en in het bijzonder een MPPT)?

Een zonneregelaar, ook wel laadregelaar genoemd, is een apparaat dat tussen de fotovoltaïsche panelen en de batterij van een zonne-installatie wordt geplaatst. Het heeft als taak de batterij te beschermen (tegen overbelasting, overmatige ontlading of polariteitsfouten) en het laden ervan te optimaliseren door de spanning en stroom van de panelen aan te passen. Er bestaan twee technologieën: PWM, eenvoudig en economisch, geschikt voor kleine installaties, en MPPT, geavanceerder, in staat om continu het maximale vermogenspunt van de panelen te identificeren om een optimaal energierendement te behalen.

Hoe kies ik een MPPT-regelaar die geschikt is voor mijn zonnepanelen en accu?

Om een MPPT-regelaar te kiezen die geschikt is voor uw zonnepanelen en accu, moet u eerst controleren of deze compatibel is met de nominale spanning van de accu. Controleer vervolgens of de maximale ingangsspanning van de regelaar hoger is dan de totale spanning van de in serie geschakelde panelen, rekening houdend met de spanningsstijging bij koud weer. Ten slotte moet de regelaar een maximale laadstroom kunnen verdragen die voldoende is om het totale vermogen van uw panelen op te nemen, om een efficiënte en veilige lading van het systeem te garanderen.

Wat is het verschil tussen een laadregelaar en een MPPT-regelaar?

Het verschil tussen een klassieke laadregelaar en een MPPT-regelaar zit hem vooral in de gebruikte technologie en het rendement. Een standaard laadregelaar, meestal van het type PWM, past alleen de spanning van de panelen aan die van de batterij aan, met een beperkte optimalisatie. Een MPPT-regelaar daarentegen maakt gebruik van geavanceerdere technologie die voortdurend het maximale vermogenspunt van de panelen detecteert om meer energie te halen en de efficiëntie van de installatie aanzienlijk te verbeteren.