Overspanningsbeveiliging zonnepanelen bedrijf en boerderij

Beveilig elke plek waar een lange kabel een gebouw of een toestel binnenkomt. Aan de DC-kant komt een overspanningsbeveiliging dicht bij de omvormer, en een tweede bij de panelen als de kabel lang is. Aan de AC-kant komt type 2 in het hoofdbord, of type 1 als het gebouw een bliksemafleider heeft. Ook de datakabels naar de batterij en de monitoring hebben bescherming nodig. Bij een off grid systeem is je eigen aardelektrode het enige referentiepunt, dus hoort de aarding van bij de start in het ontwerp. Op een site met netaansluiting gelden dezelfde regels voor een bedrijfsbatterij.

's Nachts trekt een onweer over de boerderij. De volgende ochtend blijft het scherm van de omvormer zwart, en de monitoring toont niets meer sinds 2 uur. "Is een overspanningsbeveiliging zinvol, of is dat iets wat installateurs gewoon verkopen?" Die vraag komt na zo'n nacht op elk installateursforum terug.

De omvormer zelf is zelden de echte kost. De echte kost zijn de weken zonder productie of back-up terwijl je op onderdelen wacht, plus de discussie met de verzekeraar. Een eigenaar schreef dat terugkeren naar het net na een inslag "een zegen was terwijl we weken op vervangstukken wachtten". Op een boerderij voedt hetzelfde bord vaak ook de melkrobot, de ventilatiecomputer en het alarm.

Net op boerderijen telt dit. Op melkveebedrijven in Londerzeel en Lokeren vervingen zonnepanelen, een windmolen en een batterijsysteem een dure middenspanningsaansluiting. Zulke sites hebben een mast, daken op verschillende gebouwen en kabels daartussen. Daarom is overspanningsbeveiliging een ontwerpvraag, geen accessoire.

Kan de bliksem in zonnepanelen slaan, en wat doet een inslag met omvormer en batterij?

Een rechtstreekse inslag op je dak is zeldzaam. Een inslag in de buurt is veel waarschijnlijker, en die kan al genoeg zijn om een omvormer te vernielen. De bliksemstroom tilt de spanning van de grond rond de inslag op. Het magnetische veld wekt een piek op in elke kabellus in de buurt.

Volgens bliksembeveiligingsfabrikant DEHN zijn pieken door een rechtstreekse of nabije inslag "veruit de zwaarste" voor elektrische installaties. Pieken door verdere inslagen en door schakelen zijn veel zwakker. Maar op een boerderij met motoren en lasapparaten komen schakelpieken elke dag.

Volgens Leefmilieu Brussel (Energids) worden elk jaar zo'n 250.000 blikseminslagen geteld boven ons land. Een open boerderij met hoge gebouwen, een mast en lange kabels ligt meer bloot dan een unit op een industrieterrein.

Is een overspanningsbeveiliging verplicht bij zonnepanelen in België?

Het AREI (het Algemeen Reglement op de Elektrische Installaties) vraagt bescherming tegen overspanning door bliksem en schakelen, "volgens de regels van goed vakmanschap". Het schrijft niet één toestel voor elke installatie voor.

De logica zit in twee artikels. Artikel 4.5.1 zegt dat personen en goederen beschermd moeten zijn tegen overspanning door atmosferische verschijnselen en schakelen. Artikel 1.4.1.2 zegt dat normen die het NBN registreert gelden als regels van goed vakmanschap. De Europese installatienormen bepalen dus wat in de praktijk nodig is.

De belangrijkste is HD 60364-4-443. Zoals de Belgische verdeler Stago ze samenvat, is bescherming verplicht waar een piek mensenlevens, openbare diensten of commerciële en industriële activiteit kan raken. Landbouwbedrijven staan in die lijst, naast hotels, banken en fabrieken. Voor andere gebouwen beslist een vereenvoudigde risicoanalyse. Die kijkt naar de bliksemdichtheid, een bovengrondse of ondergrondse voeding, en een landelijke of stedelijke omgeving.

Voor huishoudelijke fotovoltaïsche installaties tot 10 kVA voegt het AREI één concrete regel toe. De metalen kaders van de panelen en hun structuur moeten geaard zijn, tenzij de fabrikant het verbiedt. De beschermingsgeleider is minstens 2,5 mm² met mechanische bescherming, of 4 mm² zonder.

Welke typen overspanningsbeveiliging zijn er: type 1, type 2 of type 3?

Het type zegt hoeveel energie het toestel kan afleiden. De Europese productnorm EN 61643-11 legt de drie klassen vast.

De types werken als team. DEHN legt uit dat ze "energetisch gecoördineerd" moeten zijn: het toestel stroomopwaarts beperkt de energie, zodat het toestel erna niet overbelast raakt. Koop ze als één ontworpen geheel, niet als losse stukken.

Sommige omvormers hebben al plaats voor beveiliging aan boord. SMA biedt bijvoorbeeld een DC-overspanningsbeveiliging type 1+2 of type 2 aan als toebehoren voor een van zijn Sunny Tripower-reeksen. Kijk in de datasheet van je eigen omvormer voor je iets toevoegt.

Waar plaats je een overspanningsbeveiliging op een boerderij met zonnepanelen op de stal?

Overal waar een kabel een piek een gebouw of toestel kan binnenbrengen. Dat zijn de DC-kabel van het dak, de netvoeding, de kabels tussen gebouwen en de datalijnen.

DEHN geeft een eenvoudige regel voor zonnepanelen. De beveiligingen komen zo dicht mogelijk bij de omvormer. Is de kabel tussen een beveiliging en het toestel langer dan 10 meter, dan is een tweede beveiliging nodig. In de voorbeelden van DEHN is een batterij binnen 10 meter van een beveiliging mee beschermd; een batterij verderop heeft er een eigen nodig.

In België komt de overspanningsbeveiliging in het bord na de hoofdverliesstroomschakelaar, volgens de installatierichtlijnen van Stago. De kabel van de beveiliging naar de aardingslat moet kort zijn. DEHN raadt 0,5 m in totaal aan en nooit meer dan 1 m, omdat elke meter kabel spanning toevoegt tijdens een piek.

Vergeet de dunne kabels niet. Het batterijbeheersysteem (BMS), de gateway van de monitoring en een netwerkkabel naar het kantoor lopen allemaal tussen toestellen. DEHN raadt ook bescherming aan op datakabels die van buiten binnenkomen.

Waarom verhogen lange kabels naar stallen en loodsen het risico?

Omdat een piek wordt opgewekt in een lus, en hoe groter de lus, hoe groter de piek. Op een boerderij liggen de panelen vaak op een stal, de omvormer in het woonhuis en de batterij in een loods.

Omvormerfabrikant Solis raadt aan de oppervlakte die de PV-bekabeling insluit klein te houden, zodat opgewekte pieken zwakker zijn. Op een stal met een lange kabel naar de omvormer kost die kabelroute niets extra, als ze meteen goed gebeurt.

Een kleine windmolen brengt een eigen kabel mee van de mast naar de regelaar. Ons artikel over een kleine windmolen op een boerderij of bedrijf gaat over de windmolen zelf.

Is bliksembeveiliging verplicht op een stal met zonnepanelen?

Het AREI verplicht geen bliksemafleider, maar een risicoanalyse volgens NBN EN 62305-2 kan aantonen dat er een nodig is. Die analyse weegt de kans op een inslag af tegen wat een brand of een stilstand zou kosten.

Zonnepanelen trekken de bliksem niet meer aan dan de rest van het dak. Een brandpreventieadviseur zei aan VRT dat de bliksem meestal op het hoogste punt inslaat, en panelen zijn dat zelden. Op een boerderij is het hoogste punt vaak een silo, een mast of de nok van een grote stal.

Heeft een gebouw een bliksemafleider, dan moet de installatie met zonnepanelen daarop afgestemd zijn. DEHN beschrijft twee gevallen:

• Voldoende scheidingsafstand: de panelen blijven in de beschermde zone en raken de bliksemafleider niet. Aan de DC-kant volstaat dan type 2.
• Onvoldoende scheidingsafstand, bijvoorbeeld op een metalen dak: de metalen delen worden met de bliksemafleider verbonden. Dan is type 1 nodig aan de AC-, DC- en datakant.

Voor een grondopstelling in een weide raadt DEHN een aardingsnet met mazen onder de panelen aan. Mazen van 20 x 20 tot 40 x 40 meter hebben zich bewezen.

Waarom is de aarding zo belangrijk, zeker off grid?

Een overspanningsbeveiliging stuurt de piek naar de aarde, dus werkt ze maar zo goed als de aarding erachter. Het AREI vraagt een spreidingsweerstand die "zo klein mogelijk" is.

Voor woningen legt het AREI concrete grenzen op: onder 100 ohm, en extra verliesstroomschakelaars als de weerstand boven 30 ohm ligt. Voor niet-huishoudelijke installaties volgt de grens uit de verliesstroomschakelaars die gebruikt worden. De keurder meet de spreidingsweerstand bij elke gelijkvormigheidscontrole.

Op een site met netaansluiting geeft het net een referentiepunt. Bij een [off grid systeem](https://www.youpower.be/nl/producten/off-grid) is je eigen aardelektrode het enige referentiepunt voor de hele installatie. Ze moet ook werken in eilandbedrijf, als de omvormer het net vormt. Een Waalse eigenaar beschreef hoe de keurder precies dat controleerde, en zijn aarding op 20 ohm mat.

Ons artikel over de onderdelen van een off grid systeem toont hoe omvormer, batterij en aggregaat samenwerken.

Wat bekijkt je verzekeraar na blikseminslag op zonnepanelen?

Eerst of je polis schade door overspanning dekt, en dan of de onderdelen hersteld kunnen worden of vervangen moeten worden.

Volgens Assuralia, de beroepsvereniging van de Belgische verzekeraars, zitten zonnepanelen in een gewone brandverzekering. Leg je ze later, meld ze dan aan je verzekeraar. Na schade beslist een expert of de panelen of de omvormer hersteld kunnen worden, of dat hele stukken vervangen moeten worden. Die beslissing bepaalt de vergoeding.

Leefmilieu Brussel (Energids) geeft een duidelijk advies: zorg dat je brandverzekering ook schade door overspanning dekt. Een rechtstreekse inslag en een piek door een inslag in de buurt worden in een polis niet altijd hetzelfde behandeld.

Monitoring op afstand helpt hier. In onze monitoringsoftware zie je na een onweer of elke omvormer en lader nog draait, en wanneer er een stilviel. Ons artikel over onderhoud, garantie en service van een batterijsysteem legt uit wat je met je installateur afspreekt.

Veiligheid van een batterij gaat verder dan pieken: brand, plaatsing en vergunningen. Ons artikel over brandveiligheid van een batterij op je bedrijf behandelt die.

Wanneer is extra bliksembeveiliging niet de moeite?

Als de installatie compact is en de kabels kort zijn.

Wat vraag je je installateur over overspanningsbeveiliging?

Vijf vragen tonen snel of overspanningsbeveiliging deel is van het ontwerp of een bijzaak.

• Welk type beveiliging komt aan de DC-kant, aan de AC-kant en op de datakabels, en waar precies?
• Hoe lang is de DC-kabel van de panelen naar de omvormer, en zit er aan beide kanten een beveiliging?
• Heeft het gebouw een bliksemafleider, en wordt de scheidingsafstand tot de panelen gerespecteerd?
• Wat is de gemeten spreidingsweerstand, en hoe blijft de aarding werken in eilandbedrijf?
• Welke beveiligingen kan je na een onweer zelf controleren?

Veel beveiligingen hebben een klein venster dat van kleur verandert als de module op is. Vraag waar ze zitten en wat de kleuren betekenen.

Wat gebeurt er als je ons een systeem met zonnepanelen en batterij laat ontwerpen?

We vertrekken van je site: de gebouwen, de verbruikers en wat moet blijven draaien.

1. Stap 1: Analyse. We brengen het verbruik, de pieken en de kritische verbruikers in kaart. Ontbreken er gegevens, dan kunnen we eerst meten.
2. Stap 2: Technisch ontwerp. Ons studiebureau berekent het type, het aantal en de plaats van de panelen, de omvormers, de batterijen en waar nuttig een aggregaat.
3. Stap 3: Installatie en indienststelling.
4. Stap 4: Opvolging en ondersteuning. Je volgt productie, verbruik en laadtoestand in realtime.

Lees meer over systemen voor landbouw in ons artikel over het energiesysteem van een veehouderij. Onze batterijsystemen voor bedrijven gaan van kleine installaties tot modulaire systemen tot 1 MW.