Tekniken bakom solel
Du behöver inte förstå tekniken för att kunna producera solel. Genom att anlita Solens Energi gör vi det enkelt, tryggt och lönsamt att skaffa solceller. Är du ända intresserad av hur tekniken bakom solceller fungerar kan du läsa mer nedan.
Så fungerar det
Elen som produceras av solceller är likspänning. För att få 220/400 volt växelspänning används man därför en växelriktare som omvandlar liksspänning till växelspänning. Växelriktaren som man kopplar in i huset måste fungera med elnätet utanför huset. Växelriktare för nätinmatning är speciellt byggda för att producera egen el som matas ut på nätet och samtidigt kunna köpa el som vanligt via nätet när solen inte ger tillräckligt mycket energi. Växelriktaren måste också omedelbart koppla ifrån nätet om det skulle bli ett spänningsavbrot.
Husets position och taklutning påverkar
Bilden visar procentuellt utbyte från solpaneler beroende på lutning och riktning. Av tabellen framgår att den optimala placeringen är mot söder med 30-40 graders taklutning. Har man en anläggning som delvis skuggas av någonting under dagen är det mycket viktigt att tänka på hur panelerna kopplas/sektioneras. Ett bra alternativ om man har skuggning och speciellt då skuggning från träd är att använda optimerare för dom utsatta panelerna, alternativt för hela anläggningen. Installationskostnaden ökar något men betalar sig i längden.
Vart du bor gör också skillnad
Klimatkartan illustrerar värdet för globalstrålning ett helt år under den av WMO definierade normalperioden 1961-1990.
Det finns många olika sätt och hjälpmedel att beräkna vad man förväntas få ut för effekt från sin anläggning beroende på ingående komponenter, läge och placering. Enkelt uttryckt kan man dock vid en optimal anläggning i Sydsverige räkna med 1000 kWh för varje installerad kW. Dvs. en 5 kWp(eak) anläggning ger 5000 kWh. Vissa år lite mer och andra lite mindre beroende på väder.
Skuggning är solpanelernas största fiende och det är viktigt att ta hänsyn till eventuell skuggning vid beräkningen. Läs mer om skuggning nedan.
Solpaneler eller solceller?
När man pratar om solel använder man ibland både termerna solpaneler och solceller. Strikt språkligt är den korrekta termen för modulen som sitter på taket solpanel. Solpanelen består i sig av ett antal solceller som kopplas ihop till en solpanel.
Majoriteten solpaneler idag är c:a 1,0 * 1,75 m stora och väger strax under 20 kg. De består i regel av 60 seriekopplade solceller av kisel, 15*15 cm stora med en glasruta framför och en plastfilm bakom. Se bilden typisk uppbyggnad till höger. Det finns också paneler med 72 celler som i regel är något högre, cirka 2 meter. De senaste åren har också en ny teknologi som heter ”Half Cut”, dvs man har delat cellerna i dubbelt antal och förbundit panelen i två halvor som dels minskar skuggningspåverkan och dels minskar risk för att cellerna skadas av överströmmar.
Glasrutan är dimensionerad att klara vind, snölast och hagel. Runt panelen finns en aluminiumram som används för att fästa panelen på montagestativ. Panelerna har vanligen en effekt vid fullt solljus (1000 W/m²) på 300-450 W och en spänning på c:a 30-50 V. Det finns även paneler med större effekt men de är i regel också fysiskt större. I Skåne kan man anta att en sådan panel (300w) ger en årsproduktion på 300 kWh vid optimala förhållanden (rätt lutningsvinkel och ingen skuggning).
Solpanelerna kopplas i serie med varandra i en eller flera strängar. Man kommer typiskt upp i spänning mellan 500 – 1000 V likspänning. Det är denna spänning som leds in till växelriktaren som omvandlar likspänning till växelspänning som är det vi använder i hemmet.
Det finns två olika material som är vanliga: enkristallint (monokristallint) kisel eller flerkristallint (polykristallint) kisel. Tidigare var mono oftast bättre och dyrare, men idag gäller detta inte alltid. De största skillnaderna idag är huvudsakligen estetiska och att polykristallina ofta är något billigare. De polykristallina är ofta blåaktiga till färgen medan monokristallina är i regel antingen helsvarta eller svarta med vita kantlinjer runt varje cell.
Hur mycket producerar solceller i Sverige?
Som jämförelsetal brukar man ange hur många kWh som produceras per installerad kW under ett år. En tumregel som baseras på värden från redan installerade solcellsanläggningar är att man kan i Skåne räkna med 1 000 kWh/kW och år, mätt efter växelriktaren, om det är ett fast monterat system som är hyggligt placerat.
Det är många faktorer som påverkar det årliga utbytet:
- Solinstrålningen. Varierar ±10% mellan olika år enligt SMHI:s mätningar i Sverige.
- Temperatur. Panelernas verkningsgrad minskar med ökande temperatur. Ett normalt värde för kiselbaserade paneler är -0,4%/°C. Panelernas märkeffekt är angiven vid en solcellstemperatur på 25°C. Man ska se till att ha en luftspalt under modulen när man monterar dem på ett tak för att förbättra värmebortförseln från modulen.
- Skuggning från omgivning (hus, träd, flaggstänger, takkupor, skorstenar eller andra installationer på taket).
- Solpanelernass lutning.
- Solpanelernas orientering. Söder är bäst. väst eller ost ger något lägre årlig produktion men är fortfarande ett bra alternativ.
- Snötäckning. Kan sänka årsutbytet några procent, beror på var man bor i landet men är generellt inget problem alls i Skåne.
- Växelriktarens verkningsgrad.
- Förluster i kablar. Bör vara mindre än 1%. Dimensionering och längd påverkar dessa förluster.
- Nedsmutsning av modulerna på grund av pollen, luftföroreningar, löv, algbildning, fågelspillning etc. Detta har ytterst liten effekt i Sverige. Regn och snösmältning ger självrengöring om man har över cirka 10 graders lutning.
- Degradering av modulerna är liten och de utlovade garantierna antas enligt internationella studier bli betydligt lägre än de utlovade garantierna på effektminskning.
Hur stor yta behövs?
Om man räknar krasst ekonomiskt är det lämpligt att montera paneler som producerar ungefär 75% av årsbehovet (max 100%). Exempel: Om man förbrukar 20 000kWh så är det idealiskt med cirka 15 000 kWh produktion på panelerna. Normalt använder man då 50% av den producerade energin själv och matar ut 50% till nätet. Man minskar följdaktligen förbrukningen 7 500 kWh till 12 500 kWh och matar ut cirka 7 500 kWh till nätet.
Ytan per installerad kW bestäms av modulernas verkningsgrad. Verkningsgraden för en modern panel är i regel kring 18% och då blir modulytan per kW 1/0,18 = 5,55 m2. Att det blir denna enkla formel beror på att verkningsgraden anges vid en solinstrålning på 1 000 W/m2.
Med tumregeln 1000 kWh/m2 solinstrålning får vi om modulverkningsgraden är 18% att solelproduktionen blir 181 kWh/m2 och år under ett år med normal solinstrålning. I exemplet ovan skulle alltså behövas lite drygt 80 m2 för att ge 15 000 kWh per år.
Är miljön ditt främsta motiv till att installera solceller rekommenderara vi max antal paneler som ryms på taket. Du får räkna med längre återbetalningstid men på sikt en ännu bättre investering eftersom produktionen blir större samtidigt som elpriset antagligen kommer att öka över livslängden.
Hur länge håller solceller?
Praktiskt taget alla solpaneler har förutom vanlig garanti mot fabrikationsfel även en effektgaranti som oftast lovar minst 80% produktion efter 25 år, vilket torde var tämligen unikt för en elprodukt. När vi gör en lönsamhetskalkyl brukar vi anta 30 års livslängd på solpanelerna. Växelriktarna kan antas ha liknande livslängd även om garantin i regel är mycket kortare.
Vad är en växelriktare?
Växelriktaren utför uppgiften att hacka upp och omvandla den relativt höga likspänningen från solpanelerna till samma spänning och frekvens som elnätet. Innan strömmen matas vidare till elnätet filtreras den för att minimera övertoner och på så sätt producera en så ren sinusform som möjligt. Transformatorlösa växelriktare som är vanligast idag och som vi huvudsakligen levererar har mycket hög verkningsgrad. Verkningsgraden är viktig då några procents minskning i verkningsgrad kan bli tusenlappar efter några år.
Internetuppkoppling
Val av växelriktare är också viktigt ur den aspekten att alla fabrikat har olika sätt att presentera informationen på internet och i appar. Uppkopplingen sker med hjälp av Wi-Fi eller fast ansluten internet (RJ45).
Skuggning och val av växelriktare
Rent generellt är val av växelriktare mycket viktigt och vi levererar därför CE märkta och välkända fabrikat.
Skugga kan påverka årsproduktionen i stor utsträckning. Det finns inget sätt att motverka detta fenomen helt, dock kan man med hjälp av s.k. optimerare minska den negativa effekten. Optimerare fungerar så att den anpassar spänning och ström individuellt för varje panel som har optimerare och ger därmed högre energiutbyte, speciellt vid s.k. partiell skuggning. Optimerare kan användas både till en s.k. strängväxelriktare (vanligaste typen) och växelriktare som kräver optimerare på alla paneler (Solaredge).
Använder man en Solaredge växelriktare som blir något dyrare får man också vissa andra fördelar som övervakning på panelnivå, längre garantitid och möjlighet att bryta spänningen helt på taket.
