Storingen in het frequentie spectrum door zonnepanelen (PV installaties) in Amersfoort
Een beschrijving van de melding, bevindingen en het oplossen van de storing door zonnepanelen in Amersfoort. Dit relaas over fotovoltaïsche panelen, ook wel PV installaties genoemd (PV staat voor PhotoVoltaic), is geschreven door Jaap van Oostveen (PA3GYM).
Inleiding
Onze directe buurtgenoten bedachten in 2015 dat het wel eens lucratief zou kunnen zijn om zonnepanelen (PV installaties) op het dak te leggen. Omdat ik hier niet vooraf van op de hoogte was, kon ik ze dus ook geen advies geven. Advies over welke type & merk PV installatie het beste is, zonder ook maar één storinkje op je ontvangstantenne te krijgen. Bijvoorbeeld zoals het Duitse SMA, welke als uitmuntend bekend staat. Helaas… Die kochten ze niet.
Ze kozen voor de PV installaties van een Nederlandse importeur met zogenaamde “power optimizers“.
De gevolgen
Nadat de installaties in gebruik waren gesteld, begon ook de storingsellende. Ik constateerde in het frequentiegebied vanaf 100 kHz (kilo Hertz) tot ver boven de 450 MHz (mega Hertz) heel veel dominante storingen. Met name tot 30 MHz, waren de storingen overdag op de signaalsterktemeter (S-meter) boven de S9 oplopend tot S9+60 db.
S9 staat gelijk aan 34 dBμV. Daarmee is S9+60 db een indrukwekkende 94 dBμV of 50 mV (!).
In onderstaande tabel even een herinnering aan de sterkte van S-punten op frequenties beneden de 30 MHz.
Signaal sterkte |
Relatieve intensiteit |
Ontvangen spanning |
Ontvangen vermogen (Zc = 50 Ω) |
||
---|---|---|---|---|---|
S8 | -6 dB | 25 μV | 28 dBμV | 13 pW | –79 dBm |
S9 | 0 dB | 50 μV | 34 dBμV | 50 pW | –73 dBm |
S9+10 | 10 dB | 160 μV | 44 dBμV | 500 pW | –63 dBm |
S9+20 | 20 dB | 500 μV | 54 dBμV | 5.0 nW | –53 dBm |
S9+30 | 30 dB | 1.6 mV | 64 dBμV | 50 nW | –43 dBm |
S9+40 | 40 dB | 5.0 mV | 74 dBμV | 500 nW | –33 dBm |
S9+50 | 50 dB | 16 mV | 84 dBμV | 5.0 μW | –23 dBm |
S9+60 | 60 dB | 50 mV | 94 dBμV | 50 μW | –13 dBm |
En dus talloze spikes en breedbandige storingen. Dat ziet er als volgt uit op de spectrum analyzer:
Keuze mogelijkheden voor mogelijke oplossingen
Wij, als radiozendamateurs, gebruiken over het algemeen zeer goede en gevoelige ontvangers en apparatuur die al dan niet uitmaken van een zend ontvang installatie. Maar ontvangst wordt vrijwel onmogelijk, als in de omgeving van de antennes, dergelijke aangebrachte Power Optimizers zich manifesteren met breedband frequentie storingen. Daarmee gijzelen deze storingen het recht op vrijheid van ontvangst & informatie vergaring. Ook doen de storingen geweld aan de officiële definitie van radiozendamateurs, luisteramateurs, het DARES netwerk en het doen van radio experimentele onderzoeken.
De belangen worden geschaad én wordt het recht ontnomen op vrijheid van ontvangst & informatie vergaring zoals die in de wetgeving en internationale verdragen zijn opgenomen. Uit de Rijksvoorlichtingsfolder aangaande PV installaties, blijkt dat eigenaren verplicht zijn om hun buren vooraf in te lichten, conform titel 5.4 van het BW e/o artikel 37 van Boek 5 BW.
Mogelijk is hier ook van toepassing onrechtmatige hinder uit artikel 162 van Boek 6 BW want ook wanneer percelen niet aan elkaar grenzen, kan er sprake zijn van onrechtmatige hinder, wegens het ontnemen van (een deel van) de beschikbare informatie stroom aan de rechthebbende. Ook kunnen – naar mijn persoonlijke visie althans – Power Optimizers gelijk gesteld worden met stoorzenders en “jammers“. Ze zenden ongefilterd en breedbandig signalen uit in de ether. Daarbij zijn de aard, constructie, storingsfrequenties afgestraalde vermogens en reikwijdte, van het storing veroorzakende apparaat niet van enig belang. Immers het (opzettelijk) veroorzaken van storingen is verboden. Conform artikel 161 secties van Wetboek van Strafrecht, artikelen 10 Tw, enz.
Ook heb ik persoonlijk mijn twijfels of de de afgegeven conformiteitsverklaringen (CE) wel bonafide zijn. Producten van onder andere de importeur van de zonnepanelen van mijn buren worden vervaardigd in China. Voor de Europese (EU) markt werden er in Israël hiervoor conformiteitsverklaringen afgegeven. Maar op de EU Nando lijst van bevoegde bonafide certificeringslaboratoria, kan ik het door deze importeur gebruikte laboratorium uit Israël (ook geen EU lidstaat overigens) niet traceren. E.e.a. ter toetsing en verdere beoordeling van Economische Zaken (EZ) & Agentschap Telecom (AT).
Maar goed, “gelijk hebben” betekend nog niet “gelijk krijgen”. Zelfs niet in ons land. Daarnaast zijn de juridische opties altijd nog in te zetten, bij een gang naar de rechter en/of een uitzending van “De rijdende rechter”. Ik ben eerst mijzelf maar eens gaan verdiepen in de technische aspecten over deze vorm van steeds meer voorkomende storingsproblematiek.
Meetmethoden en op weg naar de oplossingen
Al snel raakte ik er steeds meer van overtuigd, dat gezien de aard en karakter van de storingen een andere meetmethode vereist is dan de thans gebruikte conducted emissie meet methode. De huidige conducted emissie meet methodiek tot 30 MHz én de radiated meet methode vanaf 30 MHz, zoals die door het Agentschap Telecom (AT) worden uitgevoerd, gaan primair uit van EMC verstoringen in het reguliere elektriciteitsnet, die worden verspreid door de niet lineaire gedragingen van apparaten, welke gekoppeld zijn aan het lichtnet. (PLC’s, LED verlichtingen, spaarlampen, geschakelde voedingen, sensor gestuurde buitenlampen, Power Optimizers, enz.)
Echter ik ben persoonlijk van mening, dat Power Optimizers – als product – géén directe relatie hebben met het terugleveren van opgewekte energie aan het elektriciteitsnet. Ook stralen Power Optimizers géén dominante storende signalen uit via het reguliere elektriciteitsnet. Maar ze produceren wel breedband gemoduleerde frequenties in de ether. Die komen vervolgens als uitgezonden Radio Frequente (RF) signalen in het frequentie spectrum, als zijnde radio elektrische storingen. En het is een simpele optelsom. Ik neem direct aan, dat er in een laboratorium opstelling vrijwel geen storingen zullen worden vastgesteld.
Immers, daar worden 1 of hooguit 2 paar panelen aan één of hooguit twee optimizers gekoppeld en dan getest. En of ze tevens verstand hebben van RF gerelateerde storingen is een groot vraagteken. Want in werkelijkheid liggen er vele panelen op de daken met even zoveel Power Optimizers, die allemaal serieel met elkaar én met de DC naar AC converter moeten communiceren. In mijn directe omgeving zijn dit er al 32 en is dus wat anders dan een éénvoudige meetopstelling in een lab.
Ook kunnen in de praktijk de metalen dakconstructies, waarop zonnepanelen zijn aangebracht, fungeren als {capacitieve} zendantennes. Zeker als goede aarding ontbreekt en de voorgeschreven montage methode door de installateurs “spontaan” zijn vergeten uit te voeren. En zie hier de ware nachtmerrie voor elke zendamateur & luisterstations en overige gebruikers van frequenties op HF tot en met UHF.
Al met al redenen voor mij om samen met de VERON EMC-EMF Commissie, aan het AT voor te stellen mijn zienswijze mee te nemen in nieuwe proefmetingen. En om inzichtelijk te maken dat we hier te maken hebben met RF gerelateerde storingen, waren aanvullende veldsterkte metingen door het AT en VERON EMC-EMF Commissie dus wenselijk.
Na de nodige mail en telefonische contacten met de importeur van de zonnepanelen en de VERON EMC-EMF Commissie spraken we af eerst een indicatie meting te doen ten behoeve van de importeur. Deze vond plaats op 5 juli 2017 om 10 uur en aanwezig waren:…
- Namens de VERON, de EMC-EMF Commissie voorzitter André Canrinus
- De importeur van de zonnepanelen.
- En natuurlijk ondergetekende
Gezien het gegeven, dat de storingen op elke willekeurige HF frequenties zich manifesteerden (vanaf 100 kHz tot ver boven de 30 MHz) werd, omwille van de duidelijkheid, gekozen werd voor twee radiozendamateur frequenties. Te weten F1= 14.200 MHz en F2= 21.400 MHz. Maar dit hadden natuurlijk ook elke andere set frequenties kunnen zijn. We zagen hier S9+40 db / 74 dBμV / 5,0 mV oplopend naar S9+60 db / 94 dBμV / 50,0 mV. Na uitschakeling van de installaties, liepen de waarden terug naar S8 / 28 dBμV.
Ik merk hierbij op, dat van een echte 100% uitschakeling geen sprake kon zijn, aangezien de Power Optimizers probeerden onderling – én met de converter – te communiceren, volgens de “handshake” methode. Dat was te horen aan de bliepjes en piepjes, tijdens de in “idle” stand gezette PV installaties.
Nadat de zonnepanelen rond het middaguur weer volledig operationeel en zoals voorgeschreven in bedrijf waren gebracht, stegen de meter uitslagen weer naar S9+40 tot +60 db (74 tot 94 dBμV) op beide test ontvangst frequenties F1 en F2. Deze gegevens werden vastgelegd in een rapportage en aangevuld met foto’s. Hiermede kon de importeur ook aan de fabrikant een gemotiveerd verzoek indienen om passende oplossingen ter beschikking te stellen.
Tegelijkertijd ging André het bespreken binnen de EMC-EMF Commissie en in het AT overleg. Ik was niet de enige radioamateur met dergelijke storingen van PV installaties en het AT was inmiddels aardig op de hoogte dankzij vele storingsmeldingen. Zelfs andere gebruikers van het frequentiespectrum, zoals defensie en de luchtvaartsector, hadden klachten. En zo volgde de afspraak om mijn storingssituatie als ‘proeftuin‘ aan te merken. Dit gaf het AT de vrijheid allerlei metingen verrichten met als doel het AT beleid omtrent dergelijke storingen, daar waar nodig, bij te stellen.
In ieder geval was het wel een vertrekpunt om nadere acties uit te zetten, zoals; inplannen van metingen, toezicht op modificaties door de importeur, en zo voorts. Zo kregen het AT en de VERON EMC-EMF Commissie zicht op de problematiek van bepaalde PV installaties, als aanvulling op de tot nu toe verzamelde informatie. Inmiddels zorgde de importeur van de zonnepanelen ervoor dat de benodigde modificatie materialen door de fabrikant ter beschikking kwamen en hij regelde tevens de planningsdatum voor de gezamenlijk uit te voeren werkzaamheden op de adressen van mijn buurtgenoten.
Uiteindelijk werd de vastgestelde datum 5 december 2017 en de werkzaamheden indeling luidde:…
- Het AT doet extra metingen en monitoring.
- De oude Power Optimizers verwijderen.
- Nieuwe Power Optimizers plaatsen.
- De bedradingen twisten.
- De bedrading voorzien van ferriet kernen bij de AC/DC omvormer.
- De bedrading voorzien van ferriet kernen bij de Power Optimizer modules.
Ook moesten de aluminium frames waarop de panelen liggen, worden voorzien van de voorgeschreven aardingsmethodiek. Het aanbrengen van een extra “LP filters” (Low Pass Filters – laagdoorlaat filters) bij de converters was eveneens opgenomen in het modificatie lijstje. Kennelijk bestond er dus al het vermoeden bij de importeur, dat de oorspronkelijk montage van de PV installaties, te wensen zou kunnen overlaten.
In afwachting van deze “Sinterklaas dag van 5 december”, werd door André (VERON EMC Commissie) met het AT afgesproken om op 20 november 2017 eerst een NUL-meting te doen. Op 5 december 2017 zou het AT nog diverse tussentijdse en aanvullende metingen verrichten. Tevens blijft het AT aanwezig om ook de invloed van de modificaties te monitoren.
De eindstreep komt in zicht
Zoals gezegd de eerste AT nul-meting vond plaats op 20 november 2017. Deze metingen werden uitgevoerd, met zowel de HF loop antenne van het AT, alsmede met de verticale meettafel antenne van André, voor het meten van RF veldstoringen.
Daarnaast werden er aan de DC/AC converter metingen gedaan. De buiten metingen lieten zien, dat er inderdaad sprake is van RF veldstoringen, afkomstig als uitgestraalde energie in de ether door Power Optimizers.
De metingen aan de DC kant van de PV converter in huis bij één buurtgenoot, bevestigen deze constateringen. De conducted metingen via een probe aan het AC lichtnet gaven vervolgens een wat zwakkere uitkomst. Ook dat klopte met onze verwachtingen, zie ook afdrukken van mijn spectrumanalyses. Maar opgemerkt moet nog wel worden, dat deze bevindingen verder uitgewerkt worden door het AT en er kunnen correcties volgen na deze verdere verwerking en beoordelingen. Duidelijk was voor ons wel, dat de storingen worden veroorzaakt door de Power Optimizers op het dak en het zijn RF gerelateerde storingen.
5 december 2017; de dag van de modificaties aan de PV systemen. Het was een bewolkte dag, maar gelukkig wel droog. Tussen 9.00 uur en 10.00 uur arriveerden achteréénvolgens;…
- Het AT met de heren Robijns, Kastelein en Kamer.
- Twee monteurs namens het oorspronkelijke installatie bedrijf.
- De heren van de importeur van de zonnepanelen.
- Casper Janse VERON EMC onderzoeker Regio Amersfoort.
- André Canrinus voorzitter VERON EMC-EMF Commissie.
Na de koffie met wat lekkers, ging het AT de diverse metingen uitvoeren, voordat er ook maar iemand iets aan de PV systemen mocht gaan doen. Deze metingen waren een deels gelijk – en deels een vervolg – op de NUL-metingen van 20 november. De foto’s laten de meet opstellingen & activiteiten buitenshuis zien.
Tijdens demontages van de installaties op de daken werd duidelijk, dat bij de oorspronkelijke montages, het nodige was “vergeten” en/of “niet conform de voorschriften” was aangelegd. Zo zagen we onder meer; het ontbreken van aarding van het aluminium draagconstructie op de daken, het niet vastzetten van de optimizers onder de panelen aan het frame, en zo voorts. Daarnaast waren de oorspronkelijk geplaatste Power Optimizers, naar onze maatstaven, onvoldoende HF dicht. In combinatie met de geconstateerde “aanleg van de PV installaties”, verklaarde dit alvast een deel van de storingen.
Voor de monteurs hielden de bevindingen wel in, dat zij nu wel e.e.a., conform NEN 1010 en fabrikant montage voorschriften moesten gaan aanleggen, inclusief de nieuwe verbeterde HF dichte Power Optimizers, en zo verder. Intussen kon het AT hun beoogde aanvullende metingen & inspecties doen en zullen de bevindingen nog uitwerken. Nadat de werkzaamheden waren voltooid, was het helaas te donker geworden om de volledige effecten van deze modificaties uitvoerig te testen. Maar hetgeen we nog wel konden doen, gaf wel aan, dat de dominante ruis-bulten (storingen op HF) beduidend waren afgenomen.
Opgemerkt moet nog worden, dat het aanbrengen van de “LP filters” nog op een latere datum zal plaatsvinden. Overigens denk ik dat de importeur met “LP filters” eigenlijk notch filters bedoelde. Al met al dus een zeer positief en bemoedigend einde van een intensieve 5 december 2017.
Huidige situatie is per februari 2018
Er is sprake van een zeer grote verbetering ten opzichte van de situatie vóór de modificaties. Zeker voor de situatie vanaf 70 MHz tot en met het UHF gebied (70 centimeter band) is dit het geval. De breedbandige ruis is nu over het gehele HF gebied verdwenen en tot en met de 12 meter band is alles probleemloos te ontvangen.
Rest storingen zijn nog te vinden
- Van 28.0 tot 29.7 MHz (10 meter band), daar zijn nog vele harmonische spikes, sterkte variërende tussen 10 en 28 dBμV (S5 tot S8 of te wel 3,2 μV tot 25 μV). Opmerkelijk zijn hier de instabiele frequentie gedragingen. Bij de buiten metingen van 5 december 2017, had het AT en ik ook al op de analyzer gezien dat er enorme harmonischen zijn in het gebied 28 tot 35 MHz. Die zijn dus niet minder geworden.
- Data overdracht Power Optimizers zijn goed te zien & te horen:
- In de 20 meter band met S9 (44 dBμV) op de frequenties 14.212, 14.273 en 14.335 MHz.
- In de 15 meter band zijn rechtstreekse data draaggolven op 21.174 MHz.
- In de 12 meter band is storing op de frequentie 24.959 MHz.
Deze datasignalen zijn op 25 meter afstand met een draagbare ontvanger nog steeds goed waar te nemen. Het lijkt er heel sterk op, dat dit directe of indirecte frequenties zijn die door de Power Optimizers zelf voor onderlinge & DC/AC-converter communicatie worden gebruikt. Indien dit klopt, dan is er sprake van ongeautoriseerd frequentie gebruik in onze amateurbanden door deze Power Optimizers. Dit ter verdere beoordeling van het AT.
Tot slot
Na 2 jaar geconfronteerd te zijn geweest met storingen afkomstig van PV installaties met optimizers én het doen van onderzoeken, zijn de huidige PV systemen aangepast. In het gebied 28 tot 29,7 MHz, en op nog 5 lagere frequenties, zijn er nog steeds datasignalen aanwezig welke afkomstig zijn van PV installaties. Echt veel hinder hiervan heb ik thans niet meer, maar toch blijf ik achter mijn persoonlijke mening staan, dat er voor dergelijke signalen geen enkele legalisatie kan bestaan. Ook niet via de zogenaamde CE certificering. Want hoe je er ook tegen aankijkt, opvallend is en blijft het gegeven, dat andere fabrikanten van PV installaties, geen {of nauwelijks enige} storingen veroorzaken op welke radiofrequenties dan ook. Ik ga er van uit, dat ook het AT hiermee bekend is en zal onderzoeken hoe bonafide de afgegeven conformiteitsverklaringen (CE) in feite zijn.
Producten van onder andere de importeur van die in mijn situatie storende zonnepanelen worden vervaardigd in China. Voor de EU markt werden er hiervoor in Israël conformiteitsverklaringen afgegeven. Maar op de EU Nando lijst van bevoegde bonafide certificeringslaboratoria, kan ik het door de importeur van de zonnepanelen van mijn buren gebruikte laboratorium uit Israël (ook geen EU lidstaat overigens) niet traceren. E.e.a. ter toetsing en verdere beoordeling van EZ & AT.
Voor het thans grotendeels oplossen van de storingen in mijn omgeving, waren de geleverde inspanningen & bijdragen van de importeur, de VERON EMC-EMF Commissie én het AT, van onschatbare waarde. Mijn dank gaat dan ook uit naar:
- De Product Expert en de Technicus van de importeur van de zonnepanelen.
- De monteurs van het installatiebureau van de zonnepanelen.
- VERON EMC-EMF Commissie & voorzitter André Canrinus en VERON Amersfoort EMC deskundige Casper Janse.
- De heren Kamer, Kastelein en Robijns, van het Agentschap Telecom (AT), voor de metingen, hun visie en ondersteuning.
- Tenslotte de desbetreffende buurtgenoten, die de modificaties aan hun installaties mogelijk hebben gemaakt.
’73
Jaap (PA3GYM)
PS: Interesse in een beschrijving van de bevindingen afgelopen december 2017 na het aanbrengen van de nodige modificaties aan zonnepanelen in Amersfoort? Lees dan ook dit rapport met foto’s van de hand van OM Jaap.