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.