Diagrammet nedan visar dels hur mycket solel vi producerat per dygn sedan vi startade anläggningen den 28 oktober i år, dels hur mycket av vår producerade solel som matats in till elnätet. Mellanskillnaden är den solel som vi använt direkt i huset. Inmatningsdata saknas för december. Klicka på bilden för att se den i större storlek.
Solelproduktion jämfört med till nätet inmatad el, per dygn
Pratade med en kille på Vattenfall Service idag. Han lät något förvånad över att solcellerna gav el även en vinterdag som denna.
Jag hade sopat av snön från drygt hälften av modulerna i morse. Den femminutersperiod de gav som mest var det 628 W mellan 11:40 och 11:45. Totalt blev det 1,61 kWh under dagen, trots mulen morgon och att knappt hälften av modulerna var snötäckta och därmed inte gav någon el.
Dagarna är korta så här års och solen står lågt så det blir inte så stor instrålning mot våra moduler som har 27 graders lutning (= taklutningen). Men vid samma solinstrålning ger solcellsmodulerna högre effekt när omgivningstemperaturen sjunker. Märkeffekten, uppmätt vid 1000 W/m2 i solinstrålning och 25°C i solcelltemperatur, ökar med 0,3% per grad som celltemperaturen sjunker. På sommaren blir celltemperaturen betydligt högre än 25°C och då blir den verkliga effekten alltid lägre än märkeffekten.
Solelproduktion 7 december 2010, mulen morgon
Fick idag timdata för uttag från elnätet (branschspråk för den el vi köpt) och inmatning av överskott av solel till elnätet för november från Per Holmquist, Vattenfall. Med hjälp av dem och data från solcellsanläggningen gjorde jag en liten sammanställning.
| Solelproduktion (kWh) | 52,71 |
| Maximal timproduktion av solel (kWh) | 1,95 |
| Maximal timinmatning till nätet (kWh) | 1,3 |
| Inmatning till elnätet (kWh) | 18,0 |
| Andel inmatning av solelproduktionen | 34% |
| Tid med solelinmatning till nätet (h) | 37 (5,1%) |
| Tid vi var självförsörjande med el (h) | 2 (0,3%) |
Sista tredjedelen av månaden var solcellerna snötäckta en stor del av tiden, vilket gjorde att vi förlorade en del solelproduktion.
November månad var åtminstone i slutet av månaden rejält kall! Vi köpte 2324 kWh el till vårt hus (163 m2 boyta) och separat förråd (50 m2 uppvärmd yta till 7-8°), vilket är det högsta novembervärdet sedan vi flyttade hit 2006. Det lägsta var 2007 då vi bara köpte 1748 kWh.
Två rådjur beundrade våra solceller tidigt i morse
Mycket! Med 5 cm heltäckande snö som idag på morgonen blir solelproduktion noll. Vi har 14 solcellsmoduler och de sitter i två strängar med sju moduler i vardera sträng. I varje sträng är modulerna seriekopplade. Hur mycket solel som produceras kommer att bestämmas av den sämsta modulen. Om sex fungerar kanonbra och en dåligt, blir det tyvärr den dåliga som bestämmer hur mycket ström som kommer att gå igenom strängen. Men, om en modul havererar eller är helt snötäckt borde strömmen i teorin gå igenom en by-pass diod förbi denna modul och strängens produktionen borde inte påverkas så mycket.
Jag började med att sopa av snön av tre moduler. En solinstrålning på 100 W/m2 räckte inte för att få växelriktaren att starta. Den stod på ”Warten” (man har glömt att översätta det tyska ordet till engelska i menyerna). Sopade rent ytterligare två moduler, så att fem av sju moduler i strängen var snöfria. 124 W/m2 i soinstrålning och ynka 24 W från strängen. När jag sopade rent den sjätte modulen lossnade det. 129 W/m2 gav nu plötsligt 244 W. Jag sopade så rent den sjunde och sista modulen i strängen. 147 W/m2 i solinstrålning gav då fina 421 W ut från strängen. Vid 12-tiden var den 172 W/m2 i solinstrålning och den snöfria strängen kom upp i 549 W. Den andra strängen fick vara snötäckt eftersom den är svårare att komma åt.
Jag litar inte på vår referenssolcell, jag tror att den kan visa fel värden, så ta värden ovan för solinstrålning med en stor nypa salt. Om vi antar att det bara var den snöfria strängen som genererade någon solel idag blir modulytan 9,7 m2. Med en solinstrålning på 172 W/m2 blir det totalt 1669 W för den snöfria strängen. Med en effekt ut från växelriktaren på 549 W skulle verkningsgraden bli 549/1669 = 33%. Det är ett omöjligt högt värde, det borde vara ungefär hälften av detta värde.
Vill man att solcellerna ska generera el på vintern får man se till att hålla dem snöfria. Med upp till någon cm snö blir det en viss elproduktion eftersom solljuset tränger igenom den tunna snön, men blir det några cm heltäckande snö blir det ingen el. Å andra sidan får man kanske leva med att solcellerna är översnöade när det är kallt eftersom det har sina risker för solcellsmodulerna, tegelpannor och en själv att vara upp på ett snöhalt tak. Blir det ett töväder och man har bra lutning på modulerna glider snö av utav sig själv. Fast något töväder är inte i sikte de närmaste två veckorna enligt väderprognoserna…
En sträng med solcellsmoduler snöfri
Rekordlåg nätspänning idag. Noterade 197,5 V på förmiddagen via vår webbavlästa elmätare för solcellsanläggningen. Undrans hur kyl, frys etc reagerar på så låg nätspänning? Kunde se att solcellerna samtidigt producerade 46 W. Inte mycket att hänga i julgran, men det var mulet väder.
Fick idag lite information från Per Holmquist, Vattenfall. Bland skickade han en sida ur den svenska standarden SS-EN 50438 ”Fordringar för anslutning av smågeneratorer i parallelldrift med det allmänna elnätet” (som även är en europeisk standard.). I standarden beskrivs på sidan 35 vissa svenska krav vid avvikelser på nätspänning och nätfrekvens:
| Parameter | Clearance time (s) | Trip setting |
| Over voltage (stage 2) | 60 | 230 V +6% |
| Over voltage (stage 1) | 0,2 | 230 V +15% |
| Under voltage (stage 2) | 60 | 230 V -10% |
| Under voltage (stage 1) | 0,2 | 230 V -15% |
| Over frequency | 0,5 | 51 Hz |
| Under frequency | 0,5 | 47 Hz |
Om jag tolkar det hela rätt måste vår växelriktare sluta leverera ström om det är en underspänning på ”230 V – 10 %” (207 V) kontinuerligt under 60 sekunder eller om den är ”230 V – 15 %” (195,5 V) under 0,2 sekunder. Enligt vår solcellssystemleverantör Direct Energy ska vår växelriktare från tyska SMA vara programmerad med dessa svenska villkor.
När jag fjärravläser vår elmätare får jag ögonblicksvärden och inte medelvärden över en minut. Jag tror nog att ögonblicksvärden låg under 207 V under mer än en minut, men det är förstås omöjligt att säga om spänningen tillfälligt var över 207 V under denna minut. Jag tittade även hemma på de medelvärden för 5-minutersintevall som växelriktaren loggar. Under fem sådana intervall låg medelspänningen strax under 200 V på förmiddagen och under ca två timmar var medelspänningen under 207 V. Det verkar därför rimligt att spänningen varit under 207 V kontinuerligt under mer än en minut och att växelriktaren borde ha stängt av.
Jag ringde till Petter Sjöström, Direct Energy, som levererat vår anläggning och diskuterade detta. De har möjlighet att justera inställningarna i växelriktaren och vid tillfälle ska de komma hit och göra detta.
Ovanstående är inget som en normal solcellsanläggningsägare ska behöva fundera på. Däremot är det viktig kvalitétsfråga för systemleverantörerna att se till att de växelriktare som levereras följer svensk standard. Om nätets spänning eller frekvens ligger utanför de normala nivåerna (som vid strömavbrott) ska växelriktarna sluta att leverera ström, för att undvika så kallad ödrift. Om det blir strömavbrott och något håller på att arbetar på nätet utanför vårt hus ska inte vår solcellsanläggning kunna leverera solel till nätet, på grund av den risk det skulle innebära för den som utför servicen.
Vår nätspänning höll sig runt 210 V idag. Ringde Vattenfall kundcenter som kontaktade en servicetekniker, som ringde upp mig lite senare.
Han sade att man försöker hålla 235 V i genomsnitt, men att 207-253 V är tillåtet. Han menade att det inte var något fel att ha 210 V. Han hade bett Vattenfall Service i Enköping att komma och mäta momentanvärde för vår spänning för att till exempel se om det var en osymmetrisk spänning, som var olika på de tre faserna. De skulle även mäta spänning in och ut från Vattenfalls transformator och vid behov justera transformatorn. Hur lång tid det skulle ta visste han inte, men han skulle höra av sig när det var gjort.
Ringde till Kundservice för vår nätägare Vattenfall idag, ”ett av Europas ledande energibolag” enligt deras hemsida. Detta betyg kan jag efter dagens samtal definitivt inte ge deras Kundservice. Jag frågade efter Per Holmquist som jag tidigare haft kontakt med i frågor rörande vår solcellsanläggning. Men Kundservice kunde inte koppla mig till honom och de lämnade av princip inte ut telefonnummer. Hon skickade därför ett mail till Per med mitt telefonnummer, så att han skulle kunna ringa upp mig. Märklig Kundservice…
Det jag ville fråga om var om Per kunde se nätspänningen enligt Vattenfalls elmätare. Enligt en webbavläsning av elmätaren till vår solcellsanläggning kunde jag nämligen se att nätspänningen bara var 200-210 Volt vid lunchtid. Spänningen ska normalt ligga runt 230 Volt. När jag kom hem på kvällen var spänningen 207-208 Volt och när jag gick över till en granne var den 211-213 Volt hos dem. Kollade spänningen i ett utomhusuttag hos ytterligare en granne och där var det 211 Volt. Märkligt låg nätspänning.
Jag kunde via loggade värden från solcellsanläggningens växelriktare se att nätspänningen den 29 oktober var 225-240 Volt mitt på dagen. Uppenbarligen verkar något ha hänt under den senaste månaden. Jag felanmälde därför det hela via Vattenfalls hemsida. Undrans vad som är problemet?
Idag var det klart hela dagen men solcellerna gav bara ynka 0,02 kWh. Det räcker med andra ord inte att sopa rent några stycken moduler (se bild i gårdagens inlägg) och tro att åtminstone de ska ge full effekt. Eftersom modulerna är seriekopplade med andra moduler som är helt eller delvis snötäckta och som därmed ger ingen eller liten ström begränsar de strömmen i de seriekopplade modulerna till i det närmaste noll.
Utrustad med ny sop med längre skaft gjorde jag ett försök att i kväll i -12° och i mörkret utrustad med en pannlampa sopa bort snön från solcellsmodulerna. Det gick bra när jag kunde stå på takstegen, men därifrån nådde jag inte alla moduler så jag fick hasa mig fram på nocken för att nå övriga moduler. Flyttade också runt stegen lite på balkongen för att nå bättre från stegen. Sammantaget är det inget jag kan rekommendera. Det finns alltid en viss risk att man endera skadar modulerna eller sig själv. Jag gjorde det i alla fall denna gång för att se vilken skillnad det kan göra under morgondagen, då det förutspås en relativ klar dag.
Detta stärker också mina tidigare tankar att om man bör ha en brantare lutning än vad vi har på taket (27°) så att snön lättare glider av modulerna. Idag vid lunchtid var modulerna på ABB, Corporate Research, fortfarande helt snötäckta. De har en lutning på 40°, så man bör nog upp mot 50°.
Teoretiskt är ca 41° optimal lutning här i Västerås om man vill producera så mycket solel som möjligt under ett år. Men i dessa beräkningsmodeller tar man ingen hänsyn till eventuell snötäckning. Om man ökar lutningen till 50° förlorar man teoretiskt bara 1% av årsproduktionen, men i praktiken är det nog mindre med tanke på kortare snötäckningstid på vintern vid större lutning och lite effektivare självrengöring vid regn sommartid.
En annan fördel med större lutning på solcellsmodulerna är att solelproduktionen får en lite annan fördelning över året som gör att man kan använda en högre andel själv och att därmed mindre av elproduktionen matas in på nätet. Som läget är idag är det generellt lönsammare att ersätta köpt el med den egenproducerade solelen än att försöka sälja solelen. Därför bör man försöka att minimera elinmatningen till nätet.
Utformningen och orientering av tak på framtida byggnader så att de är lämpade för solenergi är en viktig fråga att ta hänsyn till för arkitekter och stadsplanerare.
Under senaste dygnet har det kommit 3-4 cm fuktig snö på solcellerna. När solcellsmodulerna täcks av så mycket snö producerar de ingen el. Idag var det väldigt låg solinstrålning eftersom det snöade lätt eller var helmulet hela dagen så det var väl i och för sig ingen större skada skedd just idag.
När man beräknar maximal årsproduktion i vår trakt kommer man fram till att ca 40° lutning mot horisontalplanet är det optimala. Teoretiskt förlorar man dock bara drygt 1% av årsproduktionen om lutning är 30° eller 50°. Skulle vi kunna välja det ena eller det andra skulle jag helt klart föredra 50° lutning istället för de 27° vi har idag, när solcellsmodulerna är monterade direkt ovanpå på vårt tak, som har 27° lutning. Vår taklutning gör att snön stannar kvar längre på vår solcellsanläggning än om taklutningen varit låt säga 50°. Jag är därmed övertygad om att i praktiken är 50° lutning bättre än 30° om man tittar på årsproduktionen, men såvitt jag vet finns inga kommersiella beräkningsprogram som tar med snötäckningseffekter vid beräkningar av elproduktionen.
Ett visst problem på vårt tak är dessutom att solcellsmodulerna sitter strax ovanför en vinkel på taket som gör att när snön börjar glida av modulerna så bromsar vinkeln upp snön och snön måste nog i praktiken smälta bort innan modulerna blir snöfria.
Att bygga hus med tak som är lämpligt orienterade och som har lämplig lutning är en utmaning för arkitekter som ska rita våra framtida hus. Om man inte tänkt på att huset ska ha solceller eller solfångare på taket kan det bli onödigt dyrt eller ge onödigt låg verkningsgrad om taket är feldesignat från början. I framtiden kommer solenergi att bli en allt vanligare syn på våra hustak. Om ett tiotal år skulle jag tro att det är självklart att alla nybyggda hus har någon form av solenergi på taket eller fasaden, även i Sverige.
När vi producerar solkraft på våra byggnaders tak behöver vi inte exploatera en enda kvadratmeter ny mark. Det tycker jag är en viktig poäng med solenergi på byggnader. Dessutom används solenergin lokalt vilket gör att vi får minimala överföringsförluster.
3-4 cm nysnö senaste dygnet
Ja, absolut! Det var därför jag höll på att montera en temperaturgivare på baksidan av solcellsmodulerna häromdagen. Den märkeffekt modulerna har gäller vid 1000 W/m2 (motsvarande full sol), MEN vid 25°C celltemperatur. Det beror på att testningen görs med en blixtlampa och solcellerna hinner då inte värmas upp. I verkligheten kommer solcellerna att bli betydligt varmare vid full sol. Vilken celltemperaturen blir beror åtminstone på den modul man har, omgivningstemperaturen och hur modulerna är monterade. För fristående moduler med god luftkylning runt om räknas celltemperaturen Tcell ut med:
Tcell = Tluft +( (NOCT-20)/800)*G
Där NOCT = Nominal Operating Cell Temperature och G är solinstrålningen mot modulplanet angiven i W/m2. NOCT anges oftast i modulleverantörens datablad. För våra Sanyo HIT-240HDE4 är den 50°C. Hittar man inte NOCT kan man ansätta 46°C som ett bra medianvärde. Det betyder att vid 20°C lufttemperaturen och en solinstrålning på 1000 W/m2 blir temperaturen för våra solceller 20+((50-20)/800)*1000 = 57,5°C.
Solcellerna tappar i effekt vid ökad celltemperatur. Våra solcellsmoduler har en temperaturfaktor för effekten på -0,30%/°C, dvs för varje grad högre celltemperaturer förlorar de 0,3% av märkeffekten. Med en celltemperatur på 57,5° enligt ovan förlorar vi alltså (57,5-25)*0,3 = 9,75% och istället för märkeffekten 240W har vi 90,25%*240 = 217 W per modul vid en instrålning på 1000 W/m2. Vid 30° lufttemperatur blir effekten 209 W och vid 10° lufttemperatur 224 W om solinstrålningen är 1000 W/m2.
Diagrammet nedan visar celltemperaturen vid olika lufttemperaturer och solinstrålning. Observera att dessa temperaturer gäller för fristående solcellssystem med god luftkylning.
En slutsats blir att den verkliga moduleffekten inte ens i vårt lite kyligare klimat når upp till märkeffekten!
Solcellstemperaturens beroende av solinstrålning och lufttemperatur