Bengts nya villablogg

Solceller på varje hus i framtiden

Bengts nya villablogg

Solcellerna går snart i vinteride

2,01 kWh idag gör 9,67 kWh under december. Det är redan hälften av de 18,87 kWh vi skrapade ihop i december ifjol. MEN, nu vankas nederbörd med start i morgon. Ett tunt snötäcke kan töa bort rätt omgående om det blir solsken senare, men kommer det någon halv dm eller mer är det väl fara värt att solcellerna går i vinteride, vilket verkar kunna bli fallet på fredag. I år ska jag inte sopa bort snö från solcellerna under december, man har inte mycket att vinna på det…

Snön på solcellerna töade bort

Igår kom runt en dm snö. En del av snön hade glidit av från solcellsmodulerna av sig självt och jag hade sopat bort lite i nederkant igår kväll, men det var fortfarande mycket snö på solcellerna på morgonen, se bild. Passade på att göra lite experiment hur mycket snöborttagning på olika moduler påverkade effekten. När jag sopade bort snö på de moduler som delvis var snötäckta ökade effekten till en början inte så värst mycket, det var först när den sista modulen i en sträng gjordes snöfri som det blev en mera märkbar ökning.

Vårt snedtak mitt på huset hindrar tyvärr snön från att glida av från en del av solcellsmodulerna, se bild. Men det blev så varmt av solinstrålningen att snön töade bort tämligen snabbt.

Trots snöhinder på morgonen blev det 12,01 kWh under denna soliga och vackra dag. Effekten toppade på 2672 Watt under 5-minutersintevallet 11.50-11.55. Temperaturen mätt på en av modulernas baksida toppade dock först 12.50-12.55 med 30,3°C.  

Snö på solcellerna på morgonen (kl. 08:27).

Snö på solcellerna på morgonen (kl. 08:27).

Snö hindras att glida av en del av modulerna av snedtaket (kl. 10:17).

Snö hindras att glida av en del av modulerna av snedtaket (kl. 10:17).

Stjärtmesar vid fågelmatningen. En favorit!

Stjärtmesar vid fågelmatningen. En favorit!

Bloggar om solceller i Sverige + snööö

 Här är tips om två andra renodlade bloggar om solceller.

Andreas Molin, Ljungsbro. 10 kW.

Mats RG, Uppsala. 2,75 kW.

Tipsa gärna om det finns flera!

Det har snöat ett par dm senaste två dagarna så jag var upp på taket och sopade av tio av de 14 modulerna. Resterande fyra tog jag på lördag morgon. Insåg att det skulle bli kallt en längre tid och att snön därmed skulle ligga kvar på modulerna, vilket skulle medföra en märkbar förlust jämfört med den teoretiska årsproduktionen. Det var lite isbark i nederkanten på modulerna så det var lite trögt att sopa av snön.

Solcellerna snöfria

När jag kom hem idag kunde jag konstatera att solcellerna var snöfria, frånsett aningens snö i nederkant på de tre västligaste modulerna där snön inte kan glida av fritt. Det blev 1,44 kWh solel idag vilket nästan är identiskt med gårdagens 1,36 kWh.

Tittar man på solinstrålningskurvorna för igår (perfekt solig dag) och idag så var det lägre solinstrålning på förmiddagen idag, men från ungefär kl 12 var det ungefär lika mycket sol idag som igår. Tittar på man solelproduktionskurvorna  från idag och igår ser man att dagens kurva är ryckig efter kl 11. Det beror säkert på att snö började släppa och ställde till spratt, men från ungefär kl. 13 blev modulerna förmodligen snöfria eftersom solelproduktionen ökade markant då.

Ytterligare vägledning ger temperaturen uppmätt på en av modulernas baksida. 11.20 passerade temperaturen 0° och som mest var den +8,3° kl. 11.30. Igår var den högsta temperaturen +0,5°. En del av skillnaden kan förklaras av att det var lite varmare i luften idag, men en del av skillnaden beror säkert också på att den delen av modulen var snötäckt igår och därmed mottog den inte full solinstrålning. Referenssolcellen som mäter solinstrålning var snöfri och därmed inte representativ för modulerna, som var snötäckta igår (se bild i gårdagens blogginlägg).

Solinstrålning

Solinstrålning idag och igår

Solelproduktion

Solelproduktion idag och igår

Modultemperatur

Modultemperatur idag och igår

Skadan av 0,5 cm snö

I förrgår var våra solcellsmoduler snöfria och det var en klar dag. Solelproduktionen blev 3,41 kWh. Idag var solcellerna täckta av 0,5 cm fluffig snö och trots en superklar dag blev solelproduktionen bara 1,36 kWh. Halvcentimetern med snö gjorde alltså att vi tappade 60% av solelproduktionen! Det var mer än vad jag hade trott. Diagrammen nedan visar dels solinstrålningen idag och iförrgår, med endast mycket små skillnader, dels solelproduktionen för dessa båda dagar, stor skillnad…

Solinstrålning

Solinstrålning 10 och 12 december

Solelproduktion

Solelproduktion 10 och 12 december

Solinstrålningen värmde upp solcellerna och snön började töa och glida av modulerna. Men det var kallt idag, som varmast -8° och en stor del av dagen under -10°. Därför blev solcellsmodulerna inte så varma och därför ligger merparten av snön kvar på modulerna fortfarande, se nedanstående bild.  
Delvis avsmält snö

12 december. Delvis avsmält snö.

Hur mycket påverkar snö solcellerna?

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 snöfri sträng

En sträng med solcellsmoduler snöfri

Snösväng på taket

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.

Igensnöat

Sedan vi startade solcellsanläggningen den 20 oktober har den producerat 70 kWh. Diagrammet nedan visar fördelningen per dygn. De bästa dygnen, med soliga och klara dagar, har det blivit 7 kWh. Från 20 november har modulerna varit snötäckta och därmed har det knappt blivit någon solelproduktion alls. Var upp idag på taket och försökte sopa ren modulerna från snö, ca 1,5 dm… Men det var svårt att komma åt, måste skaffa längre en sop med långt skaft.

Soleproduktion per dygn sedan start

Soleproduktion per dygn sedan starten den 28 oktober

Översnöade moduler

Sopade bort snö från några av de översnöade modulerna

Givare för lufttemperatur på gång

Den givare för mätning av lufttemperaturen som jag beställde från Direct Energy den 10 november har kommit. Såg postlappen när jag kom hem, men eftersom vi har 7-8 km till vårt utlämningsställe på Irstamacken får jag hämta ut den i morgon.

2,5-3 cm torr snö ligger på solcellsmodulerna. Därför produceras ingen el alls idag. Det blåser frisk nordlig vind men sydsidan av taket är i lä så snön blåser inte bort tyvärr.

Tände upp en brasa i vår vattenmantlande braskamin och började grunna på om jag skulle försöka sopa av snön från modulerna. Problemet är att det inte går att komma åt alla moduler på ett lätt sätt. Skulle behöva en sop med lååångt skaft…

Snö på solcellsmodulerna nollar elproduktionen

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

3-4 cm nysnö senaste dygnet