Hoe sluit ik zonnepanelen aan op de meterkast?

Op een zonnige middag in mei valt de omvormer uit, terwijl die van de buren gewoon doordraait. Netbeheer Nederland heeft daar zelf een vuistregel voor: hebben de buren met zonnepanelen geen last, dan zit het probleem waarschijnlijk in je eigen installatie. Vaak is dat geen defect, maar een keuze die bij het aansluiten is gemaakt: een te dunne kabel naar de zolder, de verkeerde fase of een aardlek die niet bij de omvormer past.

Zonnepanelen aansluiten op de meterkast wordt meestal samengevat als "een vrije groep met een aardlekautomaat". Dat klopt, maar het is de helft van het verhaal. De groep moet van de omvormer alleen zijn, het type aardlek hangt af van wat de fabrikant van de omvormer verklaart, en de kabel moet dik genoeg zijn om de spanning bij de omvormer onder de 253 volt te houden. Bij een 1-fase omvormer op een 3-fase aansluiting maakt zelfs de keuze van de fase uit.

De eisen komen uit twee hoeken. NEN 1010 deel 712 regelt de installatie: een eigen eindgroep, aardlekbeveiliging, scheiden aan de AC- en de DC-kant en een markering voor hulpverleners. De netbeheerders regelen de kant van het net: omvormers moeten afschakelen boven 253 V, installateurs wordt gevraagd de fase met de laagste spanning te kiezen, en een installatie moet worden aangemeld.

Hieronder staat per situatie wat er in de groepenkast komt (1-fase, 3-fase en micro-omvormers), een kabeltabel die laat zien tot welke lengte 2,5, 4, 6 of 10 mm² volstaat, het stappenplan voor het aansluiten en de fouten die het vaakst terugkomen.

Eén omvormer, één eigen groep

Een omvormer hoort op een eigen eindgroep, zonder wandcontactdozen, verlichting of andere verbruikers. Dat is een eis uit NEN 1010 deel 712, en hij is logisch: de groep draagt de volledige stroom van de omvormer, en een storing bij een verbruiker mag de opwek niet raken, en andersom.

Voor die groep kies je een installatieautomaat met B-karakteristiek. Een omvormer start zacht op en heeft geen inschakelpiek van betekenis, dus een C-karakteristiek voegt niets toe. Een 1-fase omvormer tot 3,68 kW (16 A) past op een B16. Schrijft de handleiding een grotere automaat voor, of wordt de meterkast warm, dan wordt het een B20; reken de kabel dan opnieuw na.

Geef de omvormer ook een eigen aardlekbeveiliging, bij voorkeur een aardlekautomaat van 30 mA. Achter een gedeelde aardlekschakelaar tellen de lekstromen van alle aangesloten apparaten op bij die van de omvormer, en bij een fout in een andere groep valt je opwek mee uit.

Het type aardlek is een aparte vraag. Een transformatorloze omvormer kan bij een fout gladde gelijkstroom veroorzaken, en daar is een type A blind voor. NEN 1010 vraagt daarom type B, tenzij de fabrikant van de omvormer verklaart dat de omvormer zo'n foutstroom niet kan veroorzaken. Veel fabrikanten zetten die verklaring in de handleiding; staat hij er niet in, dan plaats je type B. Het verschil tussen de types staat uitgelegd in aardlekschakelaar type A, AC of B: welke heb je nodig?

Wat er per omvormer in de kast komt

1-fase of 3-fase, en welke fase

De eerste grens is hard: een omvormer kan nooit meer terugleveren dan je hoofdzekering doorlaat. Op 1x25 A is dat ongeveer 5,75 kW, op 1x35 A ongeveer 8 kW en op 1x40 A ongeveer 9,2 kW. Bij een 3-fase aansluiting geldt die grens per fase.

De tweede grens is een advies. Netbeheer Nederland noemt een 3-fase omvormer zinvol bij installaties groter dan 4 kWp. Die verdeelt het vermogen over drie fasen, waardoor de stroom per fase een factor drie lager wordt. Dat geeft minder spanningsopdrijving, dus de omvormer schakelt minder snel af, en de aansluitkabel kan dunner. Een 3-fase omvormer vraagt wel een 3-fase aansluiting en een 4-polige aardlekautomaat.

Een 1-fase omvormer op een 3-fase aansluiting

Heb je een 3-fase aansluiting en een 1-fase omvormer, dan kies je zelf op welke fase hij komt. Netbeheer Nederland adviseert de fase die overdag de laagste spanning heeft, gemeten over een langere periode en niet op één moment. Een slimme meter met DSMR 5 geeft via de P1-poort de spanning per fase door: met een P1-uitlezer zie je over een paar zonnige dagen welke fase het laagst blijft.

Zitten in een straat alle 1-fase omvormers op dezelfde fase, dan loopt juist die fase het eerst op. De netbeheerders hebben daarom de Fasulator weer in gebruik genomen: een tool die installateurs per huisnummer vertelt via welke fase ze het best terugleveren. Twijfel je, vraag dan bij de netbeheerder na welke fase voor het adres geldt.

Waarom 3x2,5 mm² vaak te dun is

Omvormers zijn zo ingesteld dat ze uitvallen zodra de spanning boven 253 V komt, 230 V plus 10%. Dat is wettelijk verplicht en beschermt de apparaten in huis. Op zonnige dagen, met veel teruglevering in de straat, stijgt de netspanning. Bij de omvormer komt daar nog iets bij: de spanningsval over zijn eigen kabel.

Die spanningsval werkt bij een omvormer de andere kant op dan bij een verbruiker. De omvormer duwt stroom naar de meterkast, dus de spanning op zijn klemmen ligt hoger dan in de kast. Een rekenvoorbeeld: 20 meter 3x2,5 mm² naar een omvormer van 3,68 kW op zolder geeft bij 16 A een spanningsval van 5,8 V, ofwel 2,5%. Staat het net in de meterkast op 248 V, dan meet de omvormer 253,8 V en schakelt hij af, terwijl de spanning bij het overdrachtspunt van de netbeheerder gewoon binnen de norm blijft.

NEN 1010 staat tot 5% spanningsverlies toe, gerekend vanaf het begin van de installatie. Voor de kabel van een omvormer is dat te ruim: houd hem onder 1%. In de kaarten hieronder staat tot welke lengte dat lukt. Voor andere vermogens of lengtes reken je het na met de kabeldikte calculator.

Enkele lengte van omvormer tot meterkast, koperen geleiders, cos φ 1 en ρ 0,0225 Ω·mm²/m: dezelfde rekenwijze als de kabeldikte calculator. Bij 3-fase vallen de stromen in de nul tegen elkaar weg, daarom komt een 3-fase kabel met bijna drie keer het vermogen nog ruim twee keer zo ver.

Twee instellingen helpen ook. Controleer dat de omvormer pas bij 253 V afschakelt: bij sommige omvormers is die grens instelbaar en staat hij lager, bijvoorbeeld op 250 V. En kies de omvormer iets kleiner dan het paneelvermogen. Dat begrenst de piek op de zonnigste uren, terwijl de jaaropbrengst volgens Netbeheer Nederland nagenoeg gelijk blijft.

Moet de kabel dikker dan 3x2,5 mm², dan volstaat YMvK 3x4 mm² tot ongeveer 12 meter en is YMvK 3x6 mm² de gangbare keuze voor de lange route naar zolder of bijgebouw. Kijk in de handleiding welke doorsnede de AC-klemmen van de omvormer aannemen.

Past de PV-groep nog in je groepenkast?

Een 1-fase aardlekautomaat neemt 1 of 2 modules in, een 3-fase exemplaar 4. In oudere kasten met losse aardlekschakelaars en automaten zit de rail vaak al vol. Hoe je de vrije ruimte telt en wat je doet als hij echt vol is, staat in groepenkast uitbreiden: past de extra groep er nog in? Een uitbreidingskast naast de bestaande kast is dan een nette oplossing.

Bestaande aardlekschakelaars kunnen overbelast raken

Een aardlekschakelaar heeft geen eigen beveiliging tegen overbelasting. In een kast zonder opwek is dat geen probleem: de hoofdzekering begrenst de stroom. Met een omvormer erbij klopt die rekensom niet meer, want de verbruikers krijgen dan stroom uit het net én uit de omvormer. Bij een hoofdzekering van 1x40 A en een omvormer die 16 A levert, kunnen de groepen achter één aardlekschakelaar van 40 A samen 56 A trekken.

Dat is een theoretisch maximum, met alle groepen achter één aardlekschakelaar vol belast, maar het gaat om brandveiligheid, dus het hoort in het ontwerp. Er zijn drie oplossingen:

• een installatieautomaat van 40 A tussen de hoofdschakelaar en de bestaande aardlekschakelaars, met de PV-groep daarvóór aangesloten;
• de aardlekschakelaars vervangen door exemplaren van 63 A;
• overstappen op aardlekautomaten, die hun eigen overstroombeveiliging hebben.

Zo sluit je de omvormer aan, stap voor stap

Het stappenplan gaat uit van een stringomvormer aan de muur. Voor micro-omvormers staan de verschillen in het volgende deel.

1. Maak alles spanningsloos, ook de DC-kant. Zet de hoofdschakelaar uit en de DC-scheider van de omvormer. Panelen leveren spanning zolang er licht op valt: het net uitschakelen maakt de DC-kabels niet spanningsloos.
2. Kies de plek in de kast en tel de modules. De PV-groep krijgt een eigen aardlekautomaat, volgens de kaarten hierboven.
3. Zoek het aardlektype op in de handleiding. Staat er een verklaring dat type A volstaat, dan mag dat. Anders plaats je type B.
4. Bepaal de fase. Bij een 1-fase omvormer op een 3-fase aansluiting: de fase die overdag de laagste spanning heeft.
5. Trek de kabel. Neem de kortste route en kies de doorsnede uit de kabeltabel.
6. Sluit aan. Bruin op L, blauw op N en geel/groen op PE; bij een 3-fase omvormer bruin, zwart en grijs op L1 tot en met L3. Draai de klemmen aan met het moment uit de handleiding: losse klemmen komen bij inspecties terug.
7. Zorg dat je aan beide kanten kunt scheiden. Aan de DC-kant eist NEN 1010 (712.536.2.2.9) een lastscheider of een automaat met scheidende eigenschappen; bij veel omvormers zit die ingebouwd. Hangt de omvormer op zolder of ver van de kast, plaats dan ook een AC-scheider bij de omvormer. Wat waar mag, staat in wanneer is een werkschakelaar verplicht?
8. Stel de omvormer in. Kies de landinstelling Nederland en controleer dat de afschakelspanning op 253 V staat.
9. Markeer de installatie. NEN 1010 deel 712 vraagt een markering bij de hoofdaansluiting en op de omvormer, zodat hulpverleners weten dat er een tweede bron is. Label de groep in de kast als PV.
10. Test en meet. Druk de testknop van de aardlekautomaat in en meet de groep door volgens NEN 1010 deel 6: isolatieweerstand, doorgaande beschermingsleiding en de werking van de aardlekbeveiliging.
11. Meld de installatie aan. Dat is wettelijk verplicht en gaat via energieleveren.nl. Je vult daar onder meer het paneelvermogen en het type omvormer in.

De DC-kant, van de panelen naar de omvormer, valt buiten de meterkast. Daar gebruik je solarkabel en MC4-connectoren, en niet de installatiekabel uit de rest van het huis.

Micro-omvormers: de omvormer zit op het dak

Bij micro-omvormers zit er onder elk paneel, of onder elk paar panelen, een eigen omvormer, en hangt er niets aan de muur. Op het dak lopen de units in een AC-trunkkabel, bij APsystems de Y3 AC-bus van 2,5 mm², en vanaf het dak gaat één kabel naar de meterkast. Voor de kast verandert er weinig: een eigen groep, een eigen aardlekautomaat en dezelfde regel voor het type aardlek.

Het verschil zit in de telling per groep. De APsystems DS3 (880 VA, voor twee panelen) levert 3,8 A. Op een B16 passen er dus 4, samen 15,2 A en 8 panelen. APsystems noemt in de Europese datasheet maximaal 5 units per tak van 2,5 mm² bij een automaat van 20 A, en 6 op 4 mm² bij 25 A. Wil je meer panelen, dan verdeel je de units over twee groepen.

Reken het spanningsverlies over de hele lengte, trunkkabel op het dak plus de leiding naar de meterkast. De verste unit ziet de hoogste spanning en valt bij 253 V als eerste uit.

Veelgemaakte fouten

Bij een inspectie van zonnepanelensystemen in Parkstad Limburg (2018) zaten de fouten vooral in de meterkast: een verkeerd type aardlekschakelaar, niet goed vastgedraaide kabels, installaties die niet waren gemarkeerd en een ontbrekende werkschakelaar. Die lijst is nog steeds herkenbaar. Daar komen de fouten bij waardoor een omvormer onnodig uitvalt:

• De omvormer op een bestaande groep. Een groep met wandcontactdozen of verlichting is geen PV-groep: de omvormer hoort op een eigen eindgroep.
• 3x2,5 mm² over 20 meter. Dat is 2,5% spanningsverlies, en op zonnige dagen valt de omvormer uit bij 253 V. Kijk eerst in de kabeltabel.
• Type A zonder verklaring. Type A mag alleen als de fabrikant van de omvormer verklaart dat het volstaat. Zonder die verklaring is het type B.
• Achter een volle aardlekschakelaar. De lekstromen van alle groepen tellen op, de aardlekschakelaar valt vaker uit en je opwek stopt mee. Wat opgetelde lekstroom doet, staat in aardlekschakelaar valt steeds uit.
• Afschakelspanning niet gecontroleerd. Staat de grens op 250 V in plaats van 253 V, dan valt de omvormer eerder uit dan nodig.
• Standaard op L1. Kies bij een 1-fase omvormer op een 3-fase aansluiting de fase met de laagste spanning, niet automatisch de eerste.
• Een AC-werkschakelaar aan de DC-kant. Tussen panelen en omvormer hoort een DC-lastscheider; een AC-type is daar niet geschikt.
• Geen markering, niet aangemeld. De markering bij de hoofdaansluiting en op de omvormer en de melding op energieleveren.nl zijn allebei verplicht.

Voor de PV-groep heb je weinig onderdelen nodig, maar ze moeten bij elkaar passen: een aardlekautomaat van het juiste type, YMvK in de juiste doorsnede en voor de DC-kant solarkabel en MC4-connectoren. In het solar-assortiment vind je ook panelen en micro-omvormers. Advies nodig? Neem contact op met onze specialisten.