Hur mycket ger solceller per m2?

En fråga som dyker upp då och då är vilken effekt eller hur mycket energi solceller ger per kvadratmeter (m2). Jag har skrivit om det förut men här kommer en repris med lite uppdaterade data.

Effekt per m2

Man behöver veta att solcellsmoduler vid tillverkningen testas vid så kallade ”standard test conditions” (STC). Vid STC har man en instrålning motsvarande 1000 W/m2 med vinkelrätt infall mot modulytan, 25°C solcellstemperatur och ”air mass” 1,5 som definierar ett visst spektrum för solljuset.

Våra Sanyo HIT solcellsmoduler har en verkningsgrad på 17,3%. Det betyder att 17,3% av den instrålade solenergin blir elektricitet, resten blir värme. Vid STC blir solcellsmodulernas effekt då 17,3% x 1000 W/m2 = 173 W/m2. I praktiken har man dock nästan aldrig STC-förhållanden och därför ger modulerna heller nästan aldrig märkeffekten. Mera detaljer om detta finns i inlägg från 13 april.

Notera att solcellerna ger likström (DC). Effekten enligt ovan är solcellsmodulens DC-effekt. För att kunna använda solelen i huset behövs en växelriktare för att omvandla likströmmen till växelström (AC). Det ger vissa energiförluster och därför är växelriktarens levererade AC-effekt alltid lägre än modulernas DC-effekt.

Energi per m2

Jag har reviderat min tumregel till att hyggligt placerade solcellsanläggningar i Sverige ger ca 800-1100 kWh/kW och år under ett år med normal solinstrålning. Uppgraderingen till 1100 kWh/kW och år baseras på att under ett normalår ger en toppenbra solcellsanläggning 1000 kWh/kW i Stockholm (har uppmätts) och solinstrålningen i Visby är enligt SMHI:s mätningar 10% högre än i Stockholm. Därför bör en lika bra anläggning i Visby ge ca 1100 kWh/kW och år under ett år med normal solinstrålning. Solinstrålningen kan variera ca ±10% mellan olika år enligt SMHI:s mätningar. Under bästa möjlig solår skulle därmed Visby kunna skörda ca 1200 kWh/kW under ett år. Gotlänningar, hör av er med produktionssiffror för era solcellsanläggningar!

För att kunna utnyttja ovanstående tumregel för att få energi per m2 behöver man veta hur stor yta 1 kW märkeffekt kräver. Det räknar man ut om man vet modulverkningsgraden. Om vi antar 17,3% verkningsgrad vet vi enligt ovan att effekten är 173 W/m2 vid STC. Ytan för 1 kW (1000 W) blir därmed 1000/173 = 5,8 m2/kW. Bor man i Visby och har ett toppenläge bör man då kunna skörda 1100/5,8 = 190 kWh/m2 och år.

Om man skulle ha en modul av typen ”Concentrating PV” (CPV) med verkningsgrad på 25% skulle det bara krävas 4 m2/kW för att installera 1 kW märkeffekt. CPV kräver solföljare. CPV är dock inte gångbart i Sverige eftersom CPV kräver en hög andel direkt solinstrålning för att vara bättre än vanliga moduler på solföljare.

Får man tag på en SunPower kiselbaserad modul med 20,4% verkningsgrad blir ytan 4,9 m2/kW. Köper man världens bästa kommersiella CIGS-modul från Miasole med 13,1% verkningsgrad behövs 7,6 m2/kW. Klipper man till med en Konarka Power Plastic 1140 flexibel polymerbaserad modul är verkningsgraden blygsamma 1,67% och man får ta till 59,9 m2/kW för att få ihop till 1 kW.

Skördetabellen nedan visar med röda siffor hur mycket energi (kWh/m2 och år) man kan vänta sig vid olika utbyten per kW och år (anges med svarta siffor 800, 900, 1000 och 1100 kWh/kW och år).

Verkningsgrad

Det är inte alltid verkningsgraden anges i produktbladen. Så var exempelvis fallet för Konarkamodulen enligt ovan. Men har man dimensionerna och effekten kan man räkna ut verkningsgraden själv.   Konarkamodulen har enligt databladet ytan 2,407 m x 0,676 m = 1,63 m2.  Effekten är 27,3 W vilket gör 27,3/1,63 = 16,7 W/m2 vid STC. Vid STC har vi en instrålning på 1000 W/m2 och verkningsgraden blir då 16,7/1000 = 1,67%.

Yta i m2 per kW som funktion av solcellsmodulers verkningsgrad.

Myskmadra. Johannisberg, Västerås. 26 maj 2012.

34 reaktion på “Hur mycket ger solceller per m2?

    • Idén är spännande! Flerskiktssolceller (“multi-junction”) har redan idag de högsta cellverkningsgraderna, på över 40%. I flerskiktssolcellerna lägger man vanligen det IR-absorberande skiktet underst. MIT-forskarna studerar ett nytt material som skulle kunna användas i sådana solceller. Detta MIT-arbete ligger dock på tidig grundforskningsnivå ännu och mycket arbete återstår. Den verkningsgrad man fått på 0,1% måste höjas, man måste finna en ekonomiskt gångbar produktionsteknik att lägga kolnanotuber och C60 på mycket stora ytor (under 2011 installerade i grova slängar 150 miljoner solcellsmoduler i världen) och långtidsegenskaperna måste studeras. Det kommer att dröja åtskilliga år innan vi vet om just detta material kan bli en kommersiell produkt i solceller i framtiden.

      Retro? Du kanske tänkte på att ta (skrotade) solcellsmoduler, där man demonterar solcellerna (eller i vart fall frontglaset) och lägger detta skikt på solcellerna innan man sätter tillbaka dem i (nya) modulerna. Inte helt trivialt tekniskt eller ekonomiskt, men man ska aldrig säga aldrig…

  1. Jag tänkte att det (om materialet är transparent) så kunde man lägga på ett skikt på befintliga paneler…eller som du säger att lägga det underst i nya paneler.
    Om det redan finns Flerskiktssolceller (”multi-junction”) verkningsgrad på över 40%, vart är de? Jag ser bara paneler som snuddar på 17-25%.
    Även om de är dubbelt så dyra så borde det vara värt…finns de att köpa?

    • Du kan inte lägga ett nytt skikt utanpå glaset på modulerna. Det behövs elektrisk kontaktering mot de solceller som ligger under glaset och dessutom skulle skiktets livslängd inte vara så lång om det skulle ligga utanpå glaset. Det finns en anledning till att man använder glas…

      Man får skilja på verkningsgraden på små (centimeterstora) forskningssolceller och ett större antal seriekopplade stora solceller i en kommersiellt tillverkad modul. Man når aldrig samma verkningsgrad i en kommersiell modul som på en enstaka liten forskningssolcell.

      Små flerskiktssolceller används i CPV-moduler (Concentrated Photovoltaics) där man koncentrerar solinstrålningen till de små och dyra solcellerna. Dessa är dock inte av något intresse i Sverige eftersom de kräver en hög direkt solinstrålning, typ 2000 kWh/m2 per år, för att de ska vara fördelaktigare än vanliga moduler på solföljare.

  2. Hej Bengt .
    Vi är två energiingenjörer håller på med ett projekt där vi ska installera solceller.
    Vi har kollat lite på dina beräkningar och försökte att använda samma sätt som du gjorde för att få ut nyttig el-energi.
    Vi har en solcell på 1,27m^2 som ger 195Wh som max effekt. ca 17% verkningsgrad, vi kom till att man kan få ut 787,4Wh/dag. Då vi räknade med solenergi på 6 kwh/m^2 per år. Kan du bekräfta våra beräkningar?

    • Kul att ni räknar på solceller… Men, läs texten i inlägget noga en gång till och gör ett nytt försök, för de värden ni anger för verkningsgrad, energi per dag (om ni menar genomsnitt per dag under ett år) och energi per kvadratmeter och år (jämför med värdena i “skördetabellen”) blev inte rätt. Moduleffekten mäts i W (ej Wh).

  3. Pingback: Solceller – svar på vanliga frågor | Bengts villablogg

  4. Hej Bengt,
    Nu snurrar siffror och enheter i huvudet utan att nå fram till resultat. I ditt räkneexempel där du har 17,3 % verkningsgrad så blir solcellsmodulens effekt 173W/m2 vid STC. Hur länge behöver då solen skina för att producera 1kWh på 1m2 vid dessa förhållanden? Har räknat och fastnat i en tankevurpa…..

    • Effekt (W) * tid (h) = Energi (Wh) => Tid = Energi/Effekt = 1000 Wh/ 173 W = 5,8 h.

      Notera att moduleffekten ovan är likström (DC) och att du i huset använder växelström (AC). Omvandlingen till AC ger en del förluster. I praktiken har man dessutom i stort sett aldrig modulens märkeffekt vilket jag behandlat i några inlägg och man har definitivt inte märkeffekten nästan sex timmar i rad.

  5. Hej Bengt,
    Jag har ingen bra plats för att sätta solceller på mitt hus utan måste leta mig utanför byggnaden. Ett alternativ blir då att sätta panelerna på ett stativ, vridbart eller ej.
    Hur stor är skillnaden i produktion för en fast monterad cell och en som sitter på solföljare? Hoppas du har svaret!

  6. Pingback: Hur utvecklas verkningsgraden för solcellsmoduler? | Bengts villablogg

  7. Hej Bengt!

    Jag ska bygga passivhus och undrar hur mycket el mina solceller behöver producera för att täcka uppvärmningen som är på 15kWh/m2! (ja du läste rätt 15!)?
    Dvs vad blir 15 kWh/m2 omgjord i el (kWh)? Jag kommer att använda 2500 kwh till el/hushållsapparater hemma (alla A++) under ett år och vill gärna mata in i systemet och behöver veta hur mcyket solceller jag behöver ha?

    Hoppas att jag nu inte blandade ihop begreppen och det frågorna var hyfsat tydliga.
    Svårt att hitta svar om detta på nätet varför jag vänder mig till din expertis.

    Tack på förhand!

    • Förstår inte riktigt din fråga, det framgår inte vad husuppvärmningens 15 kWh/m2 har för källa. Är det enbart elvärme i form av förlustelvärme från olika apparater i huset och att 2500 kWh/år kommer att bli husets totala behov av köpt el? Har du ingen elvärmare i FTX-ventilationen? Ska solfångare användas för tappvarmvatten?

      Du kan dock göra en uppskattning själv. Solceller producerar ca 800-1100 kWh/kW och år under ett år med normal solinstrålning om de sitter någorlunda väl orienterade utan väsentligt beskuggning. Var du bor, lutning och väderstreck är förutom eventuell skuggning faktorer som spelar roll för utbytet.

      Om du vet hur mycket el ditt hus kommer att använda kan du beräkna hur många kW du behöver installera för att producera lika mycket el som ditt hus kommer att använda. En kW motsvararar ca 7 m2 i solcellsmodulyta. Notera dock att du kommer att få ett överskott som inte kan användas direkt i huset, som måste matas in till nätet och som kan säljas till en lämplig köpare. Detta gäller speciellt om solfångare används för tappvarmvattenproduktionen.

  8. Kanske framstår som lite bakom flötet men om man skriver X kWh/kW, bör du inte kunna stryka kW både uppe och nedanför divisions sträcket då? Då blir det i och för sig X h vilket inte alls passar in i sammanhanget men sitter och räknar lite och får det inte att gå ihop.

    Tack på förhand!

    • Man brukar skriva kWh/kW för utbytet (”yield” på engelska) för att tala om hur mycket energi man producerar per år om man installerar 1 kW solcellsmoduler. Ser man det dimensionsmässigt blir det som du nämner lika med h, men det blir missvisande för vad man vill visa. Timmarna skulle motsvara det antal timmar solcellerna går med märkeffekt (fullasttimmar används i andra sammanhang), men det blir ett fiktivt tal som inte har något med verkligheten att göra eftersom solcellerna i en normal installation aldrig går med märkeffekten. Därför tycker jag att man ska skriva kWh/kW.

  9. Pingback: Hur utvecklas verkningsgraden för solcellsmoduler? | Bengts nya villablogg

    • Har visserligen varit på semester på Teneriffa, men har ingen erfarenhet av som är typiskt utbyte. Enligt PVGIS bör man kunna få 1600-1700 kWh/kW,år = väldigt bra! Med egen solvärme kan man väl dessutom klara tappvarmvattnet i stort sett året runt.

  10. Tack för svaret! Jodå, vi får tack vare en solpanel på takterassen tappvatten året om frånsett enstaka molniga dagar då termostaten slår till. Det tog fem år att betala solpanelen vilket betyder att vi nu haft gratis varmvatten i huset under tio år. Att värma vatten ger bättre avkastning än att producera el. Vattnet i vår jacuzzi är också sedan femton år värmt av en fyra kvadratmeter solpanelen (250 Euro). Tack vare 10 W solceller går den nya 12V, 5W cirkulationspumpen bara när solen skiner.
    https://www.youtube.com/watch?v=p371LswZnSI
    Med 1600 – 1700 kWh/kW och år borde jag sätta upp ett antal solpaneler för att minska elräkningen. En 250 W panel skulle minska el förbrukningen med 10%. Det finns emellertid två hakar.
    Den ena är att den fasta avgiften är oförskämt hög. Den andra är att jag måste betala spansk “sol-skatt”. Försöker jag fuska hotar politikerna + elbolaget med 60 miljoner Euro i böter. Nej, jag skojar inte!

  11. Bengt, du som har ett tak med skugga morgon och kväll. Det vore intressant att jämföra hur mycket två modeller av solpaneler ger i utbyte när de skuggas lite slumpmässigt av spretiga grenar, och där dessa har olika antal by-pass-dioder internt i panelen, tex 3 respektive 72.

    Ta tex:
    – Panasonic HIT 245 Wp som har 3 interna slingor med var sin bypass-diod.
    – Sunpower med Maxeon Celler som har en bypass-diod inbyggd i varje cell.

    Det skulle kunna vara så att den senare ger så pass mycket större utbyte vid spretiga skuggiga förhållanden att det är värt det högre inköpspriset.

    • SunPowers paneler är suveräna både vad gäller prestanda och pris…

      Har man ont om utrymme ger den höga verkningsgraden hos SunPower-modulerna möjlighet att installera en högre effekt på en given yta. När vi byggde ut vår anläggning med fem nya moduler i november ifjol blev det två stycken SunPower med 20,1% verkningsgrad. De sitter vända mot väster respektive öster och besväras av skuggning från omgivande träd. På grund av väderstrecken går de dock inte direkt att jämföra med våra gamla sydvända moduler, dessutom har varje modul optimerare efter ombyggnaden. Varje SunPower-modul på 327 W producerade lika mycket som ett medel av de minst skuggade Sanyo HIT-modulerna på 240 W under april månad.

  12. Hej,
    jag har en fråga om verkningsgraden. Är det totalverkningsgrad man får på t.ex Panasonics hemsida eller får man lägga till:

    (kabelförlust) 0,95*0,9 (växlare) * solcellens verkningsgrad själv?

    • Vet inte vilken verkningsgrad du sett. Om du läser på produktbladet för en solcellsmodul brukar det vara modulverkningsgraden som anges. Ibland anges även de enskilda solcellernas verkningsgrad (som är högre än modulverkningsgraden), men den är egentligen ointressant för en köpare.

      Kablarna bör dimensioneras så att förlusterna blir högst 1%. Växelriktaren har en verkningsgrad på ca 95-98%, beroende på modell. Dessutom tillkommer en del andra förluster, som att solcellernas verkningsgrad sjunker med ökande temperatur, förluster vid låga infallsvinklar, eventuell nedsmutsning, förluster på grund av att modulerna i en sträng inte har samma prestanda (“mismatch”), snö och skuggning.

  13. Hej Bengt!
    Tack för din väldigt informativa och uppdaterade blogg som jag följer med stort intresse!
    Jag undrar om du har/skulle kunna skriva något om hur energiproduktionen ser ut momentant.
    Att få fram energiproduktionen per år är en sak, men jag skulle vilja veta hur stor effekt anläggningen kan komma att producera för stunden, om jag t.ex. vill ha så hög effekt som möjligt men utan att riskera att den blir för hög för huvudledningar etc.
    Som jag har förstått det kan jag inte utgå från toppeffekten på anläggningen eftersom den aldrig egentligen kommer att producera på sin toppeffekt, eller har jag missförstått?
    Jag antar att t.ex. installatörer gör den typen av beräkningar för att dimensionera kablar och centraler, eller hur fungerar det?

  14. Tack för många intressanta svar här ! har funderat att installera solceller och min fråga är om man kan ha det på 2 byggnader , dvs carport/ förråd och uterum
    ca 20 kvm x 2 som är på gång att byggas . Sen om den ytan räcker till ett hus på 180 kvm ? Har idag fjärrvärme och bor i Ystad.

    • Är man småhusägare går det bra att ha solceller på två olika byggnader på sin tomt. Då lutning och väderstreck kan vara lite olika, får man välja en växelriktare med två MPPT:er (Maximum Power Point Tracker) eller använda två olika växelriktare. För exempelvis bostadsrättsföreningar blir det dock energiskatt på el som överförs till en annan byggnad om elen måste gå via ett så kallat koncessionspliktigt nät, det vill säga utanför anslutningspunkten till en byggnad, vilket ger sämre ekonomi.

      Om man har fjärrvärme har man inte så hög elanvändning, låt säga 4 000 – 5 000 kWh/år. Det behövs då inte så stor yta för att producera lika mycket solel som den mängd el man använder under ett år. Om solcellsmodulernas verkningsgrad är 16% behöver man 1/0,16 = 6,25 m2 modulyta per installerad kW. I praktiken kan ytan bli något större om det är ett mellanrum mellan modulerna. Antag ett utbyte på 900-1 000 kWh/kW,år. Då behövs 5-5,6 kW (ca 31-35 m2) för att producera 5 000 kWh/år. Man får i detta fall räkna med att merparten av solelen blir ett överskott som matas in till nätet och säljs. Egenanvändning blir alltså låg om man producerar lika mycket solel som den mängd el man använder under ett år.

      Idag är såld överskottsel värd nästan lika mycket som egenanvänd el för en småhusägare som får skattereduktion med 60 öre/kWh för överskottsel som matas in till nätet. Det är därmed inget egentligt problem för småhusägaren att den mesta av solelen säljs. Men om skattereduktionen sänks eller tas bort försämras ekonomin. Det finns inget sagt om hur länge skattereduktionen kommer att finnas kvar, så det är en osäkerhetsfaktor för de som producerar ett stort överskott av solel.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *