Markise med transparente solceller

Markise med
transparente solceller
Projektet er udført med tilskud
fra det 3-årige udviklings- og
demonstrationsprogram for
bygningsintegrerede solceller som
administreres af Energistyrelsen.
J.nr. 51181/01-0016
Af
Lars Yde
Maj 2002
1

Markise med
transparente solceller
FC Print
ISBN:???????????
Af
Lars Yde
Maj 2002
Projektet er udført med tilskud
fra det 3-årige udviklings- og
demonstrationsprogram for
bygningsintegrerede solceller som
administreres af Energistyrelsen.
J.nr. 51181/01-0016
2

INDHOLDSFORTEGNELSE
BAGGRUND............................................................................................................................ 4
PILOTANLÆGGET............................................................................................................... 4
UDVIKLING AF MARKISE MED TRANSPARENTE SOLCELLER............................ 4
UDVIKLING AF MONTERINGSSYSTEM. ....................................................................... 5
UDVIKLING AF KABELFØRING. ..................................................................................... 7
NETTILSLUTNING ............................................................................................................... 8
MÅLEPROGRAM OG KVALITETSSIKRING. .............................................................. 10
INDHØSTNING AF DRIFTSERFARINGER. .................................................................. 13
3

Baggrund
Baggrunden for projektet er et ønske om at integrere solceller i et
bygningselement for derved at opnå en pris som er mindre end prisen for
solcelleanlægget og bygningselementet hver for sig. Besparelsen kan derefter
indregnes i solcelleanlæggets økonomi.
Dette projekt handler om integration af solceller i en solafskærmning i form af
en markise.
Pilotanlægget.
For at afprøve det nye solcellekoncept i praksis, inklusiv monteringssystemet,
samt for at tilvejebringe et referenceanlæg til brug for markedsføringen af
produktet er der opført en markise med 28 moduler. Markisen producere el og
samtidig forbedrer den indeklimaet i de sydvestvendte ingeniørkontorer i
Folkecenterets hovedbygning. Disse kontorer er pga. orienteringen ofte stærkt
plaget af direkte solindfald, hvorfor denne placering på udmærket vis
demonstrerer markisens anvendelighed.
Udvikling af markise med transparente solceller.
Grundelementet i markisen er et semitransparent solcellemodul af tyndfilm
typen fra det tyske firma RWE Solutions, det tidligere ASE. Cellerne er 10%
transparente, hvilket er tilstrækkeligt til at give en effektiv solafskærmning
uden at blokere udsynet.
Solcellemodulet der er et laminat monteres i et stativ i en fast position oven
over de vinduer som skal solafskærmes. Se efterfølgende tegninger
4

Udvikling af monteringssystem.
Solcellemelaminatet måler 600 X 1000 mm, hvilket giver mulighed for
markisebreder på 600, 1000 og1200 mm.
Til demonstrationsanlægget blev det valgt at montere solcellelaminaterne
således at bredden på markisen blev 1000 mm. Herved blev der opnået en
tilpas solafskærmning samtidig med at markisens proportioner arkitektonisk
passede godt til bygningen.
5

Montagesystemet blev udviklet sammen med firmaet Alu-PV, som har rod i
solafskærmningsfirmaet DASOLAS. Projektet kunne derfor trække på mange
års erfaring med solafskærmning. Det gjaldt både den mekaniske opbygning
af markisen, samt dens funktion som solafskærmning.
Monteringssystemet blev opbygget af ekstruderede aluminiumprofiler med tspor
hvori boltehoveder kan skydes ind og således give en delvis skjult
samling.
Glaslister fastgjort med skruer i sprosseprofilet.
Sprosseprofilet og beslagene blev udviklet specielt til dette projekt, medens
de øvrige profiler var fra Dasolas’ program for solafskærmning.
Specialbeslag i svejst og galvaniseret jern
Specialbeslag i aluminium.
6

Udvikling af kabelføring.
Plus og minus ledningerne fra hver solcellelaminat er ført frem til inverteren
sikkert og næsten usynligt. Fra de små junktion bokse på solcellelaminaterne
føres kablet i en t-rille i alu-sprossen frem til en kabelbakke i form af et u-profil
monteret i markisens fulde længde.
Kabelføring fra junktion boks til t-spor i alu-sprosse
Kabelføring fra junktion boks til t-spor i alu-sprosse
Aluminium u-profil som kabelbakke
Modulerne er serie- og parallelforbindet så de matcher inverterens dcspænding.
Da der ikke kan forekomme skygger på solcellerne er der ihhe
monteret bypass-dioder.
7

Nettilslutning
Solcellerne blev tilsluttet til det offentlige net via en FRONIUS micro med
følgende data og udseende.
Solcellerne fra RWE Solutions (tidligere ASE, TESAG) har følgende data.
8

Solcellelaminaterne blev forbundet i serie med 3 i hver streng som derefter
blev parallelforbundet. Med en tomgangsspænding på 93 Volt giver det 279
Volt ved standardbetingelserne, 1000 W/m 2 og 25 o C. Med en
temperaturkoefficient på -0,33 V/ 0 C vil spændingen stige til 312 Volt hvis
temperaturen falder til –10 o C. Inverteren kan maksimalt tåle 350 Volt på
indgangen, så der er ingen fare for over belastning.
Laminaterne har en nominel bedste virkningsgrad ved 68 Volt. Med 3 i serie
giver det 204 Volt. Inverteren søger efter det optimale arbejdspunkt (bedste
virkningsgrad) i et spændingsområde fra 120 til 300Volt. 204 Volt ligger
således fint i mitten af dette område.
Måleprogram og kvalitetssikring.
For at dokumenterer kvaliteten af det nye produkt, blev to prøvemoduler testet
på SolEnergiCenteret. Se efterfølgende.
Efter installeringen af pilotanlæggeter er ydelsen for det samlede anlæg målt
og sammenlignet med den beregnede ydelse på grundlag af målingerne poå
testmodulerne. Se efterfølgende.
DISSE MÅLINGER ER ENDNU IKKE UDFØRT DET ER VIGTIGT AT DE
UDFØRES INDEN YDELSEN FALDER PGA. REVNER. Testene som skal
udføres af SolEnergiCenteret er budgetteret til 100.000 kr. hvor halvdelen
betales af SolEnergiCenteret via en særbevilling fra ”Det treårige program for
bygningsintegrerede solceller.
ASE standardmodulerne (glas-glas) er ISPRA godkendt. De er testet til
sikkerhedsklasse II (600 V, 68 Volt, panelet op til 1500V).
Modulerne leveres med en effekt på 18% over den nominelle effekt for at
kompensere for Staebler Wronski effekten. Denne effekt medfører at ydelsen
aftager og stabilisers på et lavere niveau svarende til den nominelle ydelse, i
løbet af en til to måneder afhængig af solstrålingen.
Inden programmet blev nedlagt foretog SolEnergiCenteret målinger på to
laminater, et på 36 Volt og et på 68 Volt. Resultaterne er gengivet på de
næste sider.
10

Som det fremgår af testene ligger solcellernes ydelser på henholdsvis 29 og
30 Watt. Det er henholdsvis 7 og 11% over den nominelle ydelse på 27 Watt
og skyldes at cellerne var nye og endnu ikke haved stabiliseret sig på deres
blivende effekt.
Indhøstning af driftserfaringer.
Testen af modulerne på SolEnergiCenteret kan ikke afsløre fejl på anlægget
som måtte skyldes monteringssystemet. Det kan være elektriske såvel som
mekaniske fejl. Anlægget bliver derfor holdt under observation efter
installeringen.
Det kan her nævnes at et lignende anlæg med vinduesintegrerede
krystallinske solceller, som Folkecenteret udviklede og installerede i et
pilotprojekt sammen med Midtglas, fik revnedannelser i den resin som
cellerne var indstøbt i. Fordi fejlen viste sig på pilotanlægget blev den rettet i
tide.
Midt i juni måned 2002 ca.et halvt år efter at markiserne var blevet monteret i
aluminium profilerne blev det konstateret at ca. halvdelen af laminaterne var
revnet.
Laminaterne består af et 3 mm tykt råmoul lamineret sammen med et stykke 6
mm tykt hærdet glas. Råmoulet vender mod solen og det hærdede glas mod
bygningen.
En nærmere undersøgelse afslørede at alle revner startede i kanten af
laminaterne, ud for en skrue i glaslisten. Hver solcelle er understøttet af 6
strimler tætmungsliste i teflonarmeret skumplast, 3 på hver side. Hver
strimmel er ca. 70 mm lang. Mellem laminaternes overside og glaslisten er
der monteret en strimmel dobbeltklæbende tape på 40 mm ud for hver skrue
hul. Det betyder at når skruerne strammes vil de teflonbelagte skumlister
komprimeres indtil de er helt flade og ydderligere komprimering ikke er mulig.
Undersøgelsen viste også at de skruer som havde forårsaget revnedannelser
var spendt så hårdt at tætningslisten var komprimeret fra den oprindelige
tykkelse på ca. 6 mm til under 1mm.
Der er således ingen tvilv om at årsagen til revnedannlsen skyldes for hårdt
spændte skruer.
Løsningen er at anvende skruer der er så lange at de blivr skruet i bund ved
en komprimering af tætningslisten på ca. 3 mm.
Det blev endvidere konstateret at solcellelaminaterne var skredet 20 til 30 mm
i alu-profilerne væk fra byningen. Det betyder at den dobbeltklæbende tape
ikke har værtet istand til at forhindre en udskridning. Løsningen på dette
problem er at monterer en stopklods for enden af alu-speossen, evt. På
undersiden af glaslisten.
13