Het belang van nauwkeurige monitoring

In het offertestadium is door de installateur/EPC’er een jaarlijkse productie voorgeschoteld. Zolang deze (bijna) gehaald wordt zijn er weinig mensen die zich druk maken om de productie van hun zonnepanelen. Het behalen van de verwachte productie betekent niet dat u geen risico loopt of geld op tafel laat liggen.

Nu de projecten op de Nederlands markt steeds groter worden en vaker door derden gefinancierd, gaat monitoring en asset management een belangrijke rol spelen. Het kiezen van de juiste KPI’s is hierbij essentieel.

In het landschap van grote installaties zijn Performance Ratio (PR) en Energy Performance Index (EPI) veelgebruikte indicatoren van de prestaties van zonnecentrales.

Deze indicatoren geven een beeld van hoe de installatie presteert ten opzichte van wat je mag verwachten op basis van de daadwerkelijke instraling van de zon. Het kan zijn dat de productie in kWh hoger was dan verwacht in het financiële model, maar er toch technische problemen in de installatie zijn. De opbrengsten welke installateurs voorschotelen zijn veelal gebaseerd op meerjarige gemiddelden van zoninstraling. Deze data kan van verschillende bronnen komen, welke voor dezelfde locatie soms wel 10% uit elkaar kunnen liggen.

In een jaar waar de instraling circa 10% hoger ligt dan het meerjarig gemiddelde, mag het niet zo zijn dat uw installatie slechts 2% beter presteert. In dit geval kunnen we zelf spreken van ernstige onderproductie, welke binnen de garantie van installateurs horen te vallen.

3 cijfers achter de komma

Mensen hebben de neiging om iets wat op papier of een scherm staat voor waarheid aan te nemen. Wanneer er drie cijfers achter de komma staan hebben we het gevoel dat we zeer nauwkeurige data hebben. Binnen ons asset management team proberen we onszelf regelmatig een spiegel voor te houden en goed in de gaten te houden wat onzekerheden zijn. Meetonzekerheden van omvormers en brutoproductiemeters lopen uiteen van 0.5% tot wel 5%. Het is goed om dit in het achterhoofd te houden wanneer er conclusies op basis van data worden getrokken.

Nu we inzichtelijk hebben dat de onzekerheden in de instraling en metingen zeer groot zijn, is het bijna onmogelijk om op basis van monitoring te beoordelen of een installatie naar behoren produceert.

Definitie van Performance Ratio

Inmiddels ben ik enkele tientallen definities van PR tegengekomen. De belangrijkste kenmerken van PR zijn:

  • PR representeert de ratio tussen gerealiseerde en theoretisch mogelijke energieopbrengst
  • PR is onafhankelijk van de oriëntatie van de modules
  • PR is een belangrijke indicator om het rendement van de installatie te bepalen en trends in de prestaties te herkennen
  • Een belangrijke indicator om verschillende plants met elkaar te vergelijken
  • De prestatiewinst van onderhoudsinterventies zoals het schoonmaken van panelen worden duidelijk

De internationale norm IEC 61724-1 is een goede basis voor een definitie van PR.

PR formule zoals beschreven in IEC 61724-1
Moduletemperatuur en PR

Het is van belang om op te merken dat er in bovenstaande formule een correctiefactor zit voor de module-temperatuur, welke sterk van invloed is op de prestaties van de PV panelen. Wanneer een polykristallijn zonnepaneel opwarmt wordt deze ongeveer 0.5% per °C minder efficiënt. Het niet inachtnemen van deze opwarming geeft dus een onnauwkeurige PR waarde. Net als bij pyranometers, is het installeren van temperatuursensoren en de daarvoor benodigde dataloggers op kleine projecten relatief kostbaar.

Op basis van de ruim 150 projecten welke wij monitoren, zien we in veel gevallen dat er geen temperatuursensoren zijn geplaatst en slechts in beperkte gevallen instralingssensoren. Dit kan zorgen voor een afwijking in de PR van meer dan 10%, waardoor de PR in feite niet bruikbaar is.

Bronnen van instralingsdata

Om tot een nauwkeurige performance ratio te komen is het essentieel om goede instralingsdata te verzamelen. Hiervoor kan gebruik gemaakt worden van referentiecellen, pyranometers of satellietdata. Pyranometers worden geleverd door bedrijven als Kipp en Zonen en Hukseflux. Pyranometers van deze leveranciers bieden toegang tot zeer nauwkeurige instralingsdata, maar hebben als nadeel dat ze kostbaar zijn en onderhouden dienen te worden. Met name op kleine en middelgrote projecten kunnen deze kosten relatief hoog uitvallen.

Nauwkeurigheid van satellietdata

Een interessant alternatief voor het lokaal meten van instraling is het gebruik van satellietdata. Diverse monitoringplatforms bieden toegang tot satellietdata. Lionpeak heeft verschillende bronnen van satellietdata naast sensordata gelegd en geanalyseerd. Het verschil tussen gangbare bronnen als PVGIS en een betaalde dienst voor satellietdata laat zien dat deze over 2016 respectievelijk 5.38% en 2.07% afwijken ten opzichte van het jaargemiddelde van een negental KNMI weerstations. Deze onnauwkeurigheden kunnen een zeer grote impact hebben op het financiele success van uw PV project.

Oplossingen voor middelgrote installaties

In veel gevallen is het gebrek aan meetdata simpelweg te wijten aan de onvolwassenheid van de Nederlandse markt en de relatief hoge kosten van sensoren bij kleine projecten. In veel gevallen moeten we dus werken met relatief onnauwkeurige satellietdata en geen meetwaarden van de module-temperatuur.

Naast het installeren van sensoren richt Lionpeak zich op het interpoleren van data uit verschillende projecten en meetstations, hiermee hebben we inmiddels een meetnauwkeurigheid gehaald welke groter is dan vrijwel alle bestaande, vaak kostbare, satelliet bronnen.

Het gebruik van openbare data van het KNMI vergroot de nauwkeurigheid van de instralingsdata sterkt. KNMI onderhoudt haar instralingssensoren goed en voldoet aan de hoogste standaarden voor het monitoren van weerdata. Door de data te interpoleren van diverse stations zijn we in staat om voor heel Nederland nauwkeurige instralingsdata te leveren welke gebruikt kan worden voor het maken van simulatiemodellen en het bepalen van de PR van PV installaties.

Op dit moment zijn we bij Lionpeak druk bezig de mogelijkheden om deze interpolatie ook toe te passen op module-temperaturen van diverse projecten in ons portfolio.