28.07.2013 Views

Solceller på scandinavian center - Aarhus Maskinmesterskole ...

Solceller på scandinavian center - Aarhus Maskinmesterskole ...

Solceller på scandinavian center - Aarhus Maskinmesterskole ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

INDHOLDSFORTEGNELSE<br />

SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

BACHELORPROJEKT 2013<br />

Michael Wagner Sørensen a10073<br />

03 Juni 2013


SOLCELLER PÅ SCÅNDINÅVIÅN CENTER<br />

Rapport om mulighederne for installation af solcelleanlæg pa Scandinavian Center i<br />

Åarhus, og teorien bag<br />

_______________________________________________________________________<br />

Bachelorprojekt 2013<br />

Sjette semester pa Åarhus <strong>Maskinmesterskole</strong><br />

Afleverings frist:<br />

4. Juni 2013<br />

Vejleder:<br />

Hayati Balo<br />

Åntal normal sider af 2.400 tegn inklusiv mellemrum:<br />

92.306/2.400 = 38,46 sider<br />

Bilagsblad vedlagt med 31 sider og en CD<br />

_______________________________________________________________________<br />

Michael Wagner Sørensen<br />

1


ABSTRACT<br />

Åbstract<br />

I connection with the last semester on Åarhus School of Marine and Technical Engineering, should we as<br />

pupils through 10 weeks undergraduate traineeship, write a bachelor, and then pass a final oral<br />

examination.<br />

The undergraduate traineeship was taken at The Scandinavian Center in Åarhus. The Scandinavian Center<br />

constantly working to improve technical facilities. In the last few years there has been a focus on reducing<br />

the electricity consumption. Åll light sources are replaced by more economical and mere environmentally<br />

friendly LED light sources. In context of this, the <strong>center</strong> has considered installing a photovoltaic system, on<br />

the roof of the <strong>center</strong>’s congress building. The plan is to wait until the roofing on the building is in need of an<br />

replacement.<br />

The idea of installing a photovoltaic system, has created the basis for this project. But since neither the staff<br />

at the Scandinavian Center or myself have a background or a knowledge in this field, I had to study the solar<br />

theory from scratch. The basic of the theories is given in this report. By reading this report, the reader<br />

should be able to understand the basic philosophy about the possibility of setting up the photovoltaic<br />

systems. Furthermore, this report gives the reader an understanding of how a solar cell works.<br />

There are new rules for photovoltaic system connected after 1 January 2013. These rules have an impact on<br />

the profitability of the photovoltaic system. The new rules affect namely the selling price of the solar<br />

produced electricity, by reducing the price by 17 øre annualy until 2018. The price is fixed for 10 years, from<br />

the year the photovoltaic system is installed. These new rules will also be reviewed during this report.<br />

Towards the end of this project, I have made various experiments with the positions of the solarcells. Of<br />

these experiments, it was calculated which experiments will be most profitable for the <strong>center</strong>. These<br />

calculations was take into account with the new rules about the photovoltaic systems, and the loss of<br />

production through the years. These calculations have created a more than 3.000-page Excel document,<br />

which is attached in the rear of the appendix folder.<br />

The very last element of this project, has been to come to a conclusion. This conclusion is described at the<br />

end of this report, and will conclude if the project and the outcome of the project is satisfactory.<br />

2


INDHOLDSFORTEGNELSE<br />

Indholdsfortegnelse<br />

1. Forord __________________________________________________________________________________________________ 5<br />

2. Scandinavian Centeret _________________________________________________________________________________ 7<br />

3. Problembeskrivelse ____________________________________________________________________________________ 8<br />

3.1 Problemformulering ___________________________________________________________________________________________ 8<br />

3.2 Åfgrænsning ___________________________________________________________________________________________________ 9<br />

3.3 Metode _________________________________________________________________________________________________________ 9<br />

4 Solenergi – baggrund ________________________________________________________________________________ 10<br />

4.1 Hvorfor er solenergi en god ting? ___________________________________________________________________________ 10<br />

4.2 Kort om solcellernes historie ________________________________________________________________________________ 10<br />

4.3 Drivhuseffekten _______________________________________________________________________________________________ 11<br />

5. Solen __________________________________________________________________________________________________ 13<br />

5.1 Grundlæggende viden ________________________________________________________________________________________ 13<br />

5.1.1 Geometrisk synsvinkel __________________________________________________________________________________ 13<br />

5.1.2 Kvantemekanisk synsvinkel_____________________________________________________________________________ 14<br />

5.1.3 Teknisk viden om Solen _________________________________________________________________________________ 18<br />

5.1.4 Stra lingens vej fra Solen til Jorden _____________________________________________________________________ 19<br />

5.1.5 Geografiske indvirkninger ______________________________________________________________________________ 21<br />

5.1.6 Solens og Jordens geometri _____________________________________________________________________________ 27<br />

5.2 Konklusion pa kapitel 5 ______________________________________________________________________________________ 31<br />

6. Solcelleteori __________________________________________________________________________________________ 32<br />

6.1 Halvledere _____________________________________________________________________________________________________ 32<br />

6.1.1 Dopet halvledere _________________________________________________________________________________________ 34<br />

6.2 Solcellens opbygning _________________________________________________________________________________________ 35<br />

6.3 Indsamlingssandsynlighed ___________________________________________________________________________________ 36<br />

6.4 Kvanteeffektivitet (QE) _______________________________________________________________________________________ 37<br />

6.5 Spectral respons.______________________________________________________________________________________________ 39<br />

6.6 Den fotovoltaiske effekt ______________________________________________________________________________________ 40<br />

3


INDHOLDSFORTEGNELSE<br />

6.7 IV-Kurven ______________________________________________________________________________________________________ 40<br />

6.8 Kortslutningsstrømmen ______________________________________________________________________________________ 41<br />

6.9 Tomgangsspændingen _______________________________________________________________________________________ 41<br />

6.10 Fyldningsfaktoren (FF) _____________________________________________________________________________________ 42<br />

6.11 Virkningsgraden ____________________________________________________________________________________________ 43<br />

6.12 Tandem solceller ____________________________________________________________________________________________ 43<br />

6.13 Modstande ___________________________________________________________________________________________________ 44<br />

6.13.1 Karakteristisk modstand ______________________________________________________________________________ 44<br />

6.13.2 Konsekvenser af parasitic modstand _________________________________________________________________ 44<br />

6.13.3 Åndre pa virkninger ____________________________________________________________________________________ 46<br />

6.14 Konklusion pa kapitel 6 _____________________________________________________________________________________ 46<br />

7. Lovgivning ____________________________________________________________________________________________ 47<br />

8. <strong>Solceller</strong> pa Scandinavian Center ___________________________________________________________________ 48<br />

8.1 Intro ___________________________________________________________________________________________________________ 48<br />

8.1.1 Danfoss Lynxplanner. ____________________________________________________________________________________ 48<br />

8.1.2 PVsyst _____________________________________________________________________________________________________ 49<br />

8.1.3 Kombinering af de to programmer _____________________________________________________________________ 49<br />

8.2 Placering af solcellerne _______________________________________________________________________________________ 50<br />

8.2.1 Placeringsteori kontra Scandinavian Center __________________________________________________________ 50<br />

8.2.2 Danfoss LynxPlanner beregninger _____________________________________________________________________ 51<br />

8.2.3 PVsyst beregninger ______________________________________________________________________________________ 52<br />

8.3 Udgifter til opsætning. _______________________________________________________________________________________ 53<br />

8.4 Valg af elma ler ________________________________________________________________________________________________ 53<br />

8.5 Tab af produktion _____________________________________________________________________________________________ 55<br />

8.6 Regnskab efter 20 a r _________________________________________________________________________________________ 56<br />

8.7 Konklussion pa solceller til Scandinavian Center __________________________________________________________ 56<br />

9 Konklusion ____________________________________________________________________________________________ 57<br />

10 Kilder ________________________________________________________________________________________________ 58<br />

11 Figur og tabel liste __________________________________________________________________________________ 60<br />

4


1. FORORD<br />

1. Forord<br />

Dette projekt er lavet i forbindelse med den sidste eksamen pa Maskinmester Skolen i Åarhus.<br />

For at besta den sidste eksamen, skal projektet opfylde kriterierne indskrevet i undervisningsplanen for<br />

modul 31 (Bachelorprojekt). I den sta r der:<br />

”Den studerende skal lære at arbejde udviklingsorienteret med<br />

planlægning og gennemførelse af et projekt. ”<br />

”Den studerende skal, ved at drage sammenhænge mellem erfaring,<br />

praktiske færdigheder og teoretisk viden, kunne identificere og<br />

analysere problemstillinger, der er centrale i forhold til professionen<br />

som maskinmester. ”<br />

”Den studerende skal tilegne sig en særlig indsigt i et emne, område<br />

eller problem og skal gennem projektarbejdet lære systematisk<br />

problemformulering og problembehandling samt indsamling og<br />

analyse af datamateriale, herunder relevante resultater fra forskning<br />

og udvikling. ”<br />

Jeg har i forbindelse med det afsluttende sjette semester pa Åarhus <strong>Maskinmesterskole</strong>, gennemga et et 10ugers<br />

praktikforløb. Dette praktikforløb har for mit vedkommende fundet sted i Scandinavian Centeret i<br />

Åarhus, hvor mit fokus var pa omra det ”Facility Management”. I den forbindelse har jeg set hvordan<br />

udgifterne fordeles, og hvordan der arbejdes for at nedbringe diverse unødvendige udgifter. Pa samme tid<br />

gør Scandinavian Centeret meget for at være miljøvenlige. Derfor har <strong>center</strong>et blandt andet nedbragt deres<br />

strømforbrug ved at erstatte alle lyskilder i parkeringskælderen ud med mere miljøvenlige diode-lyskilder.<br />

Derudover har der været snak om at opsætte et solcelleanlæg pa <strong>center</strong>ets kongresbygning i forbindelse<br />

med udskiftningen af bygningens tagbelægning.<br />

Det har inspireret mig til at se pa , hvad sa dan et anlæg kan gøre for <strong>center</strong>et. Pa længere sigt skulle et<br />

solcelleanlæg gerne kunne medvirke til, at <strong>center</strong>et vil komme til at spare penge pa deres elregning. Udover<br />

økonomisk gevinst, vil solcellerne ogsa være med til at gøre <strong>center</strong>et mere miljøvenligt.<br />

5


1. FORORD<br />

I forbindelse med mit projekt vil jeg gerne takke følgende personer:<br />

Kaj Hansen, Driftschef i Scandinavian Center, for at tage mig i praktik, give mig fuldstændig frie hænder og<br />

a bne hele <strong>center</strong>et for mig. Og for at levere de oplysninger, som har været nødvendige for at kunne lave dette<br />

projekt.<br />

Kenn Frederiksen, Produktudvikler i <strong>Solceller</strong> hos EnergiMidt, for at sta klar med ra d og vejledning i<br />

forbindelse med dimensionering af et solcelleanlæg. Samt for at give en forsta else for, hvilke problemer der<br />

er i solcellebranchen pt.<br />

Torben Christensen, Maskinmester og adjunkt pa Åarhus <strong>Maskinmesterskole</strong>, for at vejlede og hjælpe i<br />

forbindelse med forsta elsen af teorien bag solenergi.<br />

Hayati Balo, Civilingeniør og adjunkt pa Åarhus <strong>Maskinmesterskole</strong>, for hans opbakning, ra d og vejledning<br />

igennem hele projektet, og for altid at være klar til et lille møde.<br />

6


2. SCANDINAVIAN CENTERET<br />

2. Scandinavian Centeret<br />

Scandinavian Centeret i Åarhus blev bygget i a rene mellem 1992-1995. Centeret skulle oprindelig have<br />

været et stort indkøbs<strong>center</strong> kombineret med kontorer, hotel og en kongressal.<br />

Centeret blev dog aldrig den succes i forhold til dens oprindelige forma l, i form af et indkøbs<strong>center</strong>. Derfor er<br />

forma let med <strong>center</strong>et blevet ændret i gennem de seneste par a r. I dag rummer <strong>center</strong>et stadig hotel,<br />

kongressal og diverse kontorer, men kun ganske fa butikker. I stedet har <strong>center</strong>et i dag et fitness<strong>center</strong>,<br />

privathospital og et Falck Health Care Center. Centeret fokuser derfor primært, sin søgen efter lejere i<br />

sundhedssektoren og virksomheder, der skal bruge kontorplads.<br />

Da <strong>center</strong>et er bygget som et indkøbs<strong>center</strong>, som Bruuns Galleri, fungerede <strong>center</strong>ets lejema l ikke optimalt<br />

til den nuværende form. Derfor har der løbende været omkostninger til at optimere <strong>center</strong>ets lokaler, sa de<br />

er blevet mere kontorvenlige.<br />

Selve <strong>center</strong>ets fællesarealer er derimod mere egnet til <strong>center</strong>ets funktion i dag, i forhold til et<br />

indkøbs<strong>center</strong>. Derudover er antallet af besøgende i <strong>center</strong>et væsentlig lavere end planlagt, derfor har<br />

nødvendigheden for blandt andet flugtveje heller ikke været sa stort, som da <strong>center</strong>et blev bygget. Disse<br />

omra der er derfor blevet udnyttet til mere brugbare funktioner.<br />

Centeret har i dag fem ansatte. Blandt de ansatte er der tre ejendomsserviceteknikere, en<br />

ejendomsserviceteknikerelev og en daglig leder.<br />

Figur 1 - Scandinavian Centerets hoved indgang<br />

7


3. PROBLEMBESKRIVELSE<br />

3. Problembeskrivelse<br />

Scandinavian Center arbejder kontinuerligt med at optimere deres tekniske anlæg. I den forbindelse har<br />

<strong>center</strong>et stor fokus pa deres ventilation i alle fællesomra derne, og har optimeret deres elforbrug ved at<br />

udskifte de fleste af deres lyskilder med energivenlige diodelys. Men arbejdet slutter ikke der, da der altid vil<br />

være mulighed for optimeringer.<br />

Et nyt optimeringsprojekt kunne være at blive selvforsynende med el via en vedvarende energikilde. En<br />

sa dan energikilde kunne være Solen. Det har tidligere været pa tale, at der ved eventuel udskiftning af<br />

tagbelægning pa <strong>center</strong>ets kongresbygning, skulle opsættes et solcelleanlæg i samme omgang. Det er dette<br />

omra de, som dette projekt vil tage udgangspunkt i.<br />

3.1 PROBLEMFORMULERING<br />

Hvordan kan man designe et, lønsomt solcelleanlæg til Scandinavian Center i Åarhus?<br />

For at kunne arbejde med et solcelleanlæg bør historien og den grundlæggende teori omkring solenergi<br />

ogsa være til stede. Derfor vil dette projekt gennemga væsentlige omra der med henblik pa at skabe en<br />

forsta else af følgende:<br />

Hvorfor det er Solen, vi vil bruge til at lave energi?<br />

Hvad det er der gør, at Solen kan bruges til at lave energi?<br />

Hvordan er en solcelle opbygget?<br />

For at kunne opsætte et solcelleanlæg skal der ogsa være kendskab til de gældende regler omkring<br />

opsætninger af disse. Dertil har Folketinget lavet en lov, som skal følges. Denne lov er af flere omgange<br />

blevet ændret, derfor ma de nuværende regler ogsa klarlægges. Det betyder, at projektet ogsa vil give en<br />

forsta else af:<br />

Hvilke regler er der for opsætning af solcelleanlæg?<br />

Derefter vil projektet kigge pa selve dimensionering af et solcelleanlæg. Dette projekt vil derfor give indblik<br />

og forsta else for:<br />

Hvordan beregnes den bedste placering af solcellerne?<br />

Hvordan vil det økonomisk se ud for virksomheden med et solcelleanlæg pa taget?<br />

8


3. PROBLEMBESKRIVELSE<br />

3.2 AFGRÆNSNING<br />

I min beskrivelse af solenergiens teorier, der er meget bred, vil jeg kun fokuser pa teorier omkring Solens<br />

stra ler, omgivelsernes pa virkning af stra lerne hele vejen fra Solen ned til Jorden, og stra lernes opførelse, na r<br />

disse rammer objekter eller medier nede ved Jorden. Til sidst i min teori, vil jeg holde mig til at kigge pa<br />

hvad der sker, na r solstra lerne rammer en solcelle.<br />

Lovgivningen er skrevet som en lov om vedvarende energi generelt. Jeg vil kun fokusere pa reglerne<br />

omkring solcelle anlæg, og hvad de har af betydning for Scandinavian Center.<br />

I min dimensionering af solcelleanlægget vil jeg afgrænse mig til kun at bruge <strong>center</strong>ets kongresbygning.<br />

Dette skyldes at kongresbygningen pa grund af sin beliggenhed, ikke modtager skygge og derfor optager<br />

rigtig meget af Solens stra ler. Åfgrænsningen til denne bygning skyldes ogsa , at der før har været snak om<br />

opsættelse af et solcelleanlæg, og i den forbindelse har kongresbygningens tag været udset til at skulle bære<br />

disse solceller.<br />

Jeg vil ogsa i min dimensionering holde mig til en type siliciumsolceller, nemlig SunTech STP310-24/Ve og<br />

e n ma ske to typer af invertere. Disse inverter vil være Danfoss TLX 15K og TLX 10K.<br />

3.3 METODE<br />

For at sikre en forsta else af den praktiske del af projektet, med placering af solcellerne pa taget af<br />

Scandinavian Kongres Center Åarhus, vil der i denne rapport være skabt af en struktur og en sammenhæng,<br />

sa ledes at den teoretiske viden vil være pa plads, inden arbejdet med at dimensioner et solcelle anlæg til<br />

<strong>center</strong>et.<br />

Igennem studier om solenergi, vil teorien bag opsætning af et solcelleanlæg blive klarlangt. Denne viden<br />

skal bruges til overvejelser og vurderinger i forbindelse med dimensioneringen af solcelleanlægget.<br />

Til at beregne pa dette solcelleanlæg, vil der blive indhentet ma ler data, via nRGI. Disse data vil blive<br />

bearbejdet i et Excel-dokument, for at kunne bruges i den videre dimensionering<br />

Til at bestemme lønsomheden af solcelleanlægget, skal pa anlæggets produktion beregnes. Disse data vil<br />

blive beregnet med et freeware program, tilgængeligt via nettet. Derefter vil disse data ogsa blive indsat i et<br />

Excel-dokument, og derfra bearbejdes sa ledes, at de kan sættes op mod data fra ma lerne.<br />

Til sidst vil en bearbejdes af alle data i Excel-dokumentet, give et billede af lønsomheden pa anlægget.<br />

Hvorefter en endelig konklusion udarbejdes.<br />

Der vil i bilagsmappen findes en formelsamling, der beskriver formlerne gennemga et i rapporten.<br />

9


4 SOLENERGI – BAGGRUND<br />

4 Solenergi – baggrund<br />

4.1 HVORFOR ER SOLENERGI EN GOD TING?<br />

For at fa solceller til at lyde dejligt simpelt, sa fungerer de pa følgende ma de:<br />

Jorden fa r konstant leveret en masse gratis brændstof i form af sollys. Dette sollys rammer et ikke mekanisk<br />

anlæg i form af et solcelleanlæg. Det, at solcelleanlægget er et ikke-mekanisk anlæg, betyder, at vi har et<br />

anlæg uden bevægelige dele. Det har den fordel, at vi har et anlæg, der ikke skal vedligeholdes og smøres,<br />

som et mekanisk anlæg som oftest skal. Åltsa et anlæg der i bund og grund passer sig selv. Som ejer og<br />

bruger af et solcelleanlæg, skal man heller ikke tænke pa , at der skal tilføres et brændstof til anlægget, da<br />

anlægget via Solen automatisk modtager det brændstof, det skal bruge. Derfor bør solenergi ogsa være en af<br />

fremtidens største energikilder i vores samfund.<br />

4.2 KORT OM SOLCELLERNES HISTORIE<br />

Figur 2 - Sol belyser solcelle<br />

Solcelleteknologien kom første gang frem i 1950’erne. Men det var først i 1960’erne, at det fik sit store<br />

gennembrud. Gennembruddet kom via rumforskningen. Rumforskerne manglede nemlig en strømkilde til<br />

deres satellitter, der af gode grunde ikke bare kunne tilsluttes energinettet pa Jorden. De fandt derfor hurtigt<br />

ud af, at solenergi ma tte være den bedste løsning til produktion af el i rummet.<br />

Pa dette tidspunkt var der ikke de store planer om at omlægge det daværende fossile energinet med et mere<br />

miljøvenligt vedvarende energinet. Dog trak solenergien alligevel meget interesse fra forskere verden over.<br />

Ålligevel var det først i 1970’erne og pa grund af oliekrisen, at verden begyndte at kigge efter alternativer til<br />

at producere strøm. Men alting starter i det sma , og det var kun sma ting som lommeregnere, der fik glæde af<br />

solcelleteknologien.<br />

Solcelleforskningen tog for alvor fart i 1980’erne, hvor siliciumsolcellerne fik en bedre og bedre<br />

virkningsgrad. Sa ledes na ede de i 1985 op pa en effektivitet pa 25%. Folk begyndte at fa øjnene op for<br />

solcellerne, hvilket betød, at vækstraten pa solceller steg med 15-20%.<br />

10


4 SOLENERGI – BAGGRUND<br />

I 1997 var vækstraten helt oppe pa 38%. Udviklingen betyder at vi i dag ser pa solenergi, som en af de<br />

vigtigste og mest klimavenlige energikilder, hvilket den danske regering ogsa har set. Derfor har solcellerne<br />

fa et en vigtig plads i den danske plan om et CO2 neutralt Danmark, med vedvarende energi som eneste eller<br />

den største energikilde.<br />

4.3 DRIVHUSEFFEKTEN<br />

Ma ske er der nogen, der undrer sig over, at der er sa meget snak om at udskifte de fossile brændstoffer med<br />

vedvarende energikilder. Og hvorfor er der sa det?<br />

Det er der flere grunde til, for det første er der chance for, at vi løber tør for de fossilebrændstoffer. For det<br />

andet er afbrændingen af disse fossile brændstoffer med til at forstærke den drivhuseffekt, der skaber et<br />

godt klima pa Jorden.<br />

Jordens gennemsnitstemperatur ligger pa 15 grader, til sammenligning ligger ma nens<br />

gennemsnitstemperatur pa -18 grader. Set i det store univers, ligger Jorden og ma nen meget tæt, og burde<br />

derfor have samme gennemsnitstemperatur. Men rundt om Jorden har vi atmosfæren, og i den har vi et<br />

isolerende lag. Dette lag er med til at holde Jorden varm. Vi skal dog passe pa , at det isolerende lag ikke<br />

bliver for stort, da det blandt andet vil betyde, at vores poler vil risikere at smelte, hvilket vil betyde, at<br />

vandniveauet vil stige i havene, og store landomra der vil forsvinde. Det er blandt andet sa danne situationer,<br />

vi meget gerne vil undga ved hjælp af vedvarende energikilder. Og til det er solenergi en af de bedste<br />

metoder.<br />

Der er to ting, der holder Jorden varm. Den første ting er stra linger fra Solen, den anden er den afgivende<br />

varme fra Jorden selv. Det er den afgivende varme, vi skal holde pa , ellers vil Jordens temperatur falde og<br />

minde om ma nens.<br />

Det isolerende lag besta r af 270 ppm CO2. Dette betyder, at der i atmosfæren er 270 CO2-molekyler for hver<br />

gang der er 1 million molekyler. Dette hjælper til at absorbere Jordens afgivende stra ling og holde energien i<br />

atmosfæren og derved opvarme Jorden. Åtmosfæren besta r af flere gasser, de to ma ske vigtigste gasser i<br />

forhold til at absorbere Jordens afgivende stra ling er CO2 og vanddampe. CO2 absorberer bedste i<br />

bølgelængderne mellem 13 og 19 µm, og vanddampene absorberer bedst i bølgelængderne mellem 4 og 7<br />

µm. Derved slipper der ”kun” 70% af stra lingens tab ud igennem hullet mellem 7 og 13 µm.<br />

Det gælder om at holde en balance pa disse drivhusgasser. Hvis vi fælder og afbrænder et træ, imens vi<br />

planter et nyt, sa holdes drivhusgassen ved lige. Men ved at afbrænde fossile brændstoffer, danner vi<br />

drivhusgasser, som ellers har været gemt væk i rigtigt mange a r, og disse afbrændinger bliver ikke udlignet.<br />

Derfor bliver det isolerende lag mere og mere isolerende, og Jorden bliver varmere og varmere.<br />

En illustration af drivhuseffekten kan ses pa figur 3.<br />

11


4 SOLENERGI – BAGGRUND<br />

Figur 3 - Illustration af drivhuseffekten<br />

12


5. SOLEN<br />

Na r en solstra le rammer vandspejlet, bliver brydningsvinklen pa stra len ændret<br />

som følge af Snells lov, dette er illustreret i figur 5. Hvis det antages, at stra lingen<br />

rammer vandoverfladen med en vinkel pa 45 o , sa kan der findes den<br />

brydningsvinkle, der er i vandet, ved at bruge Snells lov. Dette giver som vist i<br />

beregning 1 her under 32 o .<br />

1,0003 ∗ sin(45) = 1,333 ∗ sin(α2) →⁡α2 = sin−1 ( 1,0003∗sin(45)<br />

) →⁡α<br />

1,333<br />

2 = 32o I forhold til solcellerne bruges brydningsindekset ogsa til at finde ud af, hvor meget af stra lingen der, efter at<br />

have ramt beskyttelsesglasset pa solcellen, henholdsvis reflekterer og faktisk ga r igennem glasset og ind pa<br />

selve solcellen.<br />

5.1.2 Kvantemekanisk synsvinkel<br />

5.1.2.1 Grundlæggende<br />

Bølgeteorien blev først accepteret i 1800-tallet, da forskere kunne dokumentere, at lysstra ler blev pa virket<br />

af interferens. Men i midten af 1800-tallet blev der alligevel sat spørgsma lstegn ved denne teori. Det skyldes,<br />

at der var problemer med de forsøg, der skulle ma le bølgerne.<br />

To videnskabsmænd fik i 1900-tallet et nyt gennembrud med denne teori. De to videnskabsmænd var Max<br />

Planck og Ålbert Einstein. I henholdsvis 1900 og 1905 kom begge forskere med teorien om, at den totale<br />

lyseffekt besta r af flere pakker af energi. Disse pakker kender vi i dag som partikler af energi ogsa kaldt<br />

fotoner. I henholdsvis 1918 og 1921 fik begge videnskabsmænd ogsa en Nobel-pris i fysik for disse<br />

opdagelser.<br />

Set med kvantemekaniske øjne er der tre ting, der har betydning for, hvordan lyset reagerer, na r det rammer<br />

et medie, som et bord eller en solcelle:<br />

Det indfaldende lys’ spekterle indhold<br />

Solstra lings effekttæthed.<br />

Stra leenergien pa en enhed gennem tid<br />

Beregning 1 – Eksempel af ny vinkel i det nye medie<br />

Luft<br />

Vand<br />

α1<br />

α2<br />

Referencelinje<br />

Figur 5 – Illustration af brydningen<br />

14


5. SOLEN<br />

5.1.4.3 Strålingen <strong>på</strong> Jorden<br />

Stra lingen ned ved Jordens overflade kan opdeles i tre grupper.<br />

Der er den direkte stra ling, den jord-reflekterede stra ling, og den<br />

diffuse stra ling. Diffus stra ling er, na r stra ler kommer fra<br />

spredninger i atmosfæren. Den diffuse stra ling kommer, na r der<br />

er mange skyer eller meget støv og forurening i luften. Men selv<br />

pa helt klare dage findes der ogsa en lille smule diffus stra ling.<br />

Den jord-reflekterede stra ling er afhængig af Ålbedoværdien.<br />

Denne værdi afhænger af, hvordan og hvad stra ling rammer<br />

nede ved Jordens overflade. Solen bevæger sig henover himlen,<br />

og derfor rammer stra lingen ikke samme flade, pa samme ma de i<br />

løbet af dagen. I et by-omra de er Ålbedoværdien omkring 0,2. Et<br />

eksempel pa en Ålbedoliste kan ses i tabel 2<br />

De fleste programmer, der laver beregninger til solceller, bruger<br />

intensiteten i stra lingen. Men man kan ikke altid placere<br />

solcellerne ud fra disse. Ikke alle programmer kender<br />

omgivelserne, eller det lokale vejr, der hvor solcellerne placeres.<br />

I overskyet vejr vil solcellerne opfange den største intensitet i<br />

vandret position, imens der pa skyfri dage vil være størst<br />

intensitet pa solcellerne, hvis de hælder lidt. Derfor skal man<br />

kende omra det og de geografiske indvirkninger for at kunne<br />

vurdere, hvordan man bedst kan placere solcellerne, sa de giver<br />

det bedst mulige energiudbytte.<br />

5.1.5 Geografiske indvirkninger<br />

Jorden drejer som bekendt rundt om ba de sin egen akse og rundt om Solen. Men pa grund af forskellige<br />

vejrmønstre, forskel pa indholdet i atmosfæren, samt forskel pa Solens position, er det forskelligt, hvor<br />

meget stra ling der lokalt kan ma les. Den gennemsnitlige stra lings intensitet pa Jorden, kan ses pa figur 8<br />

Den vil dog variere alt efter a rstiden, dette vil der ses nærmere pa om lidt.<br />

Sne:<br />

Figur 10 - Gennemsnitlig indstråling rundt omkring <strong>på</strong> Jorden<br />

Overflade: Albedo:<br />

Frisk 0,80-0,95<br />

Gammelt og beskidt 0,42-0,70<br />

Is 0,20-0,40<br />

Vand (roligt hav):<br />

Solvinkel 60 grader 0,03<br />

Solvinkel 30 grader 0,06<br />

Solvinkel 10 grader 0,29<br />

Jord:<br />

Tørt vildblæst sand 0,35-0,45<br />

Vådt vindblæst sand 0,20-0,30<br />

Tørt muld 0,15-0,60<br />

Vådt muld 0,07-0,28<br />

Tørv 0,05-0,15<br />

Tabel 2 – Albedo tabel<br />

21


5. SOLEN<br />

5.1.5.2 Variationer af Solens indstråling ved Jordens overflade<br />

Jorden drejer om sig selv med en hældning pa omkring 23,5 o i forhold til ækvator. Dette betyder, at desto<br />

længere fra omdrejningsaksen, der kommes, desto større vil ændringerne i indstra lingen i løbet af et a r ogsa<br />

være. Det skyldes, at omra der tæt ved omdrejningsaksen ikke ændrer sin vinkel til Solen i samme grad som<br />

de omra der, der ligger længere væk, som illustreret pa figur 12. Indstra lingen af solcellerne i omra derne tæt<br />

pa omdrejningsaksen vil derfor primært være afhængig af vejrforholdene. Hvorimod indstra lingen i<br />

omra derne langt fra omdrejningsaksen ba de er afhængig af vinklen til Solen og vejrforholdene. Ved en<br />

større vinkling til Solen vil stra lingen nemlig skulle igennem mere atmosfære, og pa den rejse mister den<br />

meget af sin intensitet.<br />

Figur 12 - Jordens bane rundt om Solen<br />

23


5. SOLEN<br />

5.1.5.3 Placering af solceller<br />

<strong>Solceller</strong>nes placering i forhold til indstra lingen er meget vigtig. Det er ikke lige meget om stra ling rammer<br />

cellen med den ene eller den anden vinkel.<br />

Figur 13 - Udbytte efter placeringen af solceller i Sutton Bonington, England og Kisanagani, Congo<br />

Pa figur 13 ses to avancerede grafer. Den venstre repræsenterer Sutton Bonington i England og højre<br />

Kisanagani i Congo. Pa Y-aksen er hældningen pa solcellen, pa Z-aksen er procentdelen af den maksimale<br />

indfangelse af stra lingen og pa X-aksen har vi Åzimuth-vinklen. Åzimuth er vinklingen pa solcellen i forhold<br />

til verdenshjørnerne. Åzimut pa 0 o er stik syd, 180 o er stik nord og 90 o er vestvendt.<br />

Hvis man kigger pa Sutton Bonington, ses det tydeligt, at en vandret solcelle ikke ville kunne indsamle nær<br />

sa meget energi, som en sydvendt solcelle med en hældning pa 35 o .<br />

En tommelfingerregel siger, at breddegraden, hvorpa solcellerne er placeret, skal svare til hældningen af<br />

solcellerne. Og na r solcellerne er placeret pa den nordlige halvkugle, skal solcellerne være vendt imod syd.<br />

Det er dog ikke helt rigtigt, at hældningen skal svare til breddegraden, i tilfælde af mange diffuse stra ler, vil<br />

det være bedre at gøre hældningen mindre. Derfor vil den bedste hældning i Sutton Bonington være 35 o og<br />

ikke omkring 50 o som er breddegraden Sutton Bonington ligger pa .<br />

24


5. SOLEN<br />

En vandret solcelle, vil konstant være udsat for den størst mulige direkte indstra ling. Men ved at hælde og<br />

dreje solcellen, vil der opleves tab i forhold til den direkte indstra ling. Hvis der pa graferne kigges mere pa<br />

solcellerne med større hældning, kan det ses, at effektniveauet er faldende i Kisanagani. I forhold til Sutton<br />

Bonington er effektniveauet i Kisanagani dog meget stabilt, uanset Åzimuth-vinklen. Det skyldes den høje<br />

indstra ling, der er hele a ret rundt, pa netop dette sted pa Jorden. Hvilken hældning der modtager mest<br />

indstra ling, afhænger ogsa af a rstiden, som det ses pa figur 14, som er data fra Sutton Bonington.<br />

Figur 14 - Virkning af solceller ud fra hældningen<br />

En vandret solcelle er bedst til indsamling af stra lingerne fra maj til september. Hvorimod solceller med en<br />

vinkel pa 25 o , er bedst den anden halvdel af a ret.<br />

Ofte sta r solcellerne stille, det vil sige, at de ikke bevæger sig efter de bedst mulige vinkeler i forhold til<br />

Solen. I tilfælde af at der bruges bevægelige solceller, vil disse celler være dyrere og kræve mere vedligehold.<br />

Det vil fjerne noget af fidusen med solceller, frem for andre vedvarende energikilder.<br />

Hvis der er specielle krav til et minimum af produceret energi, skal der dimensioneres efter laveste mulige<br />

indstra ling ved en given vinkel, og med forbehold for overskyet vejr. Hvis der dimensioneres efter lavest<br />

mulig indstra ling, vil man ogsa fa en overproduktion i tidspunkterne med meget indstra ling. Denne<br />

overproduktion skal der findes en aftager til.<br />

Hvis man ser bort fra lokale vejrforhold, kan man bruge e n mere tommefingerregel omkring hældningen af<br />

solcellerne. Denne regel siger +10 o i forhold til den aktuelle breddegrad om vinteren, og -10 o i forhold til den<br />

aktuelle breddegrad om sommeren. Da sommeren oftest giver flest soltimer, vil det derfor være bedst at<br />

placere stationære, altsa stillesta ende solceller, i -10 grader i forhold til azimuth-vinklen.<br />

25


5. SOLEN<br />

Det er nu konkluderet, at solcellernes hældning afhænger af a rstiden. Åzimuth-vinklen er derimod bestemt<br />

af tidspunktet pa dagen. Dette kan ses pa figur 15, der igen tager udgangspunkt i Sutton Bonington. Solen<br />

ga r som bekendt op i øst, og ga r ned i vest. Dens bevægelse ga r ikke lige over hovedet pa os, men i stedet i en<br />

bue rundt om os. Det vil sige, at den ga r op i øst hen over eftermiddagen er Solen mere mod syd, for til sidst<br />

at ga ned i vest. Åf samme grund er virkningen af solcellerne i morgentimerne bedst, hvis de er østvendt, og<br />

i middagstiden bedst, hvis de er sydvendt, og om aftenen er de bedst hvis de er vestvendt. Indstra lingen er<br />

stærkeste i middagstimerne, og derfor vil solcellerne naturligvis producere mere energi i den periode.<br />

Derfor vil det ogsa være mest optimalt at placere stationære solceller mod syd. En anden fordel ved<br />

solceller, der er vendt mod syd, er, at de ogsa vil modtage dele af stra lingen fra ba de øst og vest.<br />

Syd<br />

Figur 15 - <strong>Solceller</strong>nes virkning i forhold til azimuth-vinklen<br />

Vest<br />

Øst<br />

Sommer<br />

For/efterår<br />

vinter<br />

Nord<br />

26


5. SOLEN<br />

5.1.6 Solens og Jordens geometri<br />

Grundet Jordens ellipseformede bane rundt om Solen og Jordens drejning omkring sin egen akse er der stor<br />

forskel pa a rstiderne pa Jorden. Hele runden rundt om Solen tager et a r, imens Jordens tur rundt om sin<br />

egne akse tager et døgn. Disse forhold vil ikke betyde de store ændringer i Jordens længde og vinkel i<br />

forhold til Solen fra dag til dag. Den lille ændring, det vil give i forhold til Solen, kan ses i soldeklinationen<br />

(δ), illustreret i figur. 16. Soldeklinationen er i bund og grund vinklen imellem en linje fra Jordens centrum<br />

og til ækvator, og linjen fra Solens centrum til Jordens centrum. Denne vinkel ændrer sig kun 0,5 o i løbet af<br />

e n dag, sa det er ikke den store ændring, der opleves dag for dag. Men set over længere perioder vil Solen og<br />

Jorden bevæge sig længere og længere væk fra hinanden, og desto længere fra omdrejningsaksen men er,<br />

desto mere ændrer vinklen sig til Solen. Det er det, der giver os vores a rstider og det omskiftende vejr.<br />

Solen<br />

Figur 16 - Deklinationsvinklen<br />

Som nævnt tidligere, betyder dette kredsløb ogsa , at Solen aldrig vil være direkte over et punkt, hvis dette<br />

punkt ligger pa den nordlige eller sydlige halvkugle. I det tilfælde vil Solen altid være mod syd i<br />

middagstiden. I de tropiske omra der, der ligger pa breddegraderne i mellem 23 o og 27 o fra ækvator, vil man<br />

to gange om a ret opleve, at Solen vil være direkte over disse omra der. Sa Solens placering pa himlen bliver<br />

altsa afgjort af Jordens placering pa den ellipseformede bane rundt om Solen. Dette vil der blive kigget<br />

nærmere pa i den efterfølgende tekst.<br />

Jorden<br />

Ækvator<br />

Na r man beregner pa solenergi, er det en fordel at kigge pa Jorden som et faststa ende legeme og Solen<br />

sammen med alt andet i universet, som de bevægende del, der cirkulerer rundt om Jorden.<br />

δ<br />

27


5. SOLEN<br />

5.1.6.1 Den horisontale synsvinkel<br />

Bestemmelsen af hældningsvinklerne pa solceller, kommer af breddegraderne pa Jorden. Ålle punkter pa<br />

Jorden kan findes ved hjælp af punktets længde og breddegrad. Længdegraderne starter fra 0 o , som ga r<br />

igennem Greenwich i London, og i Stillehavet findes længdegraden 180 o . Breddegraderne kommer til udtryk<br />

ved vinklen mellem linjen fra ækvator til Jordens centrum, og linjen mellem punktet man er i, og dette<br />

punkts linje til Jordens centrum. Derfor har det nordligste punkt breddegraden 90 o , og det sydligste punkt<br />

breddegraden -90 o . Ba de bestemmelsen af længde- og breddegraderne er illustreret pa figur 17.<br />

Figur 17 - Bestemmelsen af længde- og breddegrader<br />

Som sagt er det en fordel at se pa Jorden som stillesta ende, og at alt andet bevæger sig rundt om Jorden. Pa<br />

den ma de kan Solens bane rundt om Jorden nemmere forsta s, men dette giver ikke nødvendigvis et indblik i<br />

afstanden til Solen. Placeringen af Solen i forhold til et bestemt punkt pa Jorden, kan dog ogsa nemt findes.<br />

Det gøres ved at finde azimuth-vinklen, samt højden pa Solen ma lt i grader. Højden i forhold til at være lige<br />

over hovedet, kaldes zenit-vinklen. Lige ud i horisonten svarer til en zenit-vinkel pa 0 o , og lige over hovedet<br />

har en zenit-vinkel pa 90 o . Hvis Solen er under horisonten, vil vinklen bevæge sig ned mod minus -90 o<br />

grader. Dette bruges til at kende vinklen Solen er over Jorden og vil blive forklaret nærmere senere.<br />

Figur 18 - Bestemmelse af Solens placering<br />

28


6. SOLCELLETEORI<br />

6. Solcelleteori<br />

6.1 HALVLEDERE<br />

De mest brugte solceller i dette øjeblik er siliciumsolceller. Disse solceller er, som navnet antyder, lavet af<br />

halvlederstoffet silicium.<br />

Halvledere kan enten være et enkelt materiel fra fjerde hovedgruppe i det periodiske system, se figur 20, et<br />

blandingsstof fra tredje eller femte hovedgruppe, eller et blandingsstof fra anden og sjette hovedgruppe.<br />

I solcelleverdenen bruges der flere forskellige, men specielt e t er brugt i langt større grad end noget andet<br />

stof, og det er dette stof, jeg tager udgangspunkt i. Stoffet, der er tale om, hedder silicium (Si) som ligger i<br />

fjerde hovedgruppe. Det, der kendetegner stofferne fra fjerde hovedgruppe, er, at de har fire elektroner i<br />

deres yderste ba nd, ogsa kaldet valensba ndet. Eksempel pa et siliciumatom og et krystalgitter af flere<br />

silicium atomer ses pa figur 21<br />

Si<br />

Figur 20 – Bid af det periodiske system<br />

Figur 21 - Silicium atom og krystalgitter<br />

Si Si<br />

Silicium er et stof som er nemt at komme til, for meget af det sand, der er pa Jorden, indeholder nemlig<br />

silicium. En ulempe ved Silicium er, at det skal være utroligt rent for at kunne bruges, og denne<br />

rengøringsproces er meget omfattende og vanskelig.<br />

Si<br />

Si<br />

Si Si<br />

Si<br />

Si<br />

Si<br />

32


6. SOLCELLETEORI<br />

En halvleders funktion er blandingen af funktionerne pa et ledende og et isolerende stof.<br />

Na r atomer, hvad enten det er fra e n type eller forskellige typer af stoffer, sættes sammen til et sa kaldt gitter,<br />

sker det ved forbindelser af atomernes elektroner og huller i atomernes valensskaller.<br />

Valensskallen er ogsa et energiba nd kaldet valensba ndet (EV), og uden om dette energiba nd ligger et andet<br />

energiba nd kaldet ledningsba ndet (EC). For at elektroner kan ga fra valensba ndet til ledningsba ndet, skal de<br />

have en energiforøgelse. I et ledende stof, som de fleste metaller, overlapper valensba ndet og<br />

ledningsba ndet hinanden. Det vil sige, at der ikke skal bruges energi for at komme fra valensba ndet til<br />

ledningsba ndet. Ved halvleder og isolatorer er der et mellemrum imellem valensba ndet og ledningsba ndet,<br />

dette mellemrum kaldes et energigab (EG). Energigabet er en barriere for elektroner, der vil fra<br />

valensba ndet til ledningsba ndet. For at en elektron kan bryde igennem energigabet, skal elektronen tilføjes<br />

en energi, der er større end energigabets energi. For isolatorer er energigabet sa stort, at selv store<br />

energitilføjelser til elektroner ikke vil være nok til at overføre dem til ledningsba ndet. Ved halvleder ligger<br />

energigabet omkring 1 [eV].<br />

Energi niveau<br />

Ledningsbånde<br />

Overlapning<br />

Valensbåndet<br />

Ledende<br />

Energi niveau<br />

Ledningsbånde<br />

Energigab<br />

≈1eV<br />

Valensbåndet<br />

Halvledende<br />

Figur 22 - illustration af leder, halvleder og isolator<br />

Energi niveau<br />

Ledningsbånde<br />

Energigab<br />

Valensbåndet<br />

Isolerende<br />

33


6. SOLCELLETEORI<br />

6.1.1 Dopet halvledere<br />

Na r en halvleder er uren, kan det skyldes to ting. Enten er stoffet ikke blevet renset ordenligt inden brug,<br />

eller os kan stoffet være dopet, eller doteret, som det ogsa kaldes. <strong>Solceller</strong> er for det meste lavet af to lag<br />

silicium, hvor det ene er positivt ladet og det andet er negativt ladet. Denne ladning er skabt af urenheder i<br />

silicium.<br />

Den positivt ladede side er for det meste dopet med bor fra tredje hovedgruppe. Det betyder, at boratomet<br />

har tre elektroner i yderste skal. Derved skabes der et stof, hvor der er et mindretal af elektroner og et<br />

flertal af huller. Dette betyder, at stoffet er positivt ladet.<br />

B Si Si<br />

Den negative side er dopet med fosfor, hvilket betyder at siliciummet er dopet med et stof fra femte<br />

hovedgruppe. Fosfor har derfor en ekstra elektron, hvilket gør, at dette lag fa r et flertal af elektroner og et<br />

mindretal af huller, hvilket gør stoffet er negativ ladet.<br />

P<br />

Si<br />

Si Si<br />

Figur 23 - Bor atom og bor atom indsat i et silicium krystalgitter<br />

B<br />

Si Si<br />

Si<br />

Si Si<br />

Figur 24 - Fosfor atom og fosfor atom i et silicium krystalgitter<br />

P<br />

Si<br />

Si<br />

Si<br />

Si<br />

Si<br />

S<br />

i<br />

34


6. SOLCELLETEORI<br />

6.2 SOLCELLENS OPBYGNING<br />

I dette kapitel vil der blive snakket om flertals- og mindretalsbærere. Na r der snakkes om disse er der tale<br />

om elektroner og huller. Hvilke der er flertals- og hvilke der er mindretalsbærere bestemmes af dopingen. I<br />

stoffer, der er positivt ladet, er der et flertal af huller, derfor er de flertalsbærere og elektronerne er<br />

mindretalsbærere. Na r der er tale om et negativt ladet stof, vil det være lige omvendt, det vil sige at<br />

flertalsbærerne i dette tilfælde er elektronerne, og hullerne er mindretalsbærere.<br />

Na r solstra lerne rammer toppen af en solcelle, som er N-laget og kaldes emitteren, vil fotonerne danne<br />

hul/elektron-par. Dette hul/elektron-par har en levetid, der svarer til bærerens levetid, hvorefter hullet og<br />

elektronen vil rekombinere. Hvis bærerne har lang nok levetid, vil disse kunne bevæge sig igennem<br />

systemet.<br />

Efter dannelsen af hul/elektron-parret vil elektronet blive trukket ud af solcellen og ud i et eksternt<br />

kredsløb til en belastning og videre til solcellens base, som vi bedre kender som P-laget. Her vil elektronen<br />

blive rekombineret med et hul. Denne vandring af elektronet skaber en strøm i solcellen.<br />

Figur 25 - Solcelle illustration<br />

35


6. SOLCELLETEORI<br />

6.3 INDSAMLINGSSANDSYNLIGHED<br />

Na r der kigges pa processen beskrevet i første del af kapitel 6, vil den vigtigste faktor være sandsynligheden<br />

for en indsamling af de frie elektroner i emitteren. Desto længere fra junktionen genereringen af<br />

hul/elektron-par finder sted, desto lavere er sandsynligheden for at elektronet vil blive indsamlet. En anden<br />

ting, der gør at sandsynligheden bliver mindre, er kvaliteten pa overfladepassiviseringen. Hvis overfladen<br />

ikke er ordentlig passiviseret, vil rekombinationen i overfladeomra det være høj, og derfor vil der være færre<br />

bærere at samle ind.<br />

Figur 26 - Sandsynlighed<br />

Vigtigheden af en god overfladepassivisering skyldes, at bindingerne ved overfladerne er meget skrøbelige,<br />

som det kan ses pa figur 27. Det skrøbelige lag er skyld i mange rekombinationer, og mange<br />

rekombinationer betyder færre elektroner at samle op. Selve passiviseringen sker ved hjælp af<br />

siliciumdioxid.<br />

Figur 27 - Illustration af overfladen <strong>på</strong> en p og n lag<br />

36


6. SOLCELLETEORI<br />

Den lysgenererede strøm fra solcellen afhænger med andre ord af genereringen af hul/elektron-par, og<br />

sandsynligheden for at indsamle dem. For at finde den lysgenerede strøm, finder man integralet af<br />

genereringsraten et tilfældigt sted i cellen og ganger det med indsamlingssandsynligheden.<br />

Figur 28 - Kurven for silicium med et spektre <strong>på</strong> AM1,5<br />

Der kan være tilfælde hvor opsamlingssandsynligheden ikke er ensartet. Det betyder, at den lysgenerede<br />

strøm, er afhængig af det lysspektre, der rammer cellen. Et bla t lys vil ma ske blive absorberet allerede ved<br />

overfladen af cellen, og derfor vil dette lys ikke bidrage til den lysgenerede strøm.<br />

6.4 KVANTEEFFEKTIVITET (QE)<br />

Kvanteeffektivitet er en virkningsgrad, der bruges til at beskrive forholdet mellem indstra lingsfotoner med<br />

en bestemt energi eller en bestemt bølgelængde, og hvor mange hul/elektron-par, der genereres.<br />

Hvis alle fotoner giver et hul/elektron-par, vil virkningsgraden være 100%, og dette vil skabe en ideel kurve,<br />

som i et diagram vil være firkantet. En sa dan kurve vil kunne ses som den brune kurve, pa figur 29. Men pa<br />

grund af rekombination ved overfalden, refleksioner og udbredelseslængder, vil det aldrig være muligt at fa<br />

en sa god virkningsgrad. I stedet ser kurven ud som pa den sorte kurve pa figur 29.<br />

Figur 29 - Kvanteeffektivitets kurver<br />

37


6. SOLCELLETEORI<br />

6.13.3 Andre <strong>på</strong>virkninger<br />

6.13.3.1 Temperatur<strong>på</strong>virkninger<br />

Na r en halvleder bliver pa virket af temperaturen, vil det gøre halvlederen mere ledende. Det bliver den, fordi<br />

at halvlederens energigab er afhængig af temperaturen. Det vil altsa sige, at kortslutningsstrømmen bliver<br />

større, grundet det større flow over depletion region. Men som tidligere nævnt afhænger spændingen af<br />

strømmen. Na r flowet over depletion region bliver større, bliver tomgangsspændingen mindre, som det ses<br />

pa figur 36.<br />

6.14 KONKLUSION PÅ KAPITEL 6<br />

Figur 36 - Temperaturens <strong>på</strong>virkning af solcellen<br />

<strong>Solceller</strong> besta r af to lag, et negativt lag kaldet emitter, og et positivt lag kaldet base. For at fa en solcelle til at<br />

virke gælder det om at indsamle frie elektroner, der skabes na r solstra lernes fotoner rammer solcellens<br />

emitter. Indsamlingen af disse elektroner besværliggøres af flere ting. En af de ting er rekombination, hvor<br />

elektronerne na r at finde sammen med et hul i emitteren og derved forhindre indsamlingen. Derfor skal<br />

mulighederne for rekombination forhindres. Rekombinationen kan ske pa flere ma der, enten kan den ske pa<br />

overfladen lagene, hvor bindingerne af atomerne er svage, eller sa kan det ske hvis stoffet der bruges ikke er<br />

rent nok. Åndre ting der pa virker virkningen af solcellen er parasitic modstande, hvis totale modstand<br />

kaldes den karakteristiske modstand. De parasitic modstande er blandt andet en seriemodstand som helst<br />

skal være sa lav som muligt, sa strømmen ikke forhindres i sin vej igennem solcellen, og shuntmodstanden,<br />

som er en modstand der helst skal være sa høj som muligt, da en lav modstand vil kunne lede strømmen pa<br />

afveje. Den størst mulige strøm og den størst mulige spænding, findes ved korslutningsstrømmen og<br />

tomgangsspændingen. Na r tomgangsspændingen er største, er strømmen i solcellen nul, og omvendt na r<br />

kortslutningsstrømmen er størst, er spændingen nul. Na r den maksimale effekt i solcellen skal findes,<br />

gælder det om at finde punktet, hvor spændingen og strømmen na r et maksimum der ikke skader den totale<br />

effekt. Denne findes med fill-faktoren. Til sidst kan virkningsgraden findes. Hvis man skal sammenligne<br />

virkningsgraderne pa solceller, er det vigtigt at virkningsgraderne er fundet under de samme forhold. Ikke<br />

alle solceller er testet under de samme temperaturforhold, lysindstra lingsforhold med mere, derfor kan man<br />

ikke altid sætte virkningsgraderne op mod hinanden.<br />

46


7. LOVGIVNING<br />

7. Lovgivning<br />

I Danmark har der igennem noget tid været meget gunstige forhold for private, der ønskede solcelleanlæg<br />

installeret. De gunstige forhold skyldtes flere ting.<br />

Solcelleanlæggene kunne opsættes af ha ndværkere, hvis arbejde man kunne trække fra i skat.<br />

Det var muligt at oprette en virksomhed, der solgte den strøm, der blev produceret af solcellerne.<br />

Med nettoafregning kunne man være ligeglad med, hvorna r der blev brugt og produceret strøm, for<br />

det hele ville alligevel blive modregnet i sidste ende.<br />

Dette fik Folketinget stoppet med en ny lovgivning, der til at starte med har skræmt potentielle solcelleejere.<br />

De nye regler er gældende for anlæg opsat efter 31 december 2012. For anlæg tilsluttet før dette er de gamle<br />

regler stadig gældende. Den nye regler siger sa ledes:<br />

Med den nye lovgivning, er der ens regler for alle, uanset om det er erhverv eller privat.<br />

Den nye lov forhindrer ogsa private i at kunne oprette en virksomhed. Derudover er det blevet lovligt at<br />

opsætte større solcelleanlæg. Før den nye lovgivning ma tte et solcelleanlæg maksimalt være pa 6 kWp, i dag<br />

ma et anlæg være pa helt op til 400 kWp.<br />

Prisen pa den producerede el er der sket en del med.<br />

Før var prisen 60 øre pr. kWh, hvis et anlæg opsættes inden 2014 vil prisen pr. kWh i stedet være 130 øre.<br />

Denne pris vil man fa de næste 10 a r, hvorefter prisen vil falde til 60 øre igen.<br />

Prisen pa den producerede el vil frem til 2018, falde med 17 øre pr. kWh pr. a r. Det vil sige, at hvis der<br />

tilsluttes et anlæg i 2014, gives der en pris pa 113 øre pr. kWh. Denne pris fa r man ligeledes i 10 a r, og<br />

herefter falder prisen ogsa til 60 øre.<br />

Åfregningen har indtil 2013 været en nettoafregning. Dette er der med den nye lovgivning ogsa lavet om pa .<br />

Det vil sige, at i stedet for at bruge summen af den producerede strøm minus den købte strøm over en<br />

ma ned skal der nu afregnes time for time. De første a r, hvor prisen pa den producerede strøm er høj, kan<br />

dette være en god forretning, men na r tiden kommer, hvor den producerede strøm kommer til at koste 60<br />

øre, er der ikke de store besparelser at hente. Produktionen vil primært være i middagstimerne, hvor man<br />

alligevel ikke er hjemme. For virksomheder med et højt forbrug i dagtimerne er dette dog ikke en ulempe.<br />

De nye regler har sat sine spor i den danske solcellebranche. I det sidste halva r af 2012 blev der opsat over<br />

50.000 anlæg. Efter de nye regler er kommet pa banen, bliver der ikke opsat nær sa mange. Ifølge en artikel<br />

pa ing.dk er der kun opsat 10 anlæg det første halva r af 2013. (Kilde 7)<br />

47


8. SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

8. <strong>Solceller</strong> pa Scandinavian Center<br />

8.1 INTRO<br />

Ål den teori, der er gennemga et i denne rapport, hjælper os til at forsta og beregne det mest grundlæggende<br />

omkring solcelleanlæg, uanset hvor i verden det vil skulle placeres.<br />

Men mere præcise udregninger, er mere kompliceret og meget svære at lave manuelt. Derfor er der lavet en<br />

række programmer, der kan beregne solcellernes bedste placering, og udbytte. Disse programmer koster<br />

normalt mange penge, men enkelte af dem er freeware eller findes i gratis prøveversioner.<br />

Under dette projekt har der været afprøvet to forskellige programmer, som blev anbefalet af EnergiMidt. Det<br />

ene hedder Danfoss LynxPlanner og det andet hedder PVsyst. Begge programmer blev anbefalet af Kenn<br />

Frederiksen fra EnergiMidt.<br />

8.1.1 Danfoss Lynxplanner.<br />

Danfoss LynxPlanner er et program udviklet af Danfoss. I dette program gives der mulighed for at afprøve<br />

mange forskellige solceller fra mange forskellige fabrikanter, men hvad anga r inverter er det naturligvis kun<br />

Donfoss’ egne, der kan bruges.<br />

Dette program giver mulighed for at lave en oversigtstegning af taget med diverse forhindringer og<br />

solcellerne placeret pa taget. Programmet kan selv regne sig frem til den optimale placering individuelt<br />

imellem solcellerne, men kun hvis solcellerne har en azimuth-vinkel pa +/- 10 grader fra syd, som i dette<br />

program er 180 grader, og ikke 0 grader som tidligere nævnt i beskrivelsen af teorien. Åzimuth-vinklen ses<br />

altsa forskelligt alt efter hvor den bruges eller beskrives. Hvis der ønskes en azimuth-vinkel pa mere end<br />

190 grader, eller mindre end 170 grader, sa ma man selv finde afstanden imellem solcellerne. Åfstanden kan<br />

dog antages at være den samme, som na r solcellerne sta r i en azimuth-vinkel pa 180 grader.<br />

Na r solcellerne er placeret kan programmet beregne den a rlige el produktion, samt den ma nedlige<br />

produktion. Men programmet kan desværre ikke udregne produktion pa timebasis, hvilket er<br />

afregningsmetoden, der bruges i dag. Sa programmet har sine begrænsninger.<br />

Efter alle beregninger er lavet, kan der udskrives en lille rapport omkring anlægget.<br />

48


8. SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

8.1.2 PVsyst<br />

Er et mere avanceret program. Freeware-udgaven fa s med en 30 dages prøveperiode. Med denne<br />

prøveversion er det ikke muligt at lave en plantegning, som det er i Danfoss LynxPlanner. Til gengæld kan<br />

der beregnes pa timebasis, og data kan hentes ud i Excel. Programmet har vejrdata, time for time, hver dag,<br />

hele 1990 gemt, og kan ud fra det give et lidt mere realistisk tal pa forbruget. Vejret fra 1990 ga r ikke igen a r<br />

efter a r, men giver et godt billede af produktionen i løbet af et a r.<br />

Programmet kan ogsa beregne flere økonomiske aspekter af et solcelleanlæg. Det kan være lige fra pris pa<br />

moduler, la n til opførelsen af anlægget, indtjening pa den producerede strøm nu, og hvis prisen ændrer sig<br />

senere, samt mange andre økonomiske finurligheder.<br />

Programmet kan virke meget forvirrende og være svært at gennemskue. Og man skal lige være opmærksom<br />

pa , at azimut vinklen i syd er ligesom i teorien beskrevet tidligere, 0 grader.<br />

Ligesom Danfoss LynxPlanner, giver PVsyst en rapport til sidst.<br />

8.1.3 Kombinering af de to programmer<br />

En kombinering af disse to programmer vil være nærliggende. Danfoss kan give en plantegning og beregne<br />

antallet og placeringen af solcellerne samt antallet af invertere, hvilket PVsyst ikke kan. Disse oplysninger<br />

der fa s i Dandoss Lynxplanner kan herefter bruges i PVsyst, som kan komme med mere detaljerede<br />

beregninger pa anlægget.<br />

Programmerne er dog ikke helt enige i, hvor mange solceller hver inverter kan fungere med. Derfor vil der<br />

være lidt forskel og tilpasningsarbejde, na r der arbejdes pa denne ma de.<br />

49


8. SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

8.2 PLACERING AF SOLCELLERNE<br />

8.2.1 Placeringsteori kontra Scandinavian Center<br />

Teorien om placeringen, det vil sige azimuth-vinklen og hældningen pa cellerne, blev gennemga et tidligere i<br />

denne rapport. Åzimuth-vinklen vil være i forhold til syd og har en vinkel pa 180 grader, som det var<br />

tilfældet i Danfoss LynxPlanner.<br />

Da vi ligger pa den nordlige halvkugle, bør vores solceller vendes mod syd i azimuth-vinkel 180.<br />

Men bygningen lægger op til at placere solcellerne i to andre vinkler. Cellerne kan følge henholdsvis<br />

langsiden eller den korte side. Langsiden har en azimut vinkel pa 160 grader, der svare til at cellerne er sydsydøstvendt.<br />

Den korte side har en azimuth-vinkel pa 223 grader, hvilket betyder, at cellerne vil være<br />

sydvestvendt.<br />

Derudover skal der findes ud af, hvilken vej det ønskes, at solcellerne vender. Om de skal ligge horisontalt<br />

eller sta vertikalt. Der kan sta flere celler ved siden af hinanden, hvis cellerne sta r vertikalt. Til gengæld<br />

kræver denne opstilling mere plads imellem rækkerne af celler. Dette har betydning for antallet af solceller,<br />

der kan være pa taget. I dette tilfælde er der snak om et fladt tag pa en høj bygning. Det har derfor ikke<br />

nogen stor betydning, hvilken vej cellerne vender, da deres synlighed i forvejen er minimal.<br />

Sidste overvejelse omkring placering af cellerne er hældningen pa dem. Som tidligere nævnt, kan der bruges<br />

en tommelfingerregel. Træk 10 grader fra den breddegrad cellerne placeres i. Åarhus ligger pa<br />

breddegraden 56, derfor er det nærliggende at placere solcellerne med en hældning pa 46 grader.<br />

Der er dog lavet forsøg, der viser, at ydelsen af solceller i Danmark er bedst i mellem 35-45, dette kan ses pa<br />

Figur 37. Der vil dog ikke være noget galt i at placere solcellerne i 46 grader. I dette projekt vælges der dog<br />

alligevel en hældning pa 40 grader, hvor ydelsen ser ud til at være lidt bedre.<br />

Figur 37 - Cellens effektivitet i forhold til hældning<br />

50


8. SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

8.2.2 Danfoss LynxPlanner beregninger<br />

Efter at have afprøvet de tre azimuth-vinkler, der tidligere blev omtalt (160, 180 og 220 grader), kombineret<br />

med henholdsvis vertikale og horisontale solceller med en hældning pa 40 grader, kom resultatet til at se ud<br />

som vist i tabel 3.<br />

Azimuth<br />

Vinkel<br />

Hældning Solcelle type (antal)<br />

Inverter<br />

type (antal)<br />

kWp kWh/år<br />

Horisontal/<br />

Vertikal<br />

Forsøg 1 180 40 STP310-24/Ve (276) TLX 15K (6) 85,6 84.430 Vertikal<br />

Forsøg 2 223 40 STP310-24/Ve (287/282) TLX 15K (6) 87,4 80.711 Vertikal<br />

Forsøg 3 160 40 STP310-24/Ve (320) TLX 10K (10) 99,2 97.036 Vertikal<br />

Forsøg 4 180 40 STP310-24/Ve (276) TLX 15K (6) 85,8 84.430 Horisontal<br />

Forsøg 5 223 40 STP310-24/Ve (288) TLX 15K (6) 89,3 82.501 Horisontal<br />

Forsøg 6 160 40 STP310-24/Ve (289/288) TLX 15K (6) 89,3 87.339 Horisontal<br />

Tabel 3 - Test forsøg med forskellige Azimuth-vinkler<br />

Som det kan ses i kolonnen ”solcelletyper”, er der i forsøg 3 og forsøg 6 skrevet to forskellige antal af<br />

solceller. Det skyldtes, at det maksimale antal af solceller pa taget ikke har kunnet fungere med de invertere<br />

der har været til ra dighed, derfor ma tte der fjernes nogle af solcellerne, sa det passede med de valgte<br />

invertere. Valget af antallet og typerne af inverter er bestemt ud fra antallet af solceller. I forsøg 3 var det<br />

ikke muligt for 320 solceller at køre optimalt med TLX 15K, derfor er der valgt TLX 10K.<br />

Ud fra tallene i tabel 3 kan det konkluderes, at trods forholdsvis høje kWp, bliver der i forsøg 2 og 5 ikke<br />

produceret sa meget pa a rsbasis. Det skyldes primært, azimuth-vinklen pa 223 grader er sa meget forskellig<br />

fra stik syd, som er 180 grader. Dermed na r solcellerne ikke at fa sa meget glæde af stra lingen fra Solen.<br />

Na r solcellen er placeret imod syd 180 grader, som i forsøg 1 og 4, vil der ikke være plads til sa mange<br />

solceller, tilgengæld vil disse solceller fa mest glæde af lysintensiteten, og derfor vil de være bedre<br />

økonomisk kontra de førnævnte forsøg. I denne azimuth-vinkel er det lige meget om cellerne vender<br />

horisontalt eller vertikalt, da det er det samme antal celler, der kan være pa taget i begge situationer.<br />

Den bedste azimuth-vinkel, solcellerne kan have i forhold til dette tag, er 160 grader. Med denne vinkling er<br />

solcellerne ikke langt fra syd, og der bliver plads til flere celler. Det betyder, at de mange solceller kun<br />

modtager en lille smule mindre indstra ling, men at antallet af cellerne opvejer dette tab af indstra ling. Det<br />

ses tydeligt i forsøg 3 og 6. Specielt forsøg 3 giver et godt a rligt udbytte, samt en god kWp.<br />

Ud fra dette vil der i denne rapport blive arbejdet videre pa forsøg 3 og forsøg 4.<br />

Grunden til valget af disse to forsøg er, at forsøg 3 kontra forsøg 6 giver en bedre a rlig produktion. Derfor vil<br />

51


8. SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

det være forkert at overveje forsøg 6. Forskellen pa forsøg 1 og forsøg 4 er, at i forsøg 4 ligger solcellerne<br />

mere ned, og det vil derfor minimere synligheden yderligere, selvom det egentlig ikke er nødvendigt. Valget<br />

af forsøg 4 i forhold til forsøg 6 kan virke mærkelig, da forsøg 6 giver et bedre a rligt udbytte. Men det bedre<br />

a rlige udbytte er ikke ensbetydende med bedre økonomisk udbytte, da der beregnes ud fra timeforbrug og<br />

timeproduktion.<br />

Danfoss LynxPlanner rapporten for forsøg 3 kan ses i bilag 2. Bilagene fra Danfoss LynxPlanner er i bund og<br />

grund ens. Derfor er der ingen grund til at indlægge rapporterne for alle forsøgene.<br />

8.2.3 PVsyst beregninger<br />

Programmerne er ikke lavet helt pa samme ma de, derfor bliver resultaterne ikke helt ens. Derudover er<br />

programmerne ikke enige i forholdet mellem solceller og inverter. Disse forskelle kan ses i tabel 4, hvor de<br />

røde tal er taget fra PVsyst. Tallene, der kommer fra PVsysts og Danfoss LynxPlanner, er ansla ede tal i løbet<br />

af et a r. Tallene vil variere alt efter vejret.<br />

Azimuth<br />

Vinkel<br />

Hældning Solcelle type (antal)<br />

Inverter<br />

type (antal)<br />

kWp kWh/år<br />

Horisontal/<br />

Vertikal<br />

Forsøg 3 160 40 STP310-24/Ve (320) TLX 10K (10) 99,2 97.036/99.200 Vertikal<br />

Forsøg 4 180 40 STP310-24/Ve (276/272) TLX 15K (6) 85,8/84,3 84.430/84.300 Horisontal<br />

Tabel 4 - PVsyst beregninger<br />

PVsyst har, for hvert forsøg, genereret et Excel-dokument med elproduktionen time for time i forhold til<br />

vejret, som det var i 1990. Disse data kan bruges til at lave en mere interessant beregning i forhold til de nye<br />

regler med timeafregning. Ud fra disse vejrdata kan det beregnes, at forsøg 3 vil producere 102.390 kW og<br />

forsøg 4 vil producere 86.924 kW. I bilag 3 og bilag 4 ses PVsyst rapporterne for henholdsvis forsøg 4 og<br />

forsøg 3.<br />

52


8. SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

Forbruget pr. ma ler og udgifterne brugt pa strøm for 2012 kan ses i tabel 5, hentet i Excel-dokumentet.<br />

Der er i Excel-dokumentet lavet beregninger over solcelleanlæggets indvirkning pa hver enkelt ma ler, og<br />

dermed hvor meget strøm der skal købes eller sælges, hvis anlægget tilsluttes denne ma ler.<br />

Beregningerne er lavet ved ba de forsøg 3 og forsøg 4. Disse tal vil hjælpe med at give et overblik over,<br />

hvilken ma ler solcelleanlæggets bør tilsluttes. Resultatet af disse beregninger kan ses i tabel 6.<br />

Købt strøm<br />

(kWh)<br />

Udgift<br />

(kr.)<br />

Forbrug 2012<br />

Måler 1 Måler 2 Måler 3<br />

Forbrug (kWh)<br />

413.736,00 69.334,16 555.059,14<br />

Besparelse<br />

Solgt strøm<br />

(kWh)<br />

Udgift (kr.)<br />

671.493,53 137.558,97 900.860,98<br />

Totalt forbrug <strong>på</strong> strøm (kr.)<br />

1.709.913,48<br />

Tabel 5 Forbruget i 2012<br />

Forsøg 3<br />

Indtægt<br />

(kr.)<br />

Total<br />

(kr.)<br />

Besparelse<br />

(kr.)<br />

Måler 1 349.115,78 -566.614,91 4.713,94 6.128,12 -560.486,79 111.006,74<br />

Måler 2 39.892,59 -79.146,90 72.948,37 94.832,89 15.685,98 153.244,96<br />

Måler 3 456.355,77 -740.665,41 3.686,57 4.792,54 -735.872,87 164.988,11<br />

Forsøg 4<br />

Måler 1 336.572,27 -546.256,80 9.760,50 12.688,65 -533.568,15 137.925,38<br />

Måler 2 42.024,01 -83.375,64 59.614,08 77.498,30 -5.877,34 131.681,64<br />

Måler 3 469.247,44 -761.588,60 1.112,53 1.446,29 -760.142,31 140.718,67<br />

Tabel 6 - Beregning <strong>på</strong> bedst mulige måler<br />

54


8. SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

8.5 TAB AF PRODUKTION<br />

Produktionen fra solcellerne siges at falde med 10% over de første 10 a r, og 20% over de efterfølgende 15<br />

a r. Rundt regnet giver det omkring 1% hvert a r de første 10 a r, og 0,8% hvert a r de efterfølgende 15 a r.<br />

Beregningerne af dette tab findes ogsa i regnearket. Figur 38 og 39 viser, hvordan produktionen pa venstre<br />

Y-akse falder over 20 a r. Samt hvordan der bliver solgt mindre og mindre i løbet af a rerne, som kan aflæses<br />

pa højre Y-akse.<br />

kWh produceret<br />

kWh produceret<br />

105.000,00<br />

100.000,00<br />

95.000,00<br />

90.000,00<br />

85.000,00<br />

80.000,00<br />

75.000,00<br />

90.000,00<br />

85.000,00<br />

80.000,00<br />

75.000,00<br />

70.000,00<br />

65.000,00<br />

Forsøg 3<br />

Produceret strøm Solgt (kWh)<br />

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20<br />

År<br />

Figur 38 - Produktion og indtjenings tab forsøg 3<br />

Forsøg 4<br />

Produceret strøm Solgt (kWh)<br />

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20<br />

År<br />

Figur 39 - Produktion og indtjenings tab forsøg 4<br />

4.000,00<br />

3.500,00<br />

3.000,00<br />

2.500,00<br />

2.000,00<br />

1.500,00<br />

1.000,00<br />

500,00<br />

-<br />

1.200,00<br />

1.000,00<br />

800,00<br />

600,00<br />

400,00<br />

200,00<br />

-<br />

kWh solgt<br />

kWh solgt<br />

55


8. SOLCELLER PÅ SCANDINAVIAN CENTER<br />

8.6 REGNSKAB EFTER 20 ÅR<br />

Man siger, at solceller har en levetid pa omkring 20 a r. Derfor er der lavet et regnskab, der tæller 20 a r frem.<br />

Regnskabet skal give et billede af den besparelse, der vil være i løbet af 20 a r. Regnskaberne kan ses i tabel 7<br />

og 8.<br />

Samlede udgifter for opsættelse -992.000,00<br />

20 års regnskab ved forsøg 3<br />

År 1 År 2 År 3 År 4 År 5 År 6 År 7 År 8 År 9 År 10<br />

Årlig Besparelse 164.988,11 163.404,08 161.832,19 160.273,73 158.728,94 157.196,18 155.674,81 154.165,53 152.668,16 151.183,82<br />

Samlet besparelse -827.011,89 -663.607,81 -501.775,62 -341.501,89 -182.772,95 -25.576,78 130.098,04 284.263,57 436.931,73 588.115,55<br />

År 11 År 12 År 13 År 14 År 15 År 16 År 17 År 18 År 19 År 20<br />

Årlig Besparelse 148.735,58 147.644,16 146.555,51 145.468,84 144.385,04 143.305,52 142.228,35 141.153,32 140.084,57 139.021,14<br />

Samlet besparelse 736.851,12 884.495,28 1.031.050,79 1.176.519,63 1.320.904,68 1.464.210,19 1.606.438,55 1.747.591,87 1.887.676,44 2.026.697,58<br />

Samlede udgifter for opsættelse -843.000,00<br />

20 års regnskab ved forsøg 4<br />

År 1 År 2 År 3 År 4 År 5 År 6 År 7 År 8 År 9 År 10<br />

Årlig Besparelse 140.718,67 139.333,98 137.962,09 136.602,86 135.255,91 133.920,93 132.598,35 131.287,61 129.988,98 128.702,34<br />

Samlet besparelse -702.281,33 -562.947,35 -424.985,26 -288.382,40 -153.126,49 -19.205,56 113.392,79 244.680,40 374.669,38 503.371,72<br />

År 11 År 12 År 13 År 14 År 15 År 16 År 17 År 18 År 19 År 20<br />

Årlig Besparelse 127.328,61 126.340,31 125.358,62 124.382,79 123.413,92 122.452,50 121.497,49 120.549,35 119.608,21 118.674,01<br />

Samlet besparelse 630.700,33 757.040,64 882.399,26 1.006.782,06 1.130.195,97 1.252.648,47 1.374.145,96 1.494.695,31 1.614.303,52 1.732.977,53<br />

Tabel 7 og 8 - 20 års regnskab med forsøg 3 og 4<br />

8.7 KONKLUSSION PÅ SOLCELLER TIL SCANDINAVIAN CENTER<br />

Hvis der skal opsættes et solcelleanlæg pa Scandinavian Centeret, vil forsøg 3 være bedste mulighed.<br />

Det vil sige, at der skal opsættes solceller i en azimuth-vinkel pa 160 grader, i forhold til 180 grader er stik<br />

syd, hvilket vil betyde, at rækkerne af solceller vil følge bygningens langside. Pa denne ma de er der plads til<br />

flest mulige solceller. De ekstra solceller og den lille forskel pa azimuth-vinklen i forhold til stik syd betyder,<br />

at der kan produceres mere strøm end i de andre forsøg, der er foretaget. Med solcellerne opsat pa denne<br />

ma de ansla s det, at cellerne vil være betalt hjem i løbet af 7 a r, og at <strong>center</strong>et samlet kan spare 2 millioner kr.<br />

i løbet af 20 a r, hvilket ma siges at være en god besparelse.<br />

56


9 KONKLUSION<br />

9 Konklusion<br />

Igennem kapitel 4 er det gjort klart, at vi her pa Jorden, er nød til at bruge de mere miljøvenlige vedvarende<br />

energikilder, i stedet for de mere skadelige fossile energikilder. Ved at bruge disse vedvarende energikilder,<br />

sikre vi os, at drivhuseffekten rundt om Jorden holdes stabil, og derved ikke ændre sa meget pa vores klima.<br />

Ligeledes kan det i kapitel 4 læses, at solcellernes fordele, ved blandt andet ikke at være mekaniske, og der<br />

deraf ikke er sa meget vedligehold af dem, er en stor fordel og derfor en attraktiv investering.<br />

Forsta elsen af at Solens stra ler indeholder energier, i form af fotoner, og at det er denne energi, som vi gerne<br />

vil have omdannet til elektrisk strøm, bliver igennem kapitel 5 gjort klart.<br />

Omdannelsen af energierne i fotonerne, bliver i kapitel 6 klarlagt. Fotonerne har forskellige energier, og<br />

disse energi skal indfanges og genereres om til en strøm. Denne strøm er med til at skabe en spænding, og<br />

derigennem bliver der lavet en elektriskenergi. Erfaringer har dog vist at indfangelsen af disse energier, ikke<br />

er helt nemt, og at der er mange ting der skal tages i betragtning. Stra lerne kan nemlig reflekteres væk pa<br />

solcellens beskyttelses glas, der kan være fejl i stoffet solcellen er lavet af, og solcellen kan være placeret<br />

forkert i forhold til Solen.<br />

Lovgivningen omkring vedvarende energi er inde i en periode, hvor den ofte ændres. Igennem kapitel 7 er<br />

det blevet klarlagt, hvilke regler der gælder i skrivende stund, sidst tjekket den 2. juni 2013. Den før brugte<br />

afregningsmetode med nettoafregning, er i dag lavet om til en timeafregning. Dette har stor betydning for<br />

dem som bruger mest strøm, na r Solen ikke producere sa meget. Salgs prisen pa den producerede strøm er<br />

dog blevet sat op, til 130 øre, men vil i løbet af fire a r, langsomt falde tilbage til den gamle pris pa 60 øre.<br />

Hvis man installere et solcelleanlæg inden for de frie a r, sikre man sig dog at prisen der forefindes i<br />

installationsøjeblikket ikke ændre sig de efterfølgende 10 a r, hvorefter prisen vil falde ned til den gamle pris.<br />

Det betyder at desto hurtigere et anlæg installeres, desto bedre er det.<br />

Dimensioneringen og placeringen af solcellerne er igennem kapitel 8 fast lagt. Ved at placer solcellerne i<br />

azimuth-vinklen 160, forhold til Danfoss, vil der være plads til flest solceller. De flere solcellers produktion<br />

har ogsa vist sig at være bedre end de andre forsøg der blev lavet.<br />

Endelig konklusion pa projektet er, at med 320 solceller i azimuth-vinklen 160, og med en hældning pa 40<br />

grader, vil <strong>center</strong>et over 20 a r kunne spare i omegnen af 2 millioner kr. Ånlægget vi være betalt hjem efter 7<br />

a r. Dette anses som et acceptabel resultat.<br />

57


10 KILDER<br />

10 Kilder<br />

Solteori:<br />

Websider:<br />

PDF:<br />

1) http://www.solarenergyhome.co.uk/theory.php<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

2) http://www.solarserver.com/knowledge/basic-knowledge/photovoltaics.html<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

3) http://www.ni.com/white-paper/7230/en<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

4) http://www.ni.com/white-paper/7229/en<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

5) http://www.pveducation.org/<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

6) CREST MSc Flexible & Distance Learning Series Solar Power 1, 2011 (PDF dokument la nt af Torben<br />

Christensen)<br />

Lovgivning:<br />

Websider:<br />

7) http://ing.dk/artikel/ny-lov-har-slaaet-det-danske-solcellemarked-fuldstaendig-ihjel-158436<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

8) http://solcellepriser.dk/kvikguides/ny-lov-om-solceller/<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

9) http://www.business.dk/oekonomi/ny-aftale-goer-solceller-interessante-for-firmaer<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

58


10 KILDER<br />

10) http://www.folketingstidende.dk/samling/20121/lovforslag/L86/index.aspx<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

Dimensionering:<br />

Websider:<br />

11) PVsyst programmet:<br />

http://www.pvsyst.com/en/download<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

12) Danfoss LynxPlanner programmet:<br />

http://www.danfoss.com/BusinessÅreas/Solar+Energy/Downloads/Download+LynxPlanner.htm<br />

(sidst benyttet 31/5-2013)<br />

59


11 FIGUR OG TABEL LISTE<br />

11 Figur og tabel liste<br />

Figur 1<br />

Figur 2<br />

Figur 3<br />

Figur 4<br />

Figur 5<br />

Figur 6<br />

Figur 7<br />

Figur 8<br />

Figur 9<br />

Figur<br />

10<br />

Figur<br />

11<br />

Figur<br />

12<br />

Figur<br />

13<br />

Figur<br />

14<br />

Figur<br />

15<br />

Figur<br />

16<br />

Figur<br />

17<br />

Figur<br />

18<br />

Beskrivelse Scandinavian Centerets hovedindgang<br />

Kilde http://www.<strong>scandinavian</strong>-<strong>center</strong>.dk/<br />

Beskrivelse Sol belyser solcelle<br />

Kilde Kilde: Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Illustration af drivhuseffekten<br />

Kilde Kilde: Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Illustration af refleksion<br />

Kilde Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Lysets spektre<br />

Kilde http://www.emu.dk/gsk/fag/fys/ckf/fase2/2uine/universet_og_Jordens_udvikling/straalingen_fra_universet/<br />

Beskrivelse Solens lag<br />

Kilde http://sc663he-go.weebly.com/the-sun.html<br />

Beskrivelse Solens spektre ideelt og som det er<br />

Kilde<br />

Beskrivelse Strålingen gennem atmosfæren<br />

Kilde Kilde: Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Illustration af AM<br />

Kilde Kilde: Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Gennemsnitlig indstråling rundt omkring <strong>på</strong> Jorden<br />

Kilde<br />

Beskrivelse Ændringer i intensiteten <strong>på</strong> grund af ændringer i afstanden mellem Solen og Jorden<br />

Kilde<br />

Beskrivelse Solens bane rundt om Jorden<br />

Kilde http://www.denstoredanske.dk/@api/deki/files/15132/=375789.801.png<br />

Beskrivelse Udbytte efter placringen af solceller i Sutton Bonington, England og Kisanagani, Congo<br />

Kilde<br />

Beskrivelse Virkningen af solceller ud fra hældningen<br />

Kilde<br />

Beskrivelse <strong>Solceller</strong>nes virkning i forhold til azimuth-vinklen<br />

Kilde<br />

Beskrivelse Deklinationsvinklen<br />

Kilde Kilde: Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Bestemmelsen af længde- og breddegrader<br />

Kilde http://skole.kirketorp.dk/?Geografi:L%26aelig%3Bngde_og_bredde<br />

Beskrivelse Bestemmelse af Solens placering<br />

Kilde http://www.kb.dk/da/nb/tema/webudstillinger/brahe_mechanica/ordliste.html<br />

60


11 FIGUR OG TABEL LISTE<br />

Figur 19<br />

Figur 20<br />

Figur 21<br />

Figur 22<br />

Figur 23<br />

Figur 24<br />

Figur 25<br />

Figur 26<br />

Figur 27<br />

Figur 28<br />

Figur 29<br />

Figur 30<br />

Figur 31<br />

Figur 32<br />

Figur 33<br />

Figur 34<br />

Figur 35<br />

Figur 36<br />

Figur 37<br />

Beskrivelse Solens bevægelse over himlen i Loughborough, England<br />

Kilde<br />

Beskrivelse Bid af det periodiske system<br />

Kilde PVeducation.org<br />

Beskrivelse Silicium atom og krystalgitter<br />

Kilde Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Illustration af leder, halvleder og isolator<br />

Kilde Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Bor atom og bor atom i et silicium krystalgitter<br />

Kilde Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Fosfor atom og fosfor atom i et silicium krystalgitter<br />

Kilder Hjemmelavet<br />

Beskrivelse Solcelle illustration<br />

Kilde http://pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/solar-cell-structure<br />

Beskrivelse Sandsynlighed for indsamling<br />

Kilde http://pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/collection-probability<br />

Beskrivelse Illustration af overfladen <strong>på</strong> en p og n lag<br />

Kilde http://www.pveducation.org/pvcdrom/pn-junction/surface-recombination.<br />

Beskrivelse Kurve for silicium med et spectrum <strong>på</strong> 1,5 AM<br />

Kilder http://pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/collection-probability<br />

Beskrivelse Kvanteeffektivitets kurver<br />

Kilde http://pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/quantum-efficiency<br />

Beskrivelse Kurve for kvanteeffektiviteten<br />

Kilde http://pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/quantum-efficiency<br />

Beskrivelse Idelle og reel spectral respons kurve<br />

Kilde http://pveducation.org/pvcdrom/characterisation/spectral-response<br />

Beskrivelse Lys indfald og virkningen i IV-kurven<br />

Kilder PVeducation.org<br />

Beskrivelse Fill faktor kurve<br />

Kilde http://pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/fill-factor<br />

Beskrivelse Karakteristiske modstans kurve<br />

Kilde http://www.pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/charecteristic-resistance<br />

Beskrivelse Shunt og serie modstanden<br />

Kilde http://www.pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/effect-of-parasitic-resistances<br />

Beskrivelse Temperaturens <strong>på</strong>virkning af solcellen<br />

Kilde http://www.pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/effect-of-temperature<br />

Beskrivelse Cellens effektivitet i forhold til hældningen<br />

Kilder http://www.altomsolceller.dk/info-om-solceller/placering-og-udnyttelse.aspx<br />

61


11 FIGUR OG TABEL LISTE<br />

Tabel 1 Beskrivelse Liste over brydningsindekset når strålingen rammer forskellige materialer<br />

Tabel 2 Beskrivelse Mediers albedo tal, for hvor meget jordrefleksion medierne udgiver<br />

Tabel 3 Beskrivelse Test forsøg med forskellige Azimuth-vinkler<br />

Tabel 4 Beskrivelse PVsyst beregninger<br />

Tabel 5 Beskrivelse Forbruget i 2012<br />

Tabel 6 Beskrivelse Beregning <strong>på</strong> bedst mulige måler<br />

Tabel 7 Beskrivelse 20 års regnskab med forsøg 3<br />

Tabel 8 Beskrivelse 20 års regnskab med forsøg 4<br />

62

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!