Det kom en fråga angående dimensionering med hänsyn till strömmar och toppeffekt hos en solcellsanläggning. Här är en kort beskrivning av hur man räknar ut högsta ström och spänning i en solcellsanläggning.

DC – Likström

En moduls datablad ger högsta möjliga ström (I_sc ) och högsta spänning (V_oc) vid STC (”Standard Test Conditions”). Vid STC är solcelltemperaturen 25°C, instrålning motsvarande 1000 W/m2 vinkelrät mot modulen och spektrum motsvarande ”air mass” 1,5. Modultillverkaren använder STC vid de ”flashtester” man gör av varje modul.

Ström och spänning har dock ett temperaturberoende så man kan inte använda STC-värdena för att beräkna möjlig ström och spänning i en solcellsanläggning. Temperaturberoendet anges i databladet för modulen. Exempelvis anges för modulen Yingli YLM60 280 W att kortslutningsströmmen I_sc = 9,38 A och att öppenkretsspänningen V_oc = 39,3 V vid STC samt att temperaturkoefficienterna är 0,05%/°C för I_sc och -0,32%/°C för V_oc. Det betyder att strömmen ökar något med solcelltemperaturen medan spänningen minskar med ökad solcelltemperatur.

Man får fundera på vilken lägsta respektive högsta celltemperatur man kan förvänta sig vid drift på den aktuella platsen. Låg säga att det är -20°C respektive +60°C. Högsta I_sc för en modul blir då 9,38*(1,005^(60-25)) = 9,55 A. Högsta V_oc för en modul blir 39,3*(0,9968^(-20-25)) = 45,4 V. Lägsta V_oc blir 39,3*(0,9968^(60-25)) = 35,1 V

Om man har en sträng med 10 moduler i serie blir den högsta möjliga strömmen I_sc=9,55 A. Samma ström måste gå genom alla moduler eftersom de är kopplade i serie. Högsta möjliga spänning V_oc blir 10*45,4 = 454 V och lägsta möjliga spänningen 10*35,1 = 351 V. Om man har två parallella strängar med 10 moduler i serie i vardera strängen blir den maximala strömmen I_sc istället 2*9,55 = 19,1 A. Högsta och lägsta spänning blir samma som vid en sträng.

Den I_mp (8,91 A för Yingli-modulen) som anges i databladet är strömmen vid maxeffektpunkten vid STC. Strömmen från en solcellsmodul i drift är proportionell mot solstrålningen. Eftersom solstrålningen varierar mycket under en dag kommer även strömmen att variera mycket under en dag. Spänningen U_mp (31,4 V för Yingli-modulen) kommer att variera en del beroende på vilken solcelltemperaturen är. Med ökande solstrålning ökar också celltemperaturen, vilket gör att modulspänningen minskar. Om vi använder samma temperaturkoefficient för U_mp som för U_oc kommer U_mp att bli 36,3 V vid -20°C och 28,1 V vid 60°C solcelltemperatur. Detta gör att modulens effekt minskar med ökande temperatur, vilket framgår av att temperaturkoefficient för P_mp är negativ, -0,42%/°C för Yingli-modulen.

Har man effektoptimerare på modulerna blir det annorlunda eftersom optimerarna justerar utgående ström och spänning från modulerna. I vårt fall med Solar Edge optimerare blir strängspänningen nästan konstant 750 V.

Växelriktare

Den växelriktare man väljer ska förutom högsta effekt även matcha högsta ström och lägsta samt högsta spänningar som det kan bli i solcellsanläggningen. Vanligen väljer man en högsta effekt på växelriktaren som är lägre än märkeffekten för solcellsanläggningen eftersom modulerna i stort sett aldrig når märkeffekten då man i verkligheten inte har STC-förhållanden.

Man får inte överskrida växelriktarens absoluta högsta inspänning som är 1 000 V. Om V_oc är 45,4 V enligt räkneexemplet ovan får man ha högst 22 (1000/45,4) moduler i en sträng.

Med hjälp av växelriktarens intervall för ingående spänning för MPP (”Maximum Power Point” = maxeffektpunkt) kan man räkna ut minsta och högsta antalet moduler man kan  ha i en sträng med hjälp av modulernas lägsta och högsta arbetsspänning U_mp vid drift, enligt ovan. Exempelvis har SMA:s Sunny Tripower 5000TL ett intervall på 245-800 V. Minsta antalet moduler i en sträng blir 9 (245/28,1 = 8,7, avrundas till närmaste högre heltal) och högsta antalet moduler blir 22 (800/36,3 = 22,1, avrundas till närmaste lägre heltal).

Använder man ett designprogram som exempelvis SMA:s Sunny Design kan programmet välja en lämplig växelriktare eller också kontrollerar programmet att den växelriktare man valt matchar anläggningens ström och spänning, så det är inget man behöver räkna ut själv.

AC – Växelström

Den högsta effekt och ström som anläggningen ger till huset bestäms av växelriktaren. Vår tidigare växelriktare Sunny Boy 3000TL, 1-fas, från SMA gav högst 3 000 W och 16 A enligt databladet. Vår nuvarande Solar Edge SE5K, 3-fas, ger högst 5 000 W och 8 A per fas.

Kablar

Kablarna på DC- och AC-sidan dimensioneras efter de maximala strömmarna. På DC-sidan används dubbelisolerade, UV-beständiga kablar. På AC-sidan ska solcellsanläggningen anslutas till egna säkringar i elcentralen.

PS 7/5: Uppdaterade texten när det gäller antalet moduler.

Håller föredrag i kväll på Rocklunda, Västerås. Det är en workshop med titeln “Solel på idrottsanläggningar“, anordnad av Förbundet Agenda 21 i Västmanland och Västmanlands Idrottsförbund.

Program

• Zandra Camber, Västerås Stad, informerar om energirådgivningen.
• Kenneth Mårtensson berättar om resan med Solel i Sala och Heby ekonomisk förening.
• Bengt Stridh, Mälardalens Högskola, talar om möjligheter och hinder för solenergi.
• Diskussion om intresset för solel bland idrottsföreningar

Linköpings kommun släppte den 11 april pressmeddelandet ”Linköping producerar mest solel” och i ingressen står ”Linköping behåller sin förstaplats på soltoppen i Sverige, genom att vara den kommun som producerar mest solel per år. Det visar ny statistik från Energimyndigheten.”

Stämmer det verkligen? Nja, det är nog snarare en klassisk sammanblandning av effekt och energi.

Energimyndighetens statistik visar antalet solcellsanläggningar och installerad effekt (kW) den 31 december 2016. Däremot visar statistiken inte hur mycket energi (kWh solel) som produceras, ett sakfel i Linköpings pressmeddelande. Någon produktionsstatistik för solel finns inte för Sverige och därför går det inte att med säkerhet att säga vilken kommun om producerar mest solel, det får bli en rimlighetsbedömning.

Statistik

Om vi tittar på kommuntoppen hade Linköping kommun 5 364 kW installerad effekt vid årsskiftet, tätt följd av Varberg kommun med 5 229 kW. Linköping hade alltså 2,6% mer installerad effekt. Det finns dock två brasklappar med denna statistik:

1. Det har visat sig att det saknas en del solcellsanläggningar i Energimyndighetens statistik och hur det eventuellt påverkar skillnaden i installerad effekt mellan de två kommunerna går inte att säga.
2. I statistiken som finns på SCB:s webb saknas den totala installerade effekten i 50 kommuner på grund av sekretesskäl. En av dessa kommuner är Stockholm, som har 3 496 kW installerad effekt i effektklassen 20–1000 kW, däremot går det inte att se hur mycket som är installerat i effektklassen mindre än 20 kW. Linköping har 3 788 kW i effektklassen 20–1000 kW och 1 576 kW i effektklassen mindre än 20 kW. Med stor andel boende i flerfamiljshus i Stockholms kommun och därmed lägre andel boende i småhus som står för merparten av solcellsanläggningarna i effektklassen 0–20 kW är det rimligt att tro att den installerade effekten i Stockholm är mindre än i Linköping.

Utbyte

Den fråga som måste besvaras för att veta hur mycket solel som produceras är hur utbytet för solcellsanläggningar är i Linköping respektive i Varberg kommun. En beräkning med PVGIS visar att med optimerad orientering producerar man i genomsnitt 959 kWh/kW,år i Linköping och 1 020 kWh/kW,år i Varberg, det vill säga 6,4% högre utbyte i Varberg.

Beräkningar har en viss felmarginal, de beror på hur bra väderdata man använder, men det känns rimligt att ett kustnära läge har ett högre utbyte än inlandet i Östergötland enligt SMHI:s solinstrålningskarta för Sverige. Faktorer som påverkar utbytet är att de installerade anläggningarna har olika orienteringar som skiljer sig från den optimerade och att de har olika påverkan av skuggning. I Varberg finns dock Sveriges största solcellspark Solsidan på 2,7 MW, vilken ensamt svarar för 52% av den installerade effekten i Varbergs kommun. Den är fristående på mark och har en utmärkt orientering med skuggfritt läge. Solcellsparken blir därmed en bra indikator på hur mycket solel som produceras i Varberg. Hörde en andrahandsuppgift om att den möjligen kan nå 1 100 kWh/kW första året.

Varberg i topp?

Ovanstående talar för att Varberg är den kommun som producerar mest solel per år för tillfället, med Linköping som god tvåa.

Fick en fråga igår om hur mycket solceller som installerades i Sverige under 2016 med tanke på den statistik som släpptes i fredags från Energimyndigheten och SCB och som angav att 141 MW var installerat vid årsskiftet. Eftersom det var första året som statistiken insamlad från nätägaren redovisades går det inte att med hjälp av denna statistik säga hur mycket som installerades under 2016.

Svenska Kraftnäts statistik visar att 50,98 GWh solel matades in till nätet under 2016. Under 2015 var inmatningen till nätet 28,95 GWh. Det var alltså en ökning med hela 76% under 2016. En hake med denna statistik är att vi inte vet hur mycket av den producerade solelen som var egenanvänd (och som därmed inte kommer med i Svenska Kraftnäts statistik) och därmed inte om 76% är representativt för marknadsutvecklingen under 2016.

60 MW installerat under 2016??

Om egenanvändningen var lika hög under 2016 som under 2015 skulle den installerade effekten ha ökat med 76% under 2016 och varit 80 MW vid utgången av 2015 om 141 MW var installerade vid senaste årsskiftet. Därmed skulle 61 MW ha installerats i Sverige under 2016. Det kan vara ett rimligt tal, MEN det har osäkerheter:

• Enligt föregående blogginlägg verkar 141 MW vara ett för lågt värde, då vissa solcellsanläggningar saknas i den nya statistiken. Ett högre värde för installerad effekt skulle ge ett högre värde för installationer under 2016, om egenanvändningen var densamma under 2016 som under 2015.
• Vi vet inte hur egenanvändningen av solel förändrats från 2015 till 2016, så det är vanskligt att använda Svenska Kraftnät statistik över solel inmatad till nätet som mått på solcellsmarknadens utveckling under 2016.
• Finns några osäkerheter i Svenska Kraftnäts statistik för inmatad solel? Jag vet inte. Men det är förhållandevis små elmängder i det stora hela och kanske kan mätfel inverka på noggrannheten?
• Fördelningen i tid av installationerna under 2015 respektive 2016 påverkar hur mycket solel som producerades på årsbasis (PS 6/4).

80 MW installerat vid utgången av 2015 är långt ifrån de 115,75 MW nätanslutna solcellsanläggningar som rapporterats i National Survey Report of PV Power Applications in Sweden 2015 från IEA PVPS, där det angavs att 45,81 MW nätanslutna solcellsanläggningar installerades under 2015.

Mer än i Spanien!?

Tills vidare får vi hålla till godo med den osäkra uppskattningen att ca 60 MW installerades under 2016 i Sverige. Om det stämmer är det nytt svenskt rekord och vi installerade i sådana fall mer än Spanien ifjol! Vid IEA PVPS Task 15 mötet i Madrid för tre veckor sedan fick vi veta att 55 MW installerades i Spanien under fjolåret. Efter sagolika 2,7 GW installerade i Spanien 2008 har marknaden gått en kraftig kräftgång. Ser just att även under 2015 installerade vi mera i Sverige än Spanien. Överraskande…