Opgavesamling solcelle - Den jydske Haandværkerskole
Opgavesamling solcelle - Den jydske Haandværkerskole
Opgavesamling solcelle - Den jydske Haandværkerskole
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Alternativ energi i undervisningen – <strong>solcelle</strong>projekt<br />
På <strong>Den</strong> <strong>jydske</strong> <strong>Haandværkerskole</strong> har vi som en del af et større projekt (EFP projekt 33033‐0020 ”Solceller i<br />
undervisningen”) udarbejdet en lærebog (<strong>solcelle</strong>noter) og et opgavehæfte (opgavesamling – <strong>solcelle</strong>).<br />
Materialet henvender sig primært til undervisningsbrug for elektrikere og stærkstrømsteknikere og er<br />
tænkt som et redskab til at foretage enkle beregninger og dimensionering af <strong>solcelle</strong>anlæg.<br />
Materialet er udviklet af <strong>Den</strong> <strong>jydske</strong> <strong>Haandværkerskole</strong> og DTI og finansieret af Energistyrelsen.<br />
Lærebogen (<strong>solcelle</strong>noter)indeholder fakta om forskellige <strong>solcelle</strong>r og deres virkemåde, opbygning<br />
af såvel stand‐alone som nettilsluttede <strong>solcelle</strong>anlæg. Teksterne er tilstræbt at være så kortfattede<br />
og konkrete som muligt. Under de enkelte afsnit er der henvisninger til kilde og yderligere<br />
information om det konkrete emne.<br />
Opgavehæfte (opgavesamling – <strong>solcelle</strong>) indeholder beregningseksempler på <strong>solcelle</strong> anlæg, ud fra<br />
tal og korrektionsfaktorer m.m.<br />
Undervisningsforløb for elektrikere på grundforløbet strøm, styring og IT<br />
Eleverne arbejder under uddannelsen med forskellige projekter. Solcelleundervisningen integreres i to af<br />
projekterne, et kredsløbsmåleprojekt og et drømmehusprojekt.<br />
Forløbsplan for <strong>solcelle</strong>undervisning. Forløbet integreres i elevernes kredsløbsmåleprojekt 1 :<br />
Lektioner Emne Indhold<br />
8 Måling på <strong>solcelle</strong>r Bygning af <strong>solcelle</strong>bil<br />
8 Måling og beregning Måling på paneler:<br />
Fastsætte Pmax , Umpp og Impp<br />
Ydelsen. Herunder hensyn til skygge, varme og retning<br />
mod solen<br />
Evt. tilslutning af stand‐alone anlæg<br />
Forløbsplan for <strong>solcelle</strong>undervisning. Forløbet integreres i elevernes drømmehusprojekt 2 :<br />
Lektioner Emne Indhold<br />
8 Måling og beregning Nettilsluttet anlæg:<br />
Beregning af vekselretter<br />
Skygger, mismatch, varme og retning mod solen<br />
12 Dimensionering og<br />
tilslutning<br />
1 Se projektbeskrivelse: Kredsløbsmåleprojekt<br />
2 Se projektbeskrivelse: Drømmehusprojekt<br />
Dimensionere et nettilsluttet <strong>solcelle</strong>anlæg der dækker ca. 10 %<br />
af drømmehusets elforbrug<br />
1
Projektbeskrivelse: Kredsløbsmåleprojekt<br />
Indhold<br />
Kredsløbsmåleprojektet handler om at kunne måle og beregne på et svagstrømskredsløb med en max.<br />
spænding på 24 volt. De komponenter der skal arbejdes med er ohmske modstande, LED‐dioder,<br />
transistorer, osv.<br />
Det praktiske arbejde<br />
Du skal tegne og fremstille et måle/beregningskredsløb, der skal indeholde forbindelserne serie og parallel,<br />
således at du får et blandet kredsløb. Du skal udfærdige en skriftlig rapport over projektet, der indeholder<br />
dine beregninger.<br />
Du skal lodde kredsløbet på en printplade og montere den i en plastkasse som du fremstiller i<br />
plastafdelingen. Der skal være mulighed for at kunne måle både modstand, strøm og spænding aktuelle<br />
steder i kredsløbet.<br />
Projektet er tværfagligt med grundfagene matematik og informationsteknologi.<br />
Du opnår i arbejdet med dette projekt:<br />
Kendskab til brugen af diverse værktøjer<br />
At kunne lodde et færdigt printlayout<br />
Kendskab til diverse svagstrømskomponenter<br />
Et grundlæggende kendskab til ohm’s lov, kirchoffs 1. og 2. lov, effektformlen samt en god almen<br />
viden om beregning på elektriske kredsløb<br />
At kunne indstille måleinstrumenterne korrekt for måling af strøm, spænding og modstand<br />
Begynderkendskab til fejlfinding på kredsløb<br />
Du lærer at:<br />
Tegne kredsløbet med de rigtige komponent symboler<br />
Dokumentere beregningerne for kredsløbets strømme, spændinger, modstande og effekter ved<br />
hjælp af de gældende lov og regneregler<br />
Redegøre for de anvendte komponenter<br />
Måle de aktuelle værdier for strøm, spænding og modstand med et multimeter<br />
Udfærdige det aktuelle print layout samt montere det i plastkassen<br />
Redegøre for fejlfinding<br />
Måle på <strong>solcelle</strong>r og paneler<br />
Der loddes og fremtidens bil testes<br />
2
Projektbeskrivelse: Drømmehusprojekt<br />
Indhold<br />
Du lærer at udarbejde dokumentation for en boliginstallation i henhold til gældende love og regler.<br />
Det praktiske arbejde<br />
Du skal på en plantegning af dit drømmehus indtegne elinstallationen efter gældende love og regler. Du<br />
skal udvælge og opmåle materiale til installationen samt beregne tidsforbruget.<br />
Du skal monterer dele af elinstallation efter egen dokumentation samt udføre, idriftsætte og afprøve<br />
installationen efter gældende regler.<br />
Du opnår på begynderniveau:<br />
At kunne udfærdige dokumentation i henhold til gældende love og regler<br />
At kunne udføre lys og 3‐faset motor‐installation i boliger efter gældende love og regler<br />
At kunne udvælge installationsmateriel og anvende dette i henhold til fabrikantens anvisninger<br />
At kunne udføre en mindre tele‐ og datainstallation i boliger efter gældende love og regler<br />
At kunne tilslutte 1‐ og 3‐fasede brugsgenstande<br />
At kunne opmåle materialeforbruget<br />
At kunne fejlfinde på og idriftsætte en installation efter gældende love og regler<br />
At kunne færdigmontere resten af din styringsinstallation<br />
Begynder kendskab til fejlfinding på relæstyring<br />
At kunne overføre teori til praksis<br />
At reflekterer over og kontrollere egen arbejdstid og arbejdsindsats<br />
At kunne måle og beregne på et nettilsluttet <strong>solcelle</strong>anlæg<br />
At udnytte din kreativitet<br />
Du lærer at:<br />
Tegne en plantegning med alle elinstallationer<br />
Dokumentere og redegøre for de gældende love og regler for en bolig installation<br />
Udfører stærk‐, svagstrøms og tele‐datainstallationer håndværksmæssigt korrekt under vejledning<br />
Udvælge og anvende elmateriel efter fabrikantens anvisninger. Dette også i forhold til el‐sikkerhed,<br />
miljø og sikkerhed på arbejdspladsen<br />
Foretage tilslutning til elforsyningsnettet, på baggrund af kendskab til produktion, transmission og<br />
distribution af elektrisk energi samt forsyningsnettes opbygning<br />
Skabe sikkerhed for personer og husdyr. Sikre en ejendom mod de farer og skader, som kan opstå<br />
ved normal brug af elektriske installationer, herunder chokstrømme og høje temperaturer<br />
Under vejledning at kunne foretage eftersyn og afprøvning før idriftsættelse af el‐installationen,<br />
samt foretage målinger på installationer og kredsløb med forskellige former for belastning<br />
Under vejledning udføre mindre automatiske anlæg, herunder tilslutte 1‐ og 3‐ fasede<br />
brugsgenstande samt motorer med forskellige styringsprincipper og standardkoblinger på<br />
baggrund af kendskab til de mest almindelige mekaniske styrer/føle organer, elektromekaniske<br />
relæer og tidsrelæer under vejledning<br />
Anvende dokumentation til at udføre mindre relætekniske opgaver<br />
Dimensionere og tilslutte <strong>solcelle</strong>anlæg<br />
3
<strong>Den</strong> <strong>jydske</strong> <strong>Haandværkerskole</strong><br />
<strong>Opgavesamling</strong><br />
Solcelle<br />
KVU og El-lærlinge<br />
Ole Bønlykke og Lars Dam<br />
15‐09‐2009
2 Solcelle noter<br />
Indholdsfortegnelse<br />
Opgave 1 ............................................................................................................................................................ 3<br />
Måling på enkelt celle ...................................................................................................................................... 3<br />
Opgave 2 ............................................................................................................................................................ 4<br />
Måling på enkelt panel .................................................................................................................................... 4<br />
Opgave 3 ............................................................................................................................................................ 6<br />
Beregn standalone anlæg .................................................................................................................... 6<br />
Side 2 af 8
3 Solcelle noter<br />
Opgave 1<br />
Måling på enkelt celle<br />
Mål Uoc ( Spændingen over <strong>solcelle</strong>n uden belastning )<br />
Mål Isc ( Kortslutningsstrømmen )<br />
Uuc = __________ Isc = __________<br />
Mål strøm og spænding<br />
ved fuld sollys, direkte<br />
mod solen<br />
1. Volt 2. Ampere<br />
Prøv at skygge for en del af <strong>solcelle</strong>n, hvad sker der så? _______________________<br />
____________________________________________________________________<br />
Målingerne kan ikke umiddelbart bruges til at beregne effekten på cellen, men giver et udtryk<br />
for cellens kvalitet. I den næste opgave vil vi forsøge, at finde den strøm og spænding hvor<br />
cellerne yder mest.<br />
Side 3 af 8
4 Solcelle noter<br />
Opgave 2<br />
Måling på enkelt panel<br />
Aflæs mærkepladen på panelet<br />
Pmax _________W Upmax _________V System spænding_______V<br />
Mål som i opgave 1. tomgangsspændingen og kortslutningsstrømmen<br />
Uuc = __________ Isc = __________ Solintensitet ________W/m 2<br />
Indfør værdierne i kurvebladet næste side.<br />
V<br />
A Variabel modstand<br />
Pyranometer til måling af<br />
solintensitet<br />
Side 4 af 8
5 Solcelle noter<br />
1. Indsæt dine målinger Uuc<br />
og Isc i kurvebladet til højre<br />
2. Reguler på den variable<br />
modstand så strømmen<br />
stiger med 0,5A pr måling<br />
og aflæs spændingen. Se<br />
om du kan tegne en kurve<br />
som den vist nedenfor til<br />
højre. Det er ikke<br />
sandsynligt den bliver helt<br />
magen til, da det er et<br />
andet <strong>solcelle</strong>modul end<br />
det du måler på.<br />
3. beregn nu Pmax og<br />
sammenlign med<br />
mærkepladen.<br />
Beregning af Standalone anlæg<br />
I/A<br />
5,0<br />
4,5<br />
4,0<br />
3,5<br />
3,0<br />
2,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30 U/V<br />
Pmax = Umpp x Impp<br />
Side 5 af 8
6 Solcelle noter<br />
Opgave 3<br />
Beregn standalone anlæg<br />
Kilde Damgaard marine<br />
I en jagthytte ønskes følgende installeret:<br />
3 lamper a` 10 W bruges 3 timer pr. dag<br />
1 vandpumpe a`50 W bruges 10 min. pr. dag<br />
Vi regner med at bruge hytten hver weekend eller i ferier max.8 dage pr. måned, i perioden<br />
fra april til juli.<br />
Beregn <strong>solcelle</strong>r og Akkumulator.<br />
Manuel beregning: <strong>solcelle</strong>r = Akkumulator =<br />
http://www.dansksolenergi.dk/Dimension/Dimension_batteri.shtml<br />
<strong>solcelle</strong>r = Akkumulator =<br />
Side 6 af 8
7 Solcelle noter<br />
Måling og beregning på anlæg<br />
Opgave 4<br />
Beregn den årlige ydelse for anlægget nedenfor:<br />
Anlægget skal nettilsluttes. Placeringen er stik syd.<br />
Areal areal:_____________m 2<br />
Solcellemodul faktor:_______<br />
Hældningsvinkel: _____ 0 hældningsvinkel faktor: _____<br />
Orienteringsvinkel:______ 0 Orienteringsvinkel faktor:______<br />
Vekselretter type:___________________________ Vekselretter faktor:______ ( )<br />
Beregning ved 1000(kWh/m 2 :__________________________________________<br />
’ Paneler på tag<br />
Panel nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />
Kabel<br />
længde<br />
Lednings.<br />
farve<br />
18 m.<br />
2*‐2,5mm 2<br />
18 m.<br />
2*2,5mm 2<br />
20 m.<br />
2*‐2,5mm. 2<br />
20 m<br />
2*‐ 2,5mm 2<br />
22 m.<br />
2*‐ 2,5mm 2<br />
22 m.<br />
2*‐ 2,5mm 2<br />
24 m.<br />
2*‐ 2,5mm 2<br />
24 m.<br />
2*‐2,5mm 2<br />
33 m.<br />
2*‐ 2,5mm 2<br />
‐SH +BR ‐ BL +S ‐ SH +BR ‐ BL +S ‐ SH +BR ‐ BL +S ‐ SH +BR ‐ BL + S ‐ SH +BR<br />
Voc 20,35 V 20,59 V 20,62 V 19,74 V 21,46 V 19,49 V 20,24 V 21,36 V 21,36 V<br />
Isc 3,15 A 2,73 A 3,22 A 3,20 A 2,99 A 3,24 A 3,13 A 2,70 A 3,04 A<br />
Wp 30,36 W 28,96 W 30,07 W 27,28 W 31,12 W 30,79 W 27,59 W 29,58 W 31,96 W<br />
Hældning<br />
paneler 20 0<br />
Solhøjde 25 o<br />
20<br />
Side 7 af 8
8 Solcelle noter<br />
Opgave 4<br />
Solcelle anlæg til drømmehus<br />
I forbindelse med dit projekt drømmehus skal du udføre et nettilslutted Solcelle<br />
anlæg der dækker ca. 10% af boligens elforbruget.<br />
Side 8 af 8
1 Solceller<br />
<strong>Den</strong> <strong>jydske</strong> <strong>Haandværkerskole</strong><br />
Solcelle noter<br />
El og KVU<br />
Ole Bønlykke og Lars Dam<br />
15-09-2009<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
2 Solceller<br />
Indholdsfortegnelse<br />
Forord .......................................................................................................................................................................... 4<br />
Solceller før, nu og i fremtiden.................................................................................................................... 5<br />
Fremtid....................................................................................................................................................................... 5<br />
Eksempler fra Danmark i dag............................................................................................................................... 5<br />
Hvad er en <strong>solcelle</strong>?........................................................................................................................................... 6<br />
Robust og driftsikker teknologi............................................................................................................................. 7<br />
Solcelleteknologi i Danmark 2009 ............................................................................................................ 8<br />
Pionéranlæg ............................................................................................................................................................. 8<br />
Eksempel på et <strong>solcelle</strong>anlæg fra 2003............................................................................................................. 8<br />
Forskellige typer af <strong>solcelle</strong>r og teknologier...................................................................................... 8<br />
Forskellige typer af <strong>solcelle</strong>r og teknologier...................................................................................... 9<br />
Med eller uden ramme ........................................................................................................................................... 9<br />
Monokrystallinske celler......................................................................................................................................... 9<br />
Polykrystallinske celler........................................................................................................................................... 9<br />
Amorfe celler ............................................................................................................................................................ 9<br />
Mest anvendte <strong>solcelle</strong>r....................................................................................................................................... 10<br />
Nye metoder og materialer.................................................................................................................................. 10<br />
Nano-flager............................................................................................................................................................. 11<br />
Integration af solenergi på forsyningsnettet.................................................................................... 12<br />
Vekselrettere .......................................................................................................................................................... 13<br />
Generelt................................................................................................................................................................... 13<br />
Typer ........................................................................................................................................................................ 14<br />
Virkemåde............................................................................................................................................................... 15<br />
Faktorer med indflydelse på <strong>solcelle</strong>ns ydeevne........................................................................... 16<br />
Solcellens virkningsgrad...................................................................................................................................... 16<br />
Derfor er nogle <strong>solcelle</strong>r blå................................................................................................................................ 16<br />
Solceller skal afkøles............................................................................................................................................ 16<br />
Undgå skygger....................................................................................................................................................... 17<br />
Dimensionering af nettilsluttede <strong>solcelle</strong>r......................................................................................... 18<br />
Bestemmelse af placering, modultype, modulstørrelse................................................................................ 20<br />
Skyggers utilsigtede virkning.............................................................................................................................. 21<br />
Beregning af årlig ydelse..................................................................................................................................... 23<br />
Beregningseksempel............................................................................................................................................ 23<br />
Dimensionering af vekselrettere:............................................................................................................. 24<br />
Dimensionering af kabler..................................................................................................................................... 27<br />
Ideel udenfor elnettet (Stand alone).................................................................................................................. 28<br />
Eksempel (KildeThe Renewable Energy Handbook ”William H. Kemp”)................................................. 28<br />
Hybridanlæg .......................................................................................................................................................... 30<br />
Elselskabernes rolle.............................................................................................................................................. 31<br />
Elnettet som lager ................................................................................................................................................. 32<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
3 Solceller<br />
Lagring..................................................................................................................................................................... 32<br />
Solceller i fremtidens byggeri.................................................................................................................... 33<br />
Bilag ....................................................................................................................................................................... 34<br />
Lovgivning............................................................................................................................................................... 34<br />
Bilag 1 ....................................................................................................................................................................... 34<br />
SB –Afsnit 6A Kap. 712 ....................................................................................................................................... 34<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
4 Solceller<br />
Forord<br />
Vi har her samlet fakta om forskellige <strong>solcelle</strong>r og deres virkemåde, opbygning af såvel<br />
standalone - som nettilsluttede <strong>solcelle</strong>anlæg.<br />
Her har vi foretaget beregnings eksempler på <strong>solcelle</strong> anlæg, ud fra tal og korrektionsfaktorer<br />
mm. udviklet af blandt andet af DTI og finansieret af energistyrelsen.<br />
Vi har tilstræbt at være så kortfattede og konkret som muligt. Under de enkelte afsnit er der<br />
typisk henvisninger til yderligere information og ophav om det konkrete emne.<br />
Solcelle noter henvender sig primært til undervisningsbrug for elektrikere og<br />
stærkstrømsteknikere og er tænkt som et redskab til at foretage enkelte beregninger og<br />
dimensionering af <strong>solcelle</strong>anlæg.<br />
<strong>Den</strong> <strong>jydske</strong> <strong>Haandværkerskole</strong><br />
Lars Dam og Ole Bønlykke<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
5 Solceller<br />
Solceller før, nu og i fremtiden<br />
<strong>Den</strong> franske fysiker Alexandre Edmond Becquerel opdagede i 1839, at nogle kobberoxid<br />
elektroder kunne frembringe en elektrisk strøm, når de blev belyst. Charles Fritts fremstillede<br />
de første <strong>solcelle</strong>r af grundstoffet selen i 1880'erne, og forudså allerede dengang, at<br />
fremtidens bygninger ville være dækkede af <strong>solcelle</strong>r til elektricitetsproduktion.<br />
Rumforskningen som drivkraft<br />
<strong>Den</strong> første silicium <strong>solcelle</strong>, der havde en nyttevirkning på ca. 6%, blev fremstillet af Fuller,<br />
Pearson og Chapin i 1954 på Bell Laboratories i USA. I 1958 blev de første <strong>solcelle</strong>r sendt ud<br />
i rummet med satellitten Vanguard 1. Det var således udviklingen inden for rumfart og<br />
rumforskning der var drivkraften bag den udvikling, der skete med <strong>solcelle</strong> teknologien i<br />
60'erne og 70'erne. Et af de mest kendte anlæg fra den periode er det amerikanske Skylab,<br />
der var forsynet med et <strong>solcelle</strong>anlæg, der havde en middeleffekt på ca. 20 kWp.<br />
Fremtid<br />
Det naturlige spørgsmål vil efterfølgende være hvor er vi nu og hvor er vi på vej hen?<br />
Hvor vi er på vej hen er naturligvis ikke let at spå om, men måske et par facts kan give et<br />
billede.<br />
I 2003 udgjorde produktionen af <strong>solcelle</strong>r 560 MW <strong>solcelle</strong> energi. I dag (2009) bygges der<br />
fabrikker, der enkeltvis er lige så store som den samlede verdensproduktion af <strong>solcelle</strong>r var<br />
for få år tilbage.<br />
(www.msk.ne.jp)<br />
Eksempler fra Danmark i dag<br />
1. Eksempel:<br />
Det danske solenergiselskab Renewagy udvider sin aktiekapital her i 2009. Uanset kriser og<br />
hvad vi nu fokuserer på i øjeblikket, har det tyske selskab Colexon Energy besluttet, at tilbyde<br />
1,1 mia. kr. for de nyudstedte aktier. Dette kan måske være en indikation på <strong>solcelle</strong>ns<br />
forventede betydningen som en fremtidig energikilde.<br />
2. Eksempel:<br />
Det danske clentech-selskab Gaia Solar Blev grundlagt i 1996 og har over 300 afsluttede<br />
projekter. Et af disse, et <strong>solcelle</strong>anlæg er på Lunds Universitet tog prisen som årets<br />
<strong>solcelle</strong>anlæg i Sverige 2008.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
6 Solceller<br />
Hvad er en <strong>solcelle</strong>?<br />
<strong>Den</strong> traditionelle <strong>solcelle</strong> består i korte træk af to forskellige typer silicium lagt ovenpå<br />
hinanden. <strong>Den</strong> ene type er beriget med boron og den anden med fosfor, således at de meget<br />
enkelt forklaret, har henholdsvis overskud af elektroner og mangler elektroner. En udligning<br />
mellem de to lag er ikke mulig. Det derved fremkomne elektriske spændingsfelt udnyttes ved<br />
at tilføre lys, lyset vil løsne elektroner i både det positive og det negative lag, hvilket yderligere<br />
forrykker den elektriske balance. Differencen mellem de to lag udgør en elektrisk spænding<br />
som illustreret af nedenstående.<br />
(*principskitse fra <strong>solcelle</strong>r i fremtidens byggeri)<br />
Solcellens følsomhed over for bestemte bølgelængder af lys afhænger af, om lyset kan<br />
passere cellens overflade, trænge igennem cellens øverste lag og stadig have tilstrækkelig<br />
energi til at skabe positive områder i PN-overgangen.<br />
Da der som før nævnt er en spændingsforskel, og det indtrængende lys overfører energi til<br />
frie elektroner, kan <strong>solcelle</strong>n optræde som en elektromotorisk kraft-kilde - en generator.<br />
I klart vejr leverer silicium cellen ca. 0,5 Volt og ca. 25 mA for hver kvadratcentimeter<br />
overflade, eller med andre ord 12-13 mW/cm 2 eller 120 – 130 W/m 2 .<br />
PEC-cellen, er en helt speciel type tyndfilmcelle, der udmærker sig ved at være billig at<br />
fremstille. PEC står for Photo Electro Chemical. Selve cellen består af et sandwichelement af<br />
to elektroder adskilt af en elektrolyt. <strong>Den</strong> aktive elektrode, fotoelektroden, består af<br />
halvledermaterialet titandioxid samt et farvestof. PEC-cellen virker principielt som<br />
fotosyntesen idet fotoner fra solen omsættes via et farvestof og et bæremateriale til energi,<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
7 Solceller<br />
der i naturen bidrager til plantens vækst og i PEC-cellen giver elektrisk energi. Kort fortalt<br />
fungerer cellen ved at en foton rammer farvestoffet, hvorved farvestoffet får tilført energi og<br />
en elektron overføres gennem halvlederen ind til bagkontakten. Farvestoffet regenereres af<br />
elektrolytten. Elektrolytten kan så igen regenereres ved tilførsel af en elektron ved<br />
modelektroden og kredsløbet er således etableret.<br />
Siliciummet udvindes af kvarts, som findes i store mængder i naturen. Det skal dog gennem<br />
en lang og krævende forarbejdningsproces (herunder rensning og energikrævende<br />
smeltning), for at det kan anvendes til <strong>solcelle</strong>r. Dette er den væsentligste årsag til<br />
<strong>solcelle</strong>rnes høje kostpris. Produktionsprisen er dog faldende samtidig med at effektiviteten<br />
stiger. Det betyder, at <strong>solcelle</strong>r i dag kan være et godt supplement til husstandens elforsyning,<br />
derudover er en nye typer <strong>solcelle</strong>r baseret på nanoteknologi på vej ud på markedet denne<br />
type forventes at bliver både billigere og bedre.<br />
Almindelige <strong>solcelle</strong>r kan omdanne 9-15 % af sollysets energi til el, men<br />
de nyeste og bedste typer kan udnytte op til 40 % af den indstrålede<br />
energi.<br />
Robust og driftsikker teknologi<br />
Da omsætningen af lys til elektricitet sker helt uden bevægelige dele, er der tale om en meget<br />
robust og driftsikker teknologi. Blandt andet derfor har <strong>solcelle</strong>r længe været brugt i rumfarten,<br />
og senere på fjerntliggende installationer rundt om på jorden. Fremstillingsomkostningerne er<br />
imidlertid faldet drastisk og effektiviteten øget, så <strong>solcelle</strong>r i dag er relevante i mange<br />
sammenhænge til elforsyning i stor eller lille skala.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
8 Solceller<br />
Solcelleteknologi i Danmark 2009<br />
Pionéranlæg<br />
Først sidst i 70'erne kom <strong>solcelle</strong>teknologien til Danmark. Støttet af det danske<br />
energiforskningsprogram (EFP-82) etablerede Jysk Telefon i 1983 i samarbejde med<br />
vindmøllefabrikken Dansk Vind Teknik og batteriproducenten Lyac et hybrid stand-alone<br />
forsøgsanlæg bestående af et <strong>solcelle</strong>anlæg på 4,4 kWp, en vindmølle på 20 kW, et<br />
batterilager på 132 kWh og et 12 kW diesel-generator anlæg. Hensigten var at demonstrere<br />
sol/vind/diesel anlæg som elforsyningskilde for fjerntliggende telekommunikationsanlæg med<br />
høje krav til driftspålidelighed. Anlægget, som blev opsat ved en telefon landcentral i Ølst syd<br />
for Randers, fungerede frem til 1989, og <strong>solcelle</strong>delen af anlægget er stadig i drift, og er<br />
således et af Danmarks ældste kørende <strong>solcelle</strong>anlæg.<br />
Eksempel på et <strong>solcelle</strong>anlæg fra 2003<br />
Siden den gang i 70érne er der naturligvis sket rigtig meget, et eksempel på det kunne være<br />
et andet anlæg fra Randers.<br />
I 2003 renoverede man beboerhuset J. V. Martins plads 3, i Randers. Anlægget på ca. 150m 2<br />
blev opført med tilskud fra Energistyrelsen, (www.ens.dk) og Randers Kommune<br />
(www.randers.dk ).<br />
Tekniske data:<br />
Areal:I alt 150m 2 <strong>solcelle</strong>r orienteret med syd, hældning 45 grader<br />
Moduler:183 stk<br />
Beregnet årsproduktion:<strong>Den</strong> installerede effekt på 12 kW leverer 10.000 kWh om året eller<br />
som 3 almindelige husstandes elforbrug. Ydelsen svarer til 781 kWh/kWp*<br />
Monteringssystem: Der er tale om et rammesystem i form af ekstruderede<br />
aluminiumsprofiler, som kan anvendes til alle fabrikater af <strong>solcelle</strong>laminater. I kraft af<br />
valgfriheden er det et meget fleksibelt system som vil stille arkitekterne fri mht. valg af<br />
<strong>solcelle</strong>r og dermed tagets arkitektoniske udtryk.<br />
Solcellemodul: Lavpris 25 DKK/Wp polykrystallinske <strong>solcelle</strong>laminat, med en pris på 25 kr.<br />
pr. Watt.<br />
Nettilslutning: 5 stk. Fronius Maxi vekselrettere.<br />
*kWp ~ Nominel ydelse<br />
1kWp = 1kiloWattpeak; betyder den standardiserede eller nominelle topydelse af et <strong>solcelle</strong> modul. <strong>Den</strong><br />
nominelle ydelse for en <strong>solcelle</strong>/fotovoltisk celle, moduler eller rækker af moduler under internationalt<br />
specificerede test forhold: dvs. 1000W/m 2 indfaldende sollys og en celle temperatur på 25ºC.<br />
kWh/kWp ~ Specifik ydelse<br />
Dette parameter repræsenterer målt netto energi til nettet divideret med modulets nominelle effekt. Kan<br />
ligesom kWp bruges som mål for både en celle, et modul eller et helt system af moduler.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
9 Solceller<br />
Forskellige typer af <strong>solcelle</strong>r og teknologier<br />
Med eller uden ramme<br />
Et standard <strong>solcelle</strong>-panel varierer i størrelse fra 0,4 - 1,5 m 2. De fleste standardpaneler<br />
leveres med fast ramme, men kan også leveres rammeløse. Disse er specielt velegnede til<br />
bygningsintegration, hvor <strong>solcelle</strong>paneler f. eks. kan indgå til erstatning for glas i almindelige<br />
kendte profilrammesystemer.<br />
De fleste <strong>solcelle</strong>r, der findes i handelen i dag, er siliciumbaserede. Der findes primært tre<br />
forskellige typer. Man betegner dem henholdsvis monokrystallinske, polykrystallinske og<br />
amorfe <strong>solcelle</strong>r.<br />
Monokrystallinske celler<br />
Monokrystallinske celler er skåret af en rund siliciumblok. Som<br />
regel bliver cellerne dog skåret til, så de bliver kantede. Det gøres<br />
for at få mindre afstand mellem cellerne i panelet. De fremtræder<br />
oftest med en ensartet grå eller sort bund. Monokrystallinske celler<br />
er de mest effektive, men er også de dyreste.<br />
Polykrystallinske celler<br />
Polykrystallinske celler består af store siliciumkrystaller, som er<br />
dannet ved støbning direkte i en firkantet form. De forskellige<br />
krystalretninger i cellen giver et stærkt blåt farvespil i lyset.<br />
Amorfe celler<br />
Amorfe celler optræder i tyndfilmsform. De kendes f. eks. fra<br />
lommeregnere. De kan udfores i så tynde film, at lyset kan<br />
skinne igennem. Effekten er dog væsentlig lavere end hos de<br />
krystalliske, men de er også tilsvarende billigere, og der sker en<br />
stor udvikling på området.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
10 Solceller<br />
Mest anvendte <strong>solcelle</strong>r<br />
De monokrystallinske siliciumceller er i dag dominerende til professionelt brug som f. eks.<br />
kommunikation og energiforsyning i afsides områder. Fordelene er en relativt høj<br />
virkningsgrad og en stabil drift i mange år. Ulemperne, er en høj pris, da cellerne ikke er<br />
egnede til masseproduktion.<br />
Mange spår derfor at tyndfilmcellerne (amorft silicium) vil vinde større udbredelse i fremtiden.<br />
Fordelene er væsentligt lavere priser på grund af en kontinuerlig produktion. Ulemperne er, at<br />
disse typer ikke har så høj en virkningsgrad som de krystallinske og at ydelsen falder mere i<br />
løbet af panelets levetid. Begge forhold bliver dog løbende forbedret.<br />
Nye metoder og materialer<br />
En af dem der er langt i udviklingen af PEC-cellerne er Teknologisk Institut i Taastrup.<br />
PEC-celler efterligner fotosyntesen. Cellen er en sandwich mellem to glasplader, der er belagt<br />
med elektroder.<br />
Øverst ligger det fotoaktive lag. Laget består af<br />
nanopartikler af halvlederen titaniumdioxid (TiO2;<br />
hvide kugler), som er dækket af et farvestof (pink),<br />
der fanger sollyset. Hver gang en foton rammer<br />
farvestoffet, sendes en elektron på arbejde i et<br />
elektrisk kredsløb.<br />
Næste lag er elektrolytten (gult), som erstatter den<br />
tabte elektron i farvestoffet, og som selv regenereres<br />
med en elektron, der vender tilbage fra kredsløbet.<br />
PEC-celler udnytter typisk 5-7 procent af sollysets energi, og rekorden er 13 procent. Tests i<br />
laboratorier viser, at den første generation af cellerne har en levetid er over 10 år. Levetiden<br />
og ydelsen skal hæves og prisen sænkes før PEC-cellerne er rentable men det forventes at<br />
vil ske inden for den nærmeste fremtid.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
11 Solceller<br />
Skal <strong>solcelle</strong>r have en større udbredelse er der tre indlysende faktorer der skal være på<br />
plads.<br />
• Prisen skal være rigtig.<br />
• Ydelsen skal være acceptabel.<br />
• Solcellen skal have en tilstrækkelig stabilitet.<br />
På Risø er man langt fremme med en plast<strong>solcelle</strong> der står over for et kommercielt<br />
gennembrud. Man taler om en stabil <strong>solcelle</strong> med en produktionspris til omkring en krone, der<br />
mangler kun lidt effektivitet i, at den kan honorer de tre før nævnte faktorer.<br />
<strong>Den</strong> meget lave pris kombineret med de fysisk meget små dimensioner – metaltykkelser på<br />
200 – 300 nano mm eller mindre, åbner for et utal af muligheder. Nogle oplagte muligheder i<br />
fremtiden er, at man f.eks. kan trykke <strong>solcelle</strong>rne på stof – det kan f.eks. være på rygsækken,<br />
så brugeren kan oplade sin mobiltelefon eller lignende.<br />
Nano-flager<br />
Måske findes løsning på plast<strong>solcelle</strong>ns manglende effektivitet i en dansk opfindelse?<br />
<strong>Den</strong> danske forsker Martin Aagesen ved Nano-Science Center på KBH universitet har<br />
udviklet en metode hvor nano-flager skal gøre <strong>solcelle</strong>r dobbelt så effektive, som de man<br />
kender i dag. Solcellen bliver samtidig meget billig, idet den kun anvender en procent af den<br />
meget dyre silicium som anvendes i de almindeligt kendte <strong>solcelle</strong>r.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
12 Solceller<br />
Integration af solenergi på forsyningsnettet<br />
Solcellerne producerer jævnstrøm, der kan lagres i akkumulatorbatterier. Når <strong>solcelle</strong>rne skal<br />
tilsluttes det offentlige elnet benyttes en elektronisk enhed, en såkaldt inverter, der omdanner<br />
jævnstrømmen til vekselstrøm . Inverteren frekvensstyres fra<br />
netfrekvensen, og den synkroniseres automatisk når den<br />
tilkobles elnettet.<br />
Når et <strong>solcelle</strong>anlæg tilsluttes det offentlige elnet fungerer det<br />
således:<br />
Ved megen sol og stort elforbrug produceres der alene til eget<br />
forbrug.<br />
Ved megen sol og lille forbrug leveres til elnet. Ved ringe sol<br />
forsynes fra elnet.<br />
Princip skitse (Kilde The Renewable Energy Handbook ”William H. Kemp”)<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
13 Solceller<br />
Vekselrettere<br />
Ovenstående er eksempler på vekselrettere af mærket FRONIUS<br />
Generelt<br />
Vekselrettere, til forskel fra ensrettere, omformer som<br />
navnet også antyder jævnspænding til vekselspænding,<br />
eller jævnstrøm til vekselstrøm. Vekselrettere kan være små<br />
simple enheder der tilsluttes i bilens lighterstik og leverer 230 Vac til en barbermaskine<br />
eller ligende. Det kan også være enhederne i Konti-skan forbindelsen hvor meget store<br />
elektriske effekter, op til 1000 MVA, som højspændings jævnstrøm sendes gennem kabler<br />
under Kattegat og så på landsiden igen omdannes til vekselspænding.<br />
En meget stor del af de vekselrettere vi kender i dag anvendes i frekvensomformere, enheder<br />
der anvendes til hastighed- og belastningsstyring af vekselstrømsmotorer.<br />
Frekvensomformeren omformer elnettets frekvens på 50 Hz til en variabel frekvens, de kan<br />
være 1- eller 3- fasede, og varierer i størrelse fra enheder, der er så små at de kan indbygges<br />
direkte i små cirkulationspumper til store enheder for højspændingsmotorer på mange MW.<br />
Vekselrettere til <strong>solcelle</strong>anlæg opdeles i de følgende to anvendelsesområder:<br />
• Vekselrettere til Ø-drift (Stand-alone)<br />
• Vekselrettere til nettilslutning.<br />
Begge typer har fælles træk, men er meget forskellige i udformningen af deres<br />
kontrolkredsløb.<br />
<strong>Den</strong> første skal kun levere energi når brugerens belastning kræver dette, den anden skal til<br />
enhver tid levere og omforme al den solenergi, der er tilgængelig i <strong>solcelle</strong>rne.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
14 Solceller<br />
Stand-alone vekselretteren er beregnet til at arbejde uafhængig af forsyningsnettet. <strong>Den</strong> har<br />
bl.a. en indbygget 50 Hz frekvensgenerator således at den kan levere en standard<br />
vekselspænding.<br />
<strong>Den</strong> nettilsluttede vekselretter adskiller sig fra stand-alone enheden ved at den kun kan<br />
fungere når den er tilsluttet et forsyningsnet.<br />
<strong>Den</strong> benytter normalt netfrekvensen til at styre sin egen frekvens således at den altid er<br />
synkroniseret med forsyningsnettet. Samtidig har den forskellige styresystemer, der måler<br />
den tilgængelige <strong>solcelle</strong>effekt og sørger for at så stor en del som muligt af denne effekt den<br />
bliver sendt ud på nettet.<br />
Typer<br />
I det nuværende stade for <strong>solcelle</strong>anlæg skelnes der mellem følgende 3 hovedtyper for<br />
vekselrettere:<br />
• Centralvekselrettere.<br />
Det er vekselrettere der er beregnet til relativt store <strong>solcelle</strong>anlæg og hvor der typisk<br />
kun er installeret een vekselretter til hele anlægget. De enkelte <strong>solcelle</strong>moduler er<br />
normalt forbundet i mindre serieforbundne grupper som så igen er samlet i een stor<br />
parallelforbundne enhed. De kan være i størrelsesordenen fra 2 kW og opefter.<br />
• Strengvekselrettere.<br />
Her er vekselretteren forberedt til at der direkte kan tilsluttes een eller flere sæt af<br />
serieforbundne <strong>solcelle</strong>moduler (strenge) på klemmer i selve vekselretteren.<br />
De fås i størrelser fra 500 W og op til et par kilowatt.<br />
• Modulvekselrettere.<br />
Det er små vekselrettere, normalt på 100 til 200 W, der af fabrikanten er monteret<br />
direkte på det tilhørende <strong>solcelle</strong>modul. Der bliver således ikke behov for nogen<br />
egentlig DC-installation. <strong>Den</strong>ne kombination med en fabriksmonteret vekselretter<br />
direkte på <strong>solcelle</strong>modulet kaldes også for AC-moduler.<br />
AC-moduler er nok dem der har det største potentiale mht. at gøre <strong>solcelle</strong>systemer<br />
billigere. Der kan laves et systemdesign med en høj modularitet samtidig med at<br />
installationsomkostninger og kabeltab mindskes.<br />
<strong>Den</strong>ne inddeling i forskellige typer går primært på vekselretterens anvendelse. Kravene til de<br />
funktionsmæssige og sikkerhedsmæssige faciliteter er derimod de samme uanset<br />
vekselretterens anvendelse og størrelse.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
15 Solceller<br />
Virkemåde<br />
De bedste og mest effektive vekselrettere bruger den såkaldte pulsbredde modulation.<br />
Det er et system med højeffekt transistorer, der i et styret forløb tænder og slukker for<br />
strømmen i korte og længere intervaller. Når disse pulstog med strømme derefter sendes<br />
igennem et filter med spoler og kondensatorer bliver de til en ren sinusformet strøm med et<br />
meget lille indhold af overtoner.<br />
Større vekselrettere, 10 kW og derover, kan arbejde efter andre principper, men de skal ikke<br />
omtales nærmere her.<br />
*Pricipskitse kilde Dansk Solenergi RI<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
16 Solceller<br />
Faktorer med indflydelse på <strong>solcelle</strong>ns ydeevne<br />
Solcellens virkningsgrad<br />
Solstrålingen udenfor jordens atmosfære, solarkonstanten, er ca. 1350 W/m 2 . Ved jordens<br />
overflade er solintensiteten i Danmark omkring 1000 W/m 2 på en klar sommerdag.<br />
Virkningsgraden i en <strong>solcelle</strong> udregnes som forskellen i procent mellem den indstrålede effekt<br />
{Watt} pr. arealenhed og den af <strong>solcelle</strong>n leverede effekt. Der skelnes imellem den teoretiske<br />
virkningsgrad, laboratorievirkningsgrad og praktisk virkningsgrad. Det er den praktiske<br />
virkningsgrad, der har størst interesse for brugere af <strong>solcelle</strong>r. Silicium <strong>solcelle</strong>r har en<br />
teoretisk virkningsgrad på ca. 30 % og en praktisk virkningsgrad på 16 til 18 %.<br />
Derfor er nogle <strong>solcelle</strong>r blå<br />
Sollyset har sin maksimale relative intensitet i området 450 til 500 nanometer - i det blå lys<br />
område. Det er derfor vigtigt, at <strong>solcelle</strong>n fremstilles således, at dens maksimale følsomhed<br />
ligger tæt her på. Når man betragter en <strong>solcelle</strong>, er den blålig. Det er fordi det blå lys bliver<br />
delvis reflekteret fra cellen. En typisk silicium <strong>solcelle</strong> har sin største relative følsomhed i<br />
området 700 til 900 nanometer - altså i det infrarøde område. Dette manglende sammenfald<br />
er en af årsagerne til, at <strong>solcelle</strong>r ikke har nogen særlig høj virkningsgrad, og dette er et af de<br />
områder, der udvikles på.<br />
Solceller skal afkøles<br />
En anden væsentlig årsag til den lave virkningsgrad er reflektioner fra cellens overflade. Dette<br />
kan modvirkes ved antirefleks belægninger eller ved at udforme cellens overflade som mange<br />
små pyramide-strukturer. Solcellernes virkningsgrad nedsættes også ved stigende temperatur<br />
(gælder ikke de amorfe <strong>solcelle</strong>r), og de kan ødelægges, hvis temperaturen i længere tid<br />
overstiger den af fabrikanten angivne max værdi.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
17 Solceller<br />
Undgå skygger<br />
Et <strong>solcelle</strong>anlæg er meget følsomt over for skygger. Et anlæg, som består af flere paneler,<br />
kan sammenlignes med en juletræsguirlande. Hvis en pære i guirlanden er i stykker, kan<br />
ingen lyse. Ligger et panel i skygge, producerer det ikke strøm, dvs. det samlede udbytte af<br />
anlægget nedsættes.<br />
Selv små skygger, f. eks. fra en antenne, skal undgås. Det er som regel nærliggende at<br />
udnytte tagfladen, som oftest på forhånd giver en skrå og skygge fri anlægsflade med nem<br />
adgang til husets installationer.<br />
I udlandet hvor man udnyttet solenergien i langt højere grad end her i landet, har man bl.a.<br />
store <strong>solcelle</strong>anlæg der automatisk positionere sig optimalt i forhold til solen.<br />
Nedenstående er som det fremgår et meget primitivt system der følge solens vandring over<br />
himlen, men mange helt store systemer arbejder efter lignende principper.<br />
Skaber skygge Små <strong>solcelle</strong>r<br />
Solcellepanel Cykelhjul<br />
Kilde: Do it Yourself 12 Volt SOLAR POWER<br />
Pallet<br />
Mini motor med gear<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
18 Solceller<br />
Dimensionering af nettilsluttede <strong>solcelle</strong>r<br />
Dimensionering af <strong>solcelle</strong>anlæg er en disciplin, som hvis den overses kan resultere i en<br />
meget lav virkningsgrad (systemfaktoren), eller måske føre til ødelæggelse af komponenter<br />
der indgår i i systemet.<br />
Ud over det lovbestemte skal man under dimensionering naturligvis også altid følge det af<br />
fabrikanten anviste. Efterfølgende vil være en anvisning i en række af de væsentligste<br />
elementer underopbygning af <strong>solcelle</strong>anlæg.<br />
De fleste fabrikanter angiver modulets nominelle ydelse ved standardbetingelser, men da så<br />
gunstige forhold sjældent er til stede, er det nødvendigt at kunne omregne til andre<br />
celletemperaturer og solintensiteter. Man kan i praksis regne med en stort set lineær<br />
afhængighed af begge størrelser, idet følgende omregning fra standardbetingelser bruges:<br />
♦ Ydelsen falder med ca. 0,4% for hver grad temperaturstigning (dog kun 0,2% for amorfe<br />
celler)<br />
♦ Ydelsen falder med ca. 0,1% for hver W/m² fald i solintensiteten<br />
Temperaturen indvirker i det væsentlige på modulets spænding, mens solintensiteten<br />
indvirker på strømmen.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
19 Solceller<br />
Nogle vigtige data for <strong>solcelle</strong>moduler er:<br />
• Kortslutningsstrøm, Isc: <strong>Den</strong> maksimale strøm ved standardbetingelser. Under særlige<br />
forhold, f.eks. ved reflekteret lys, kan strømmen derfor godt være endnu større.<br />
• Tomgangsspænding, Uoc: <strong>Den</strong> maksimale spænding ved standardbetingelser. I koldt vejr<br />
med sol kan spændingen derfor være endnu højere.<br />
• Maximum Power Point: <strong>Den</strong> kombination af strøm og spænding, som giver den maksimale<br />
ydelse under de givne forhold. Impp og Umpp betegner henholdsvis strøm og spænding ved<br />
maksimal effekt.<br />
• Mærkeeffekt: Effekt ved Maximum Power Point og standardbetingelser. <strong>Den</strong> faktiske<br />
effekt ved standardbetingelser kan typisk afvige 10% fra den mærkeeffekten. Ofte vil<br />
fabrikanten derfor også angive en garanteret minimumseffekt.<br />
• Maksimal systemspænding. Angiver grænsen for hvor mange moduler der kan sættes i<br />
serie uden risiko.<br />
I praksis vil man enten køre panelet med en konstant spænding, eller lade en elektronisk<br />
impedanstilpasning regulere arbejdsspændingen så den følger Umpp .<br />
For nettilsluttede anlæg sidder denne regulering indbygget i vekselretteren.<br />
For anlæg til batteriopladning er det normalt batterispændingen som bestemmer<br />
arbejdsspændingen for modulerne.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
20 Solceller<br />
Bestemmelse af placering, modultype, modulstørrelse<br />
Udseende: Når man skal bestemme <strong>solcelle</strong>anlæggets udseende arbejdes der bl.a. hos<br />
arkitekterne med løsninger der integrerer <strong>solcelle</strong>rne på bedst mulig måde i arkitekturen.<br />
Kundens ønske om solstrømsanlæggets synlig- hed skal naturligvis også tilgodeses. Amorfe<br />
<strong>solcelle</strong>paneler er meget neutrale at se på, mens polykrystallinske <strong>solcelle</strong>r er mere<br />
fremtrædende, ydermere kan <strong>solcelle</strong>paneler leveres med forskellige baggrundsfarver bag<br />
<strong>solcelle</strong>rne, og endda helt transparente.<br />
Med de nye typer plast<strong>solcelle</strong>r er det vanskeligt, at forudsige hvad fremtiden vil bringe, men<br />
der er ingen tvivl om, at man vil se langt flere og mere bygningsintegrerede løsninger.<br />
Installeret effekt: Der kan som eksempel installeres ca. 100-130 Wp pr. m 2 for krystallinske<br />
<strong>solcelle</strong>r, og ca. 40-60 Wp pr. m 2 for amorfe <strong>solcelle</strong>r. Det vil sige, at hvis der er et ønske fra<br />
en kunden om at installere et 10 kWp anlæg, skal der typisk benyttes et areal på 10.000 Wp /<br />
115 Wp pr. m 2 » 87 m 2 .<br />
Kølingsmuligheder: Anlæggets virkningsgrad øges ved at ventilere bagsiden af<br />
<strong>solcelle</strong>panelerne. Ventilationen skal være naturlig, da der ellers bruges mere energi til<br />
afkølingen, end der opnås i effektforøgelse.<br />
Naturlige hældningsmuligheder: Solceller yder mest i Danmark ved en hældning på ca. 45<br />
grader fra vandret.<br />
Klimatiske forhold: Der skal tages hensyn til, at den bærende konstruktion skal kunne klare<br />
sne- og vindlast.<br />
Paneltype og –størrelse: Solcellepaneler findes som tidligere omtalt i mange forskellige<br />
størrelser og variationer og vi kan endnu kun gætte på hvordan en integration af de nye<br />
former for <strong>solcelle</strong>r vil blive integreret i arkitekturen. Generelt kan man sige, at jo større<br />
modulerne er, jo nemmere er installationen.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
21 Solceller<br />
Skyggers utilsigtede virkning<br />
På den måde <strong>solcelle</strong>paneler i dag er opbygget, medfører det desværre, at skyggevirkning<br />
har en stor negativ effekt. I det <strong>solcelle</strong>rne oftest er serieforbundne i selve panelet, medfører<br />
det at hvis blot én <strong>solcelle</strong> skygges, producerer hele <strong>solcelle</strong>panelet ingen energi.<br />
Problemet forøges afhængigt af hvilken opbygning der er valgt. Bedst er de små<br />
modulvekselrettere, da kun det <strong>solcelle</strong>panel der skygges stopper produktionen.<br />
Solcelleanlægget bør ikke skygges i perioden fra kl. 9.00 - 17.00 i sommerhalvåret (april -<br />
september).<br />
Det er derfor meget vigtigt at der ved dimensioneringen overvejes følgende:<br />
• Kan anlægget komme i skygge for træer, buske, græs eller lignende? Specielt anlæg<br />
der placeres tæt ved jordhøjde, kan meget ofte komme i skygge.<br />
• Er der mulighed for at sikre mod fugle? Skygger kan optræde på mange forskellige<br />
måder!<br />
Kan man ikke undgå at anlægget kommer i skygge i løbet af dagen, skal vekselretterne<br />
kobles hensigtsmæssigt sammen. Solcellepaneler der skygges i samme tidsrum skal<br />
forbindes til samme vekselretter, uafhængigt af andre <strong>solcelle</strong>paneler i anlægget.<br />
Problem: En skorsten kaster skygger på solcel-<br />
lepanelerne et efter et hen over eftermiddagen.<br />
Løsning: Der bør vælges modul-integrerede<br />
vekselrettere (AC-paneler), da <strong>solcelle</strong>panelerne<br />
dermed kobles ud et efter et.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
22 Solceller<br />
Problem: Der er opsat <strong>solcelle</strong>paneler på<br />
begge sider af et elevatortårn på en facade.<br />
Tårnet kaster skygger på begge sider i løbet af<br />
dagen.<br />
Løsning 1: Der vælges en strengvekselretter til<br />
hver lodret række.<br />
Løsning 2: Der vælges modul-integrerede<br />
vekselrettere (AC-moduler).<br />
Løsning 3: Der findes en alternativ placering.<br />
Andre skyggeforhold: For at undgå skygger mellem skråtstillede rækker med<br />
<strong>solcelle</strong>paneler, henvises til. Her beskrives en række systemopbygninger, og hvilke<br />
minimumsafstande der skal være mellem rækkerne.<br />
Mis-match: Fænomenet “mis-match” er amerikansk og betyder: “Passer ikke sammen”. Det<br />
er præcist hvad man skal sørge for at undgå, når man serieforbinder <strong>solcelle</strong>paneler. En<br />
kæde er som bekendt ikke stærkere end det svageste led. Overført til <strong>solcelle</strong>terminologien<br />
betyder det, at der ikke kan passere mere strøm igennem serien end hvad det lavets ydende<br />
<strong>solcelle</strong>panel kan producere.<br />
Følgende regler skal derfor altid overholdes:<br />
Formiddag Eftermiddag<br />
• Serieforbind aldrig <strong>solcelle</strong>paneler med forskellige Peak-Power-Strømstyrker (Ip).<br />
• Sortér, i så vid udstrækning som muligt, <strong>solcelle</strong>panelerne inden for den enkelte<br />
kategori, hvis de har individuelle testresultater.<br />
• Vælg <strong>solcelle</strong>paneler med den mindst mulige variationsopgivelse på effekten.<br />
• Undgå lange serieforbindelser. Jo længere serien er, jo større er chancen for at hele<br />
serien afhænger af ét lavt ydende modul.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
23 Solceller<br />
Beregning af årlig ydelse<br />
Nettilsluttede <strong>solcelle</strong>anlægs årlige ydelse kan med rimelig nøjagtighed beregnes ved at<br />
benytte følgende metode.<br />
Årlig solindstråling i kWh/m 2 Danmark 1000 kWh/m 2<br />
Årlig ydelse = 1000 x 1 x 2 x 3 x 4 x Solcelle areal (m 2 )<br />
1 Solcellemodul faktor<br />
Solcelletype Virkningsgrad Faktor<br />
Monokrystalinske-højeffektive<br />
Monokrystalinske-standard /<br />
14% 0,099<br />
Polykrystalinske<br />
12%<br />
0,085<br />
Amorf - højeffektive 8% 0,057<br />
Amorf - standard 5% 0,035<br />
2 Hældningsvinkel faktor<br />
Vinkel i grader fra vandret #15 0 25 0 35 0 45 0 55 0 65 0 75 0 90 0<br />
Faktor 1,13 1,21 1,25 1,26 1,24 1,19 1.10 0,93<br />
# ) Vinkel under 15 0 anbefales ikke af hensyn til selvafrensning af moduloverfladen<br />
3 Orienteringsvinkel faktor<br />
Vinkel i grader fra vandret<br />
Faktor<br />
+/- 90 0<br />
(øst/vest)<br />
0,75<br />
+/- 80 0<br />
0,79<br />
+/- 60 0<br />
0,88<br />
+/- 40 0<br />
0,95<br />
4 Vekselretter faktor<br />
Vekselretter type Standard Avanceret<br />
Faktor 0,8 0,9<br />
Beregningseksempel<br />
+/- 20 0<br />
0,99<br />
+/- 0 0<br />
(syd)<br />
Solcelle areal 50 m 2 monokrystalinske standart <strong>solcelle</strong>r, taghældning 35 0 og orienteret 40 0 fra<br />
syd vekselretteren er af en standard typen.<br />
Forventet årlig ydelse:<br />
Årlig ydelse = 1000 x 0,085 x 1.25 x 0,95 x 0,8 x 50 (m 2 ) = 4040 kWh.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com<br />
1,00
24 Solceller<br />
Dimensionering af vekselrettere:<br />
Generelt: Det kan være vanskeligt at finde den rigtige vekselretteropbygning til<br />
solstrømsanlægget. Nedenstående skal ofte gentages mange gange før den rigtige<br />
sammensætning findes. Det er meget normalt at anlæggets <strong>solcelle</strong>panel sammensætning<br />
må ændres fra det det optimale, til en sammensætning der er mere hensigtsmæssig. Der<br />
kommer til stadighed flere vekselrettere på markedet, og dermed også flere muligheder for<br />
systemopbygning.<br />
Grundvalg: Man bør på nuværende tidspunkt have valgt den grundtype vekselretter, der<br />
passer mest hensigtsmæssigt til anlægget. Nu skal størrelsen på vekselretteren så<br />
bestemmes.<br />
Temperatursvingninger: Vær opmærksom på, at <strong>solcelle</strong>r variere i spænding på<br />
foranledning af temperatursvingninger. Det er derfor nødvendigt, at finde ud af hvilke<br />
temperaturforskelle, der skal kalkuleres med.<br />
Nogle vekselrettere er sikret mod overspænding, og andre kan ligefrem ødelægges ved en<br />
vedvarende overspænding. Vekselretteren skal kunne klare den mindste indgangsspænding,<br />
der kommer fra <strong>solcelle</strong>panelerne på en varm sommerdag. Samtidig med også skal kunne<br />
klare den største spænding der opstår, når der løber en meget lille strøm i anlægget under<br />
fuld sol en meget kold dag, og dermed lav celle temperatur (-20°C).<br />
<strong>Den</strong> laveste spænding opstår ved fuld sol på med varm omgivelsestemperatur og dermed høj<br />
celletemperatur (80°C)..<br />
På <strong>solcelle</strong>panelets datablad findes temperatur koefficien- terne for spænding og strøm oftest<br />
til ca. -75 mV/°C og 1,5 mA/°C for polykrystallinsk e <strong>solcelle</strong>paneler (36 <strong>solcelle</strong>r). For<br />
monokrystallinske <strong>solcelle</strong>paneler (36 <strong>solcelle</strong>r) findes værdierne til ca. -75 mV/°C og 1,0<br />
mA/°C. De oplyste data er givet ud fra standardbeti ngelserne 25°C celletemperatur og 1000<br />
W/m². Koefficienterne skal i alle tilfælde kontrolleres for om de gælder for de enkelte <strong>solcelle</strong>r,<br />
eller om de beskriver hele <strong>solcelle</strong>panelet.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
25 Solceller<br />
Eksempel: 10 stk. fritstående monokrystallinske <strong>solcelle</strong>paneler med følgende data skal<br />
kobles i streng på en og samme vekselretter. Bestem hvilke maksimale og minimale<br />
spændinger og strømstyrker vekselretterne skal kunne håndtere under følgende<br />
forudsætninger:<br />
Strøm Spænding<br />
Temp.koefficient Ioc 1,0 mA / °C Temp.koefficient V oc -76 mV / °C<br />
Peak power point (Ip) 3,14 A Open circuit (Voc) 21,4 V<br />
Short circuit (Isc) 3,41 A Peak power point (Vp) 17,5 V<br />
Generelt<br />
Maksimal temperatur 80 °C Minimal temperatur -20 °C<br />
STC 25 °C Nominel effekt (W p) 55 Wp<br />
Vp, 80 °C = 10 × (17,5 + (-0,076 × (80-25))) = 133,2 V.<br />
Voc, -20 °C = 10 × (21,4 + (-0,076 × (-20-25))) = 248,2 V.<br />
Isc, 80 °C = 3,41 + 0,001 × (80-25) = 3,47 A.<br />
Ip, -20 °C = 3,14 + 0,001 × (-20-25) = 3,10 A.<br />
Nominel effekt = 10 × 55 Wp = 550 Wp.<br />
Spændingsbeskyttelse<br />
Som ovenstående eksempel viser, er der ofte tale om meget store spændingsforskelle på<br />
grund af de årstidsbestemte temperatursvingninger. Mange vekselrettere er simpelt hen<br />
ikke beregnet til det danske marked, og det er derfor meget vigtigt, at det undersøges om<br />
vekselretteren har indbygget et overspændingsrelæ på DC-indgangssiden. Er<br />
vekselretteren sikret mod overspænding, behøver man ikke at tage hensyn til den meget<br />
høje spænding der kan forekomme under de ekstreme forhold om vinteren.<br />
Hvis man accepterer at solstrømsanlægget ikke producerer energi i de relativt få dage om<br />
året, hvor der er fuld sol og 10 °C, mister man på årsbasis under 1% energiproduktion. Til<br />
gengæld kan vekselretterne bedre udnyttes med hensyn til underdimensionering, og dermed<br />
kan anlægsprisen sænkes.<br />
Det kan derfor anbefales at anvende vekselrettere med indbygget beskyttelse mod<br />
overspænding.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
26 Solceller<br />
Minimal belastning - Lav solindstråling<br />
Der er stor forskel på hvilken minimumseffekt, der skal til før vekselretteren leverer strøm til<br />
nettet. Der bør vælges vekselrettere, der leverer strøm til nettet selv ved meget lav<br />
solindstråling. Lav solindstråling giver ofte et stort systemtab.<br />
Maksimal belastning<br />
Nogle vekselrettere har større følsomhed overfør overbelastning end andre. Før<br />
vekselretteren vælges gør man klogt i at studere mulighederne for overbelastning. I de<br />
fleste tilfælde underdimensioneres vekselretteren, og dermed får man få tilfælde, hvor der<br />
kan opnås en energiproduktion i anlægget som vil overbelaste vekselretteren. (Fuld<br />
sommersol og afkølede <strong>solcelle</strong>r til ca. 25 °C).<br />
Vekselretteren skal naturligvis kunne tåle denne overbelastning i den tid det drejer sig om.<br />
Typisk 1 time midt på dagen i sommermånederne.<br />
Resultatet af en underdimensionering af vekselretteren vil blive, at anlægget ikke producerer<br />
fuld effekt i de få timer om året hvor vekselretteren er overbelastede. Dermed mistes lidt<br />
effekt på årsbasis, men det er en økonomisk bedre løsning, idet vekselrettere er relativt dyre.<br />
Underdimensionering<br />
Hvilken underdimensionering man bør foretage, afhænger af anlæggets orientering mod syd<br />
(b) samt hældningen fra vandret (g).<br />
Når disse er bestemt kan man finde den ideelle underdimensioneringsfaktor (D) ud fra<br />
formlen:<br />
Eksempel:<br />
D = korrektionsfaktor × 0,85<br />
Afvigelse fra syd (b) 0° Hældning fra vandret (g) 35°<br />
Korrektionsfaktoren bestemmes ud fra Appendiks 2 til 1,25:<br />
Orientering mod syd:<br />
Hældning fra<br />
vandret:<br />
Syd<br />
(0°)<br />
(±±±±20°)<br />
(±±±±40°)<br />
(±±±±60°)<br />
(±±±±80°)<br />
Øst/Vest<br />
(±±±±90°)<br />
35° 1,25 1,24 1,19 1,10 0,99 0,94<br />
<strong>Den</strong> optimale underdimensioneringsfaktor på vekselretteren (D) bestemmes så til: 1,25 × 0,85<br />
= 1,06<br />
Hvor stor vekselretteren skal være, afhænger af den type anlæg, man ønsker at opbygge.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
27 Solceller<br />
A: Har man et system bestående af 8 stk. 100 Wp <strong>solcelle</strong>paneler orienteret som i det<br />
ovenstående, hvor der er tale om strengvekselrettere, findes den optimale vekselretter<br />
løsning til:<br />
Underdimensioneringsfaktor × antal <strong>solcelle</strong>paneler × <strong>solcelle</strong>panelets effekt (Wp) = 1,06 × 8<br />
× 100 = 848 W.<br />
B: Ændres orienteringen af systemet så <strong>solcelle</strong>panelerne ikke hældes, men står lodret findes<br />
den bedste løsning til:<br />
Orientering mod syd:<br />
Hældning fra<br />
vandret:<br />
Syd<br />
(0°)<br />
(±±±±20°)<br />
(±±±±40°)<br />
(±±±±60°)<br />
(±±±±80°)<br />
Øst/Vest<br />
(±±±±90°)<br />
90° 0,93 0,92 0,88 0,82 0,73 0,70<br />
Underdimensioneringsfaktor D = 0,93 × 0,85 = 0,79, Vekselretterløsning = 0,79 × 8 × 100 =<br />
632 W.<br />
Herefter vælges den vekselretter der ligger nærmest på det udregnede. Som tidligere nævnt<br />
kan det være at den ønskede vekselretter ikke eksisterer, og man derfor må regne forfra igen!<br />
Bestemmelse af korrektionsfaktor. (Kilde brochuren “Solceller”)<br />
Orientering mod<br />
syd:<br />
Hældning fra<br />
vandret:<br />
Syd<br />
(0°)<br />
(±20°)<br />
(±40°)<br />
(±60°)<br />
(±80°)<br />
Øst/Vest<br />
(±90°)<br />
15° 1,13 1,12 1,07 0,99 0,89 0,85<br />
25° 1,21 1,20 1,15 1,06 0,96 0,91<br />
35° 1,25 1,24 1,19 1,10 0,99 0,94<br />
45° 1,26 1,25 1,20 1,11 1,00 0,95<br />
55° 1,24 1,23 1,18 1,09 0,98 0,93<br />
65° 1,19 1,18 1,13 1,05 0,94 0,89<br />
75° 1,10 1,09 1,05 0,97 0,87 0,83<br />
90° 0,93 0,92 0,88 0,82 0,73 0,70<br />
Dimensionering af kabler<br />
Spændingsfald beregnes efter reglerne i stærkstrømsbekendtgørelsen og bør ved fuldlast<br />
ikke overstige 3% af den nominelle spænding. Kobber er billigere end <strong>solcelle</strong>r så vi vil<br />
forsøge at begrænse ledningstabene.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
28 Solceller<br />
Dimensionering af Stand alone anlæg:<br />
Ideel udenfor elnettet (Stand alone)<br />
Selv om <strong>solcelle</strong>r er meget dyre i forhold til værdien af den strøm man får ud af dem, kan det<br />
mange steder betale sig at installere dem. I Danmark ser man dem fx. på campingvogne,<br />
overvågningsudstyr, radiostationer, telerelæer, sejlbåde m.m.<br />
I Norge er der mange fjeldhytter, som har installeret <strong>solcelle</strong>r, da det er billigere at opsætte<br />
<strong>solcelle</strong>paneler end at føre mange kilometer el-ledninger over bjerg og dal frem til hytten.<br />
<strong>Den</strong> kendsgerning, at ca. 1 mia.<br />
mennesker, ikke har adgang til strøm<br />
indikere lidt om det potentiale der bl.a. er<br />
for anvendelse af stand alone anlæg.<br />
Eksempel (KildeThe Renewable Energy Handbook ”William H. Kemp”)<br />
Beregning af Stand alone anlæg<br />
På nedenstående skema vises det omtrentlige og gennemsnitlige antal indladede Watt-timer<br />
pr. uge fra forskellige solarex <strong>solcelle</strong>moduler i Danmark ved placering af <strong>solcelle</strong>modulet<br />
med en hældning på 30 Grader i forhold til vandret og orienteret mod syd.<br />
Stand alone anlæg (ikke net tilsluttet)<br />
Kilde Damgaard marine<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
29 Solceller<br />
Manuel Beregningseksempel<br />
I en jagt hytte ønskes installeret følgende:<br />
Stk. Brugsgenstand Timer pr. dag Watt pr. dag<br />
2 Lamper 10 W 4 2 x 20 x 2 = 80 W<br />
1 TV 15 W 3 1 x 15 x 3 = 45 W<br />
I alt pr. dag 125 W<br />
Vi regner med at bruge hytten hver weekend eller i ferier 8 dage pr. måned, Damgaards tabel<br />
går kun fra april til september, så vi kan kun dimensionere anlægget i disse måneder, hvis vi<br />
vil anvende tabellen, så det gør vi.<br />
Månedligt forbrug = 8 x 125 = 1000 Watt/timer<br />
Hvis vi vil acceptere at anlægget ikke yder helt det vi forventede i september kan vi klare os<br />
med et 50 W anlæg ellers må vi købe et 80 W anlæg.<br />
Akkumulatoren vi skal bruge må ikke aflades helt da det reducere levetiden derfor køber vi<br />
den 30% ( x 1,3 ) støre end beregnet = 1000 W x 1,3 = 1300 W/t<br />
Akkumulatorer opgives i Ampere timer (At)<br />
Størrelsen = 1000w / 12v = 83 At minimum.<br />
Her finder du en beregner til Stand alone anlæg.<br />
http://www.dansksolenergi.dk/Dimension/Dimension_batteri.shtml<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
30 Solceller<br />
Hybridanlæg<br />
Et <strong>solcelle</strong>anlæg kan kombineres med andre energiformer. Det kaldes for hybrid anlæg. En<br />
kombination med små vindmøller og <strong>solcelle</strong>r er en oplagt mulighed. Energien kan lagres i<br />
almindelige bly akkumulatorer, i nikkel/cadmium batterier, i natrium/svovl batterier eller ved<br />
spaltning af vand til brint.<br />
Eksempel:<br />
Eksempel på et hybridanlæg (KildeThe Renewable Energy Handbook ”William H. Kemp”)<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
31 Solceller<br />
Elselskabernes rolle<br />
I begyndelsen af 80'erne begyndte elforsyningsselskaberne og elinstallatørerne at interessere<br />
sig for <strong>solcelle</strong>rne. I første omgang blev der dog ikke realiseret nogen anlæg. SEAS havde<br />
planer om et 50 kW anlæg red Vester Bøgebjerg med EU-støtte, men opgav projektet. Hasle<br />
Kommune havde ambitiøse planer om kombinerede <strong>solcelle</strong>-vind anlæg, men fik ikke den<br />
ventede EU-støtte til et 100 kW <strong>solcelle</strong>anlæg.<br />
Senere er anlæg i støre målestok etableret, her kan blandt andet nævnes anlæg som sol 300<br />
og sol 1000.<br />
Sol 300 projektet blev udført i et samarbejde mellem Energi Midt i Bredstrup, Eltra og<br />
Energistyrelsen.<br />
Det blev gennemført i årene 1998 til 2002 i Jylland og på Fyn og havde en samlet effekt på<br />
750 Kwp., fordelt på ca. 300 boliger.<br />
Med Sol1000 projektet er der for første gang gennemført et landsdækkende <strong>solcelle</strong>projekt,<br />
hvor 700 <strong>solcelle</strong>anlæg er opsat rundt om i Danmark.<br />
Sol1000 projektet er et demonstrationsprojekt, der er gennemført i perioden 2001-2006 på<br />
begge sider af Storebælt. Projektet er støttet af Energistyrelsen, der gennem de sidste årtier<br />
har arbejdet for at udbrede brugen af <strong>solcelle</strong>r i Danmark,<br />
Anbefalingen fra Sol1000 projektledelsen EnergiMidt er, at der i Danmark åbnes op for støtte<br />
til demonstrationsprojekter, der bevæger sig fra udviklingsfasen til markedsmodningen. På<br />
denne måde kan der skabes grobund for danske virksomheder, der arbejder eller påtænker at<br />
arbejde inden for <strong>solcelle</strong>området.<br />
Vi håber, at resultaterne af Sol1000 kan være med til at inspirere danskerne til at overveje<br />
solenergi som energikilde. Solenergi gavner miljøet og nedsætter energiregningen mange år<br />
fremover, hvilket er den rigtige vej for en bæredygtig fremtid.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
32 Solceller<br />
Elnettet som lager<br />
Man benytter elnettet som lager. Det kaldes for ”Nettomålingsordningen" og tillader,<br />
at elmåleren kører baglæns, når <strong>solcelle</strong>-anlægget producerer mere strøm, end husstanden<br />
har behov for - man leverer altså strøm til nettet til samme pris, som man køber for. Årets<br />
nettoforbrug kan dog ikke blive negativt, dvs. man får ikke penge tilbage for den strøm, man<br />
producerer ud over eget forbrug. Derfor er det mest økonomisk at dimensionere anlægget så<br />
ydelsen passer til forbruget. Til at dække et elforbrug på f. eks. 3.500 kWh om året skal man<br />
regne med at <strong>solcelle</strong>anlægget skal have en effekt på ca. 4 kWp.<br />
Kilde<br />
www.keraychip.dk<br />
Lagring<br />
Når man vil anvende vedvarende energi i stor stil i et integreret energisystem (hvor forskellige<br />
energikilder spiller sammen), er lagring af afgørende betydning. Man kan gemme varme i<br />
beholdere og elektricitet i batterier, men det er ikke tilstrækkeligt. Derfor arbejdes der stadig<br />
mere intensivt med at udvikle nye og bedre lagringsmetoder til brug for lagring af i sær<br />
elektricitet.Vanskelig balance.<br />
Et af de problemer vi har i Danmark er, at vores elproduktion er blevet omdannet til<br />
kraft/varme-produktion, der udnytter den producerede overskudsvarme fra elfremstillingen til<br />
fjernvarme. På kolde vinterdage skal værkerne derfor primært levere varme til<br />
fjernvarmekunderne, og elproduktionen bliver derfor også stor. Hvis der samtidig produceres<br />
store mængder el med vedvarende energikilder som f. eks. vindmøller, vil denne el være<br />
såkaldt overløbs-el – dvs. at den ikke kan udnyttes med det samme, og derfor skal lagres<br />
ellers sælges til andre lande.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
33 Solceller<br />
Solceller i fremtidens byggeri<br />
Det er naturligvis ikke let at spå om fremtiden, men vi må konstatere, at Tyskland er blevet<br />
det globale forbillede inden for vedvarende energi og som sådan kan de måske give et<br />
fingerpeg om hvor vi kunne være på vej hen.<br />
(På solenergi er Tyskland nummer 2, kun overgået af Japan)<br />
I Tyskland gives der ikke tilskud til vedvarende energi, men EEG loven fra 2004 begunstiger<br />
afregningsprisen på <strong>solcelle</strong>strøm idet det er muligt at differentiere op til DKK 4.60 pr. kWh<br />
afregningsprisen. Differentieringen bygger på, hvorledes <strong>solcelle</strong>rne er integreret i bygningen.<br />
Hensigten er naturligvis, at skabe en ny bygningskultur. Ydermere er prisen garanteret i 20 år,<br />
hvilket giver bygherre mulighed for at opnå favorable lån og hurtig tilbagebetaling.<br />
EEG-loven har i Tyskland skabt talrige nye virksomheder, økonomisk vækst og et bedre miljø<br />
til gavn for hele samfundet.<br />
EU domstolen i Luxenborg erklærede i 2001, at vedvarende energi og miljø prioriteres højere<br />
end konkurrence. Derfor kan alle EU lande indføre love svarende til den tyske EEG.<br />
(www.eeg-aktuell.de)<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
34 Solceller<br />
Lovgivning<br />
Se Bilag 1<br />
www.retsinfo<br />
SB –Afsnit 6A Kap. 712<br />
Bilag<br />
Litteraturliste<br />
Se bilag Y<br />
Kapitel 712<br />
SOLCELLESYSTEMER<br />
Bilag 1<br />
Litteraturliste<br />
Se bilag Y<br />
Kapitel 712<br />
SOLCELLESYSTEMER<br />
Gyldighedsområde 712.1<br />
De særlige bestemmelser i dette kapitel gælder for elektriske installationer med <strong>solcelle</strong>systemer, herunder systemer med<br />
vekselstrømsmoduler.<br />
Standarder for <strong>solcelle</strong>udstyr er under Note 1 udarbejdelse i IEC TC 82.<br />
Bestemmelser for <strong>solcelle</strong>systemer, som er Note 2 beregnet til selvstændig drift, er under overvejelse.<br />
Normative referencer 712.2<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
35 Solceller<br />
Se bilag Y.<br />
Definitioner 712.3<br />
(Se også figur 712.1 og 712.2).<br />
I dette kapitel gælder definitionerne i IEC 60050(826) samt følgende definitioner.<br />
712.3.1 Solcelle<br />
Grundlæggende <strong>solcelle</strong>enhed, som kan generere elektricitet, når den udsættes for lys som fx solstråling.<br />
Engelsk IEC-betegnelse:PV cell<br />
712.3. Solcellemodul<br />
Mindste samling af sammenkoblede <strong>solcelle</strong>r, der er fuldstændigt beskyttet mod omgivelserne.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV modul<br />
712.3.3 Solcellestreng<br />
Kreds, hvori <strong>solcelle</strong>moduler er forbundet i serie for at generere den krævede udgangsspænding til et <strong>solcelle</strong>panel.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV string<br />
712.3.4 Solcellepanel<br />
Mekanisk og elektrisk integreret samling af <strong>solcelle</strong>moduler og andre nødvendige komponenter, så der dannes en<br />
jævnstrømsforsyning.<br />
Engelsk IEC-betegnelse:<br />
712.3.5 <strong>solcelle</strong>panels forbindelsesdåse<br />
Kapsling, hvor alle <strong>solcelle</strong>strenge for ethvert <strong>solcelle</strong>panel er elektrisk forbundet, og hvor beskyttelsesindretninger om nødvendigt<br />
kan anbringes<br />
Engelsk IEC-betegnelse:PV array junction box<br />
712.3.6 Solcellegenerator<br />
Samling af <strong>solcelle</strong>paneler.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV generator<br />
712.3.7 Solcellegenerators forbindelsesdåse<br />
Kapsling, hvor alle <strong>solcelle</strong>paneler er elektrisk forbundet, og hvor beskyttelsesindretninger om nødvendigt kan anbringes.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV generator junction box<br />
712.3.8 Solcellestrengs ledning<br />
Ledning, der forbinder <strong>solcelle</strong>moduler, så der dannes en <strong>solcelle</strong>streng.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
36 Solceller<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV string cable<br />
712.3.9 Solcellepanels ledning<br />
Et <strong>solcelle</strong>panels udgangsledning.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV array cable<br />
712.3.10 Solcelles jævnstrømshovedledning<br />
Ledning, der forbinder <strong>solcelle</strong>generatorens forbindelsesdåse til <strong>solcelle</strong>inverterens jævnstrømsklemmer.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV DC main cable<br />
712.3.11 Solcelleinverter<br />
Indretning, der konverterer jævnspænding og jævnstrøm til vekselspænding og vekselstrøm.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV inverter<br />
712.3.12 Solcelles forsyningsledning<br />
Ledning, der forbinder <strong>solcelle</strong>inverterens vekselstrømsklemmer til en fordelingskreds i den elektriske installation.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV supply cable<br />
712.3.13 Solcellevekselstrømsmodul<br />
Sammenbygget<strong>solcelle</strong>modul og inverter, hvor de elektriske forbindelser kun fører vekselstrøm. Der er ikke adgang til<br />
jævnstrømssiden.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV AC module<br />
712.3.14 Solcelleinstallation<br />
Et <strong>solcelle</strong>systems installerede udstyr.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: PV installation<br />
712.3.15 Standardprøvebetingelser (STC)<br />
Prøvebetingelser, der er angivet for <strong>solcelle</strong>r og <strong>solcelle</strong>moduler i EN 60904-3.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: Standard test conditions<br />
712.3.16 Tomgangsspænding under standardprøvebetingelserne U OC STC<br />
Spænding under standardprøvebetingelser over et <strong>solcelle</strong>modul, en <strong>solcelle</strong>streng, et <strong>solcelle</strong>panel, en <strong>solcelle</strong>generator, der er<br />
ubelastet (åben), eller på <strong>solcelle</strong>inverterens jævnstrømsside.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: Open voltage conditions under standard test conditions U OC STC<br />
712.3.17 Kortslutningsstrøm under standardprøvebetingelserne I SC STC<br />
Et <strong>solcelle</strong>moduls, en <strong>solcelle</strong>strengs, et <strong>solcelle</strong>panels eller en <strong>solcelle</strong>generators kortslutningsstrøm under<br />
standardprøvebetingelser.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
37 Solceller<br />
Engelsk IEC-betegnelse: Short-circuit current standard test conditions I SC STC<br />
712.3.18 Jævnstrømsside<br />
Del af en <strong>solcelle</strong>installation fra en <strong>solcelle</strong> til <strong>solcelle</strong>inverterens jævnstrømsklemmer<br />
Engelsk IEC-betegnelse: DC side<br />
712.3.19 Vekselstrømsside<br />
Del af en <strong>solcelle</strong>installation fra vekselstrømsklemmerne på <strong>solcelle</strong>inverteren til <strong>solcelle</strong>forsyningsledningens forbindelsespunkt til<br />
den elektriske installation.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: AC side<br />
712.3.20 Enkel adskillelse<br />
Adskillelse mellem kredse eller mellem en kreds og jord ved hjælp af grundisolation.<br />
Engelsk IEC-betegnelse: Simple separation<br />
Projekteringsgrundlag, almindeligt 712.30<br />
Formål, forsyning og opbygning 712.31<br />
Forsyningssystemer 712.312<br />
Systemjording 712.312.2<br />
Jordforbindelse af en af de spændingsførende ledere på jævnstrømssiden er tilladt, hvis der mindst er enkel adskillelse mellem<br />
vekselstrømssiden og jævnstrømssiden.<br />
Eventuelle forbindelser med jord på jævnstrømssiden Note bør være elektrisk forbundet for således at undgå korrosion.<br />
Beskyttelse af sikkerhedsgrunde 712.4<br />
Beskyttelse mod elektrisk stød 712.41<br />
Solcelleudstyr skal på jævnstrømssiden anses for at være under spænding, selv når systemet er koblet fra vekselstrømssiden.<br />
Beskyttelse mod både direkte og indirekte 712.411 berøring<br />
Beskyttelse ved ekstra lav spænding: SELV 712.411.1 og PELV<br />
For SELV- og PELV-systemer, erstattes U n af U OC STC og må ikke overstige 120 V jævnspænding.<br />
Beskyttelse mod indirekte berøring 712.413<br />
Beskyttelse ved automatisk afbrydelse af 712.413.1 forsyningen<br />
Beskyttelse ved automatisk afbrydelse af Note forsyningen på jævnstrømssiden kræver særlige foranstaltninger, som er under<br />
overvejelse.<br />
712.413.1.1.1.1 På vekselstrømssiden skal <strong>solcelle</strong>ns forsyningsledning være forbundet til forsyningssiden af<br />
beskyttelsesudstyret for automatisk afbrydelse af kredse, der forsyner elektrisk udstyr.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
38 Solceller<br />
712.413.1.1.1.2 Hvor en elektrisk installation omfatter et <strong>solcelle</strong>system uden mindst enkel adskillelse mellem vekselstrømssiden<br />
og jævnstrømssiden, skal en fejlstrømsafbryder, der er installeret for at give beskyttelse mod fejl ved automatisk afbrydelse af<br />
forsyningen være af type B i henhold til IEC 60755, amendment 2.<br />
Note Fejlstrømsafbrydere af type B i henhold til IEC 60755 er en type, der fungerer ved fejlstrømme med jævnstrømsindhold over 6<br />
mA.<br />
Hvor <strong>solcelle</strong>inverteren ved sin konstruktion ikke er i stand til at levere fejlstrømme med jævnstrømsindhold til den elektriske<br />
installation, kræves der ikke en fejlstrømsafbryder af type B i henhold til IEC 60755 amendment 2.<br />
712.413.2 Beskyttelse med isolation af klasse II eller lignende bør foretrækkes på jævnstrømssiden.<br />
712.413.3 Beskyttelse ved ikke-ledende områder er ikke tilladt på jævnstrømssiden.<br />
712.413.4 Beskyttelse ved lokale udligningsforbindelser uden jordforbindelse er ikke tilladt på jævnstrømssiden.<br />
Overbelastningsbeskyttelse på jævnstrømssiden 712.433<br />
712.433.1 Overbelastningsbeskyttelse kan udelades for <strong>solcelle</strong>strenges og <strong>solcelle</strong>panelers ledninger, når ledningernes<br />
kontinuerlige strømværdi er lig med eller større end 1,25 gange I SC STC.<br />
712.433.2 Overbelastningsbeskyttelse kan udelades for <strong>solcelle</strong>ns jævnstrømshovedledning, hvis ledningens kontinuerlige<br />
strømværdi er lig med eller større end 1,25 gange <strong>solcelle</strong>generatorens I SC STC.<br />
Bestemmelserne i 712.433.1 og 712.433.2 er kun Note relevante for beskyttelse af ledningerne. Se også fabrikantens instruktioner<br />
om beskyttelse af <strong>solcelle</strong>moduler.<br />
Kortslutningsbeskyttelse 712.434<br />
712.434.1 Solcellens forsyningsledning skal på vekselstrømssiden være beskyttet mod kortslutningsstrømme ved hjælp af<br />
overstrømsbeskyttelsesudstyr, der er monteret ved forbindelsen til forsyningsnettet.<br />
712.444 Beskyttelse mod elektromagnetisk interferens (EMI) (Elektromagnetiske forstyrrelser) i installationer<br />
712.444.4.4 For at minimere spændinger, der induceres af lyn, skal arealet af alle ledningssløjfer være så lille som muligt.<br />
Valg og installation af materiel 712.5<br />
Fælles bestemmelser 712.51<br />
Overensstemmelse med standarder 712.511<br />
712.511.1 Solcellemoduler skal være i overensstemmelse med bestemmelserne i den relevante materielstandard, fx EN 61215<br />
for krystallinske <strong>solcelle</strong>moduler. Solcellemoduler af klasse II-udførelse eller med tilsvarende isolation anbefales, hvis<br />
<strong>solcelle</strong>strengenes U OC STC overstiger 120 V jævnspænding.<br />
Solcellepanelets forbindelsesdåse, <strong>solcelle</strong>generatorens forbindelsesdåse og tavler skal være i overensstemmelse med EN 60439-1.<br />
Note I Danmark tillades materiel iht. andre standarder anvendt.<br />
Driftsforhold og ydre forhold 712.512<br />
712.512.1.1 Elektrisk materiel skal på jævnstrømssiden være egnet til jævnspænding og jævnstrøm.<br />
Solcellemoduler kan forbindes i serie op til den maksimale tilladelige driftsspænding for <strong>solcelle</strong>modulerne (Solcellestrengens U OC STC<br />
) og <strong>solcelle</strong>inverteren, afhængig af den laveste værdi. Specifikationer for dette materiel skal oplyses af materielfabrikanten.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
39 Solceller<br />
Hvis der anvendes spærredioder, skal deres mærkespærrespænding være 2 gange <strong>solcelle</strong>strengens U OC STC. Spærredioderne skal<br />
forbindes i serie med <strong>solcelle</strong>strengene.<br />
712.512.2.1 Solcellemodulerne skal installeres efter fabrikantens anvisning på en sådan måde, at der er tilstrækkelig<br />
varmeafledning under forhold med maksimal solbestråling det pågældende sted.<br />
712.513 Tilgængelighed<br />
712.513.1 Valg og installation af udstyr skal lette sikker vedligeholdelse og må ikke ugunstigt påvirke de foranstaltninger, der er<br />
foretaget af <strong>solcelle</strong>udstyrets fabrikant for at muliggøre, at vedligeholdelse og servicearbejde kan udføres sikkert.<br />
Valg og installation af ledningssystemer 712.52<br />
712.522 Valg og installation i forhold til ydre påvirkninger<br />
712.522.8.1 Solcellestrenges ledninger, <strong>solcelle</strong>panelers ledninger og <strong>solcelle</strong>rs jævnstrømshovedledninger skal vælges og<br />
installeres på en sådan måde, at risikoen for jordfejl og kortslutninger minimeres.<br />
Dette kan fx opnås ved at forstærke beskyttelsen af Note ledningerne mod ydre påvirkninger ved anvendelse af ledninger, som ud<br />
over grundisolation er forsynet med ekstra isolation (kappe).<br />
712.522.8.3 Ledningssystemer skal kunne modstå de forventede ydre påvirkninger som fx vind, isdannelse, temperatur og<br />
solbestråling.<br />
Koblingsudstyr 712.53<br />
Adskillelse og afbrydelse 712.536<br />
Adskillelse 712.536.2<br />
712.536.2.1.1 For at muliggøre vedligeholdelse af <strong>solcelle</strong>inverteren skal der forefindes midler til at adskille <strong>solcelle</strong>inverteren fra<br />
jævnstrømssiden og vekselstrømssiden.<br />
Note Yderligere bestemmelser med hensyn til adskillelse af en <strong>solcelle</strong>installation, der fungerer i parallel med forsyningsnettet, er<br />
angivet i 551.7.<br />
Indretninger til adskillelse 712.536.2.2<br />
712.536.2.2.1 Ved valg og installation af materiel til adskillelse og afbrydelse, der skal installeres mellem <strong>solcelle</strong>installationen<br />
og forsyningsnettet, skal forsyningsnettet anses for at være kilden, og <strong>solcelle</strong>installationen skal anses for at være belastningen.<br />
712.536.2.2.5 Der skal anbringes en adskiller på <strong>solcelle</strong>inverterens jævnstrømsside.<br />
712.536.2.2.5.1 Alle forbindelsesdåser (<strong>solcelle</strong>generatorers og <strong>solcelle</strong>panelers dåser) skal bære en advarselsmærkning, der<br />
angiver, at aktive dele inde i dåserne stadig kan være spændingsførende efter adskillelse fra <strong>solcelle</strong>inverteren.<br />
Jordingsanlæg og beskyttelsesledere 712.54<br />
Hvor der er installeret udligningsledere, skal de være i parallel med og i så tæt kontakt som muligt med jævnstrømsledninger og<br />
vekselstrømsledninger samt tilbehør.<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
40 Solceller<br />
Figur 712.1 – Solcelleinstallation – Princip skema – Eksempel med ét panel<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
Figur 712.2 – Solcelleinstallation – Princip skema - Eksempel med flere paneler<br />
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com