Bengts nya villablogg

Solceller på varje hus i framtiden

Bengts nya villablogg

Etikettarkiv: Växelriktare

Behövs samma antal solcellsmoduler i parallella strängar?

Publicerat av

Kom en fråga i forumet om man kan ha 14 solcellsmoduler i en sträng och 16 moduler i en annan, parallell sträng kopplad till samma MPPT (maxeffektföljare)?

Ja, det är möjligt om effekten ligger inom växelriktarens arbetsområde, men det är inte optimalt om man har en strängväxelriktare blir det korta svaret.

När en sträng ansluts till en växelriktares MPPT försöker växelriktaren hitta den punkt på spänning-ström-kurvan som ger högst effekt. Effekten ges av strömmen multiplicerat med spänningen. Strömmen blir densamma oavsett antalet moduler i en sträng. Däremot kommer spänningen att bero på antal moduler, där varje ny modul i strängen ger en ökad spänning. En sträng med 16 moduler kommer därmed att ge 14% högre spänning och effekt än en sträng med 14 moduler.

Diagrammet visar var maxeffektpunkterna ligger för en enskild oskuggad sträng med 14 respektive 16 moduler vid STC (Standard Test Conditions, solinstrålning 1000 W/m2 mot modulplanet och solcelltemperatur 25°C). Jag använde data för en 325 W modul med Imp = 9,68 A, Vmp = 33,6 V, Isc = 10,2 A och Voc = 41,1 V. Värdena spelar mindre roll utan det visar principen att maxeffektpunkten ligger på olika spänningar om man har 14 respektive 16 moduler. Om man ansluter dessa två strängar till samma MPPT måste växelriktaren välja en arbetsspänning och därför kan det inte bli en optimerad spänning för båda strängarna. Det gör att anläggningen kommer att producera lägre effekt än vad som är summan av möjlig effekt om strängarna vore anslutna till varsin MPPT.

Om man nödvändigtvis vill ha olika antal moduler i strängarna kan det lösas genom att

  • Ansluta strängarna till två olika MPPT.
  • Använda optimerare på modulerna. Det är då möjligt att ha olika antal moduler och orientering i parallella strängar.
  • Använda mikroväxelriktare som sätts på varje modul.

Ström-spänning-kurvor för strängar med 14 solcellsmoduler  (sträng 1) respektive 16 solcellsmoduler (sträng 2) vid STC (Standard Test Conditions). Mp1 och Mp2 markerar maxeffektpunkterna för de olika strängarna om de skulle vara anslutna till varsin MPPT (maxeffektföljare). Isc är kortslutningsströmmen och Voc spänningen för öppen krets.

Växelriktare utbytt – Har du haft växelriktarproblem?

Publicerat av

Sedan 27 november har vi haft vår utbyggda solcellsanläggning i drift. Den 14 december slutade den nya växelriktaren att sända data till Solar Edge “monitoring portal”. Felet anmäldes skriftligen till Solar Edge support portal den 16 december. Det har sedan sporadiskt skickats data för solelproduktionen till portalen, vanligen med tre veckors fördröjning. Det har även ibland blivit fel på de värden som visats på växelriktarens display för produktion under dag, månad eller år. Totalvärdet har dock alltid visat rätt. Eftersom vi har en separat elmätare har vi haft facit. Växelriktaren har hela tiden producerat el men det är presentationen av produktionsdata som falerat.

Till en början trodde jag att felet var i Solar Edge “monitoring portal” eftersom värden för “self consumption” (egenanvändning av den producerade solelen) visade i portalen. Det värde beräknas som solelproduktion minus inmatad solel till nätet. Jag trodde att felet skulle fixas så småningom av Solar Edge och att felet inte var hos växelriktaren, vilket visade sig vara ett feltänk.

Den 11 februari ringde jag för andra gången till Solar Edge support i Tyskland och kollade hur ärendet framskred. Tidigare besked var att det gått vidare till högsta nivå och skickats till Israel. Nu blev dock  slutsatsen att det var fel på kommunikationskortet, så de skulle skicka ett nytt. Den 25 februari kom kommunikationskortet.

Igår fick jag hjälp av Kraftpojkarna att byta kommunikationskortet. Det hjälpte inte. Växelriktaren fick ingen kontakt med Solar Edge “monitoring portal”. Åtgärden blev då att byta växelriktaren och det hjälpte! Äntligen… Sedan igår eftermiddag när bytet gjordes har data från växelriktaren tagits emot klanderfritt av portalen.

Loggning

Data samlas in av en nätverksnod (“gateway”) som agerar som “master” och som skickar data till Solar Edge server för lagring. Nätverksnoden är ansluten till Internet via en router. Växelriktaren av modell 5SEK från Solar Edge är via RS485 kopplad som “slave” till nätverksnoden. Sensorboxen för solinstrålning och solcelltemperatur är också kopplad till denna nätverksnod, liksom även strömmätningen med strömtransformatorer på den inkommande och utgående elen i huset.

Har du haft något problem med din växelriktare?

Det är inte så lätt att hitta öppna data när det gäller statistik över fel som uppstår i solcellsanläggningar. Av naturliga skäl vill tillverkarna av olika produkter för solcellssystem inte publicera sådan statistik. För Sverige känner jag inte till någon publikation som redovisar orsaken till driftstörningar i ett större antal svenska solcellsanläggningar.

Det finns en del publicerat internationellt. I dessa undersökningar är växelriktaren den komponent som uppvisat flest antal fel. Det är inte heller självklart att växelriktaren har samma livslängd som solcellsmodulerna, som vanligen har en 25 år lång effektgaranti. För en del kan det därför bli aktuellt med ett växelriktarbyte under livslängden. När felet uppträder så snart som i vårt fall går det på garantin, men om felet uppträder efter några-många års drift är det inte säkert att det går på garantin.

Det vore intressant att veta från er som läser detta om ni haft något fel på er växelriktare. Ni kan hjälpa till att sprida ljus över hur vanligt det är med fel på växelriktare! Om ni haft ett fel på växelriktaren får ni gärna í en kommentar om möjligt svara på frågor som dessa:

  • hur gammal var växelriktaren?
  • vilket var felet?
  • hur upptäcktes felet?
  • under hur lång tid hade felet funnits innan det upptäcktes tror du?
  • vilken åtgärd gjordes? Exempelvis byte eller reparation av växelriktaren.
  • åtgärdades felet på garantin?
  • hur lång tid tog det att åtgärda felet från det att felanmälan gjordes?

ABB planerar tungt köp av Power-One

Publicerat av

Det kom en präktig ABB press-release idag (svensk – engelsk). ABB planerar att köpa Power-One (USA), världstvåa efter tyska SMA på solcellsväxelriktare, för den nätta summan av 1,028 miljarder dollar, ca 6,7 miljarder svenska kronor!

Genom den kommande affären skulle ABB bli starka på alla områden inom växelriktare för solenergi, läs artikeln ”Solar PV Inverter Market Shakeout Continues With ABB and Power-One Deal” i Renewable Energy.

I inlägget “Växelriktare – en nyckelkomponent i solcellsanläggningen” från 10 februari 2011 skrev jag “Det är den viktigaste komponenten i en solcellsanläggning”. Lite framsynt…

En fråga är hur man kommer att integrera Power-Ones växelriktare med ABB:s existerande sortiment av växelriktare.

 

 

Urk…

Publicerat av

Skulle ladda ner loggade 5-minutersdata från webboxen till solcellsanläggningen i kväll. Dessa data lagras på ett SD minneskort i boxen. I mitt fall hade jag vid starten av vårt system i slutet av oktober 2010 tagit vad jag hade tillhands och det blev då ett 128 MB microSD-kort i SD-adapter som åkte in webboxen.

Loggade in på webboxen och skulle ladda ner data till datorn för de senaste månaderna. Normalt brukar sex månader bakåt finnas lagrat på kortet. Men nu fanns det dels filer bara från fyra månader (juli-oktober), dels gick det inte att läsa filerna från juli-augusti och i septemberfilen fanns bara data från 15 september. Tog ur minneskortet ur webboxen och försökte läsa det i datorn, men kortet var oläsbart och datorn ville formatera kortet. Insikten började komma att de loggade värden efter 25 juni, då jag senaste lagrade ner datafilerna på min dator, nog var förlorade för alltid. Då säger man urk…

Ett litet halmstrå är att data möjligen kan finnas lagrade hos SMA, i Sunny Portal. Där kan värden för timmar, dygn, månad och år visas och laddas ner när jag är inloggad på Sunny Portal. Möjligen är det så att även 5-minutersvärdena laddas upp på Sunny Portal för analyser av SMA. Jag hoppas…

Sensorproblem och störningar i datainsamlingssystem är nog en av de vanligare orsakerna till driftstörningar i solcellsanläggningar. Det behöver inte innebära någon förlorad elproduktion men kan vara nog så irriterande. Växelriktare är för övrigt den enskilda komponent i en solcellsanläggning som ger störst andel av händelser med produktionsförlust enligt internationell statistik. I Sverige är det väl tveksamt om några närmare studier angående orsaker till produktionsförluster i solcellsanläggningar har gjorts. Känner du till någon sådan studie får du gärna ge tips!

Kan bidra till felstatistisken med att en SMA växelriktare av modell Sunny Boy 1100E havererade i somras i en 3 kW solcellsanläggning som togs i drift i maj 2005 hos ABB Corporate Research.

Hästsvans. Ja, växten heter så. Trådarängarna, Västerås. 30 september 2012.

Hästsvans. Ja, växten heter så. Trådarängarna, Västerås. 30 september 2012.

Drabbad av snöfrossa

Publicerat av

Har tidigare skrivit att jag inte skulle göra någon borttagning av snö på solcellsmodulerna under december. Men, idag drabbades jag av snöfrossa. Solcellsmodulernas yta var snövit på morgonen av blöt snö, men jag såg att snön också glidit ner lite, så att det var tunnare med snö upptill. Blev nyfiken på om jag sopade rent modulerna, skulle dagens magra ljus räcka till för att ge tillräcklig värme för att hålla modulerna rena under dagen? Sopade rent modulerna vid 11-tiden. Det var då i stort sett uppehåll, men det dröjde inte många minuter förrän det började snöa och lätt snöfall fortsatte hela dagen. Hade viss hjälp av temperaturen, +0,1 grader hela dagen.

Följde avgiven effekt från solcellsmodulerna och effekt efter växelriktaren till och från under dagen mellan 11.12 och 14.22, då växelriktaren gjorde kväll. Jag läste av värdena direkt från Sunny Webbox för att kunna se momentanvärden istället för de medelvärden för 5-minutersintervall som går att ladda ner i efterhand. Som mest noterade jag 73 W DC från solcellsmodulerna, vilket gör 3,8 W DC per kvadratmeter modulyta och ca 15 W värme antaget en modulverkningsgrad på 20% vid denna instrålning och temperatur. En riktigt låg effekt men solcellsmodulernas yta blev aldrig snövit under dagen, vilket det delvis blev på altanen. Det blev ett genomskinligt slask som gled ner till nedersta halvan eller tredjedelen på modulytorna. Återigen kan konstateras att ramen på modulerna hindrar snön att glida av.

Här nedan är några diagram från dage

1. AC-effekt efter växelriktaren som funktion av DC-effekten från solcellsmodulerna.

2. Modulspänning som funktion av DC-effekten. MPP (Maximum Power Point) ligger inte vid exakt samma spänning hela tiden.

3. Verkningsgrad för växelriktaren som funktion av AC-effekten. Verkningsgraden blir riktigt låg vid den låga instrålning som var idag. Vid dessa låga effekter spelar växelriktarens eget effektbehov roll (<10 W enligt specifikationen för växelriktaren = Sunny Boy 3000TL-20).

Det blev bara 0,082 kWh idag. Kl. 16 var det -0,2 grader och modulerna var helvita av några mm snö…

Tycker fortfarande att det inte är någon större vits att sopa bort snö under december. Det är inte mycket energi det är frågan om och det finns en skaderisk (hos person och solcellsmoduler). Jag råkade ut för en lättare sträckning av baksidan av låret när jag halkade på nocken idag…

Genomskinlig snöslask längst ner på modulerna, kl. 12.23.

Genomskinlig snöslask längst ner på modulerna, kl. 12.23.

Växelriktarens effekt (AC) som funktion av solcellsmodulernas effekt (DC).

Växelriktarens effekt (AC) som funktion av solcellsmodulernas effekt (DC).

Spänning från modulerna (DC) som funktion av solcellsmodulernas effekt (DC).

Spänning från modulerna (DC) som funktion av solcellsmodulernas effekt (DC).

Växelriktarens verkningsgrad som funktion av växelriktarens levererade effekt (AC).

Växelriktarens verkningsgrad som funktion av växelriktarens levererade effekt (AC).

Klicka på bilderna för att se dem i större storlek.

Tre dygn kvar till ettårsjubileum

Publicerat av

Den 28 oktober kl 08.00 startade jag solcellsanläggningen. Ett historiskt ögonblick… Men det var först 09.00 som det började bli någon produktion av solel. Det betyder att på kvällen den 27 oktober, om tre dygn, kan jubileum efter första året firas.

Vi har sedan starten producerat 2905 kWh solel enligt vår elmätare för solcellsanläggningen och det kan väl bli ca 10 kWh till, det skulle då bli 868 kWh/kW och 17-20% av vårt årliga normala behov av köpt el innan vi installerade solcellsanläggningen.

Solelproduktionen är bättre än förväntat, men långt ifrån Sverigetopp, där ett soligare år än normalt delvis bidragit till detta. Vi har skuggning av omgivande träd på morgon och kväll. Jag tror det är typiskt för många villatak att man var en del skuggning från omgivande träd, hus eller horisont eller att orientering eller taklutning inte är optimal, som gör att det inte blir maximalt möjlig produktion. Utan skuggning hade vi sannolikt varit runt 1000 kWh/kW.

Vår webbox som loggar solelproduktionen från växelriktaren visar 2856 kWh, vilket är 1,02% lägre värde än elmätaren. Bra betyg för växelriktarens noggrannhet!

Vi har hittills matat in 1519 kWh (52%) av vår solelproduktion till nätet. Hur mycket man matar in på nätet beror inte bara på hur stor solcellsanläggning man har utan även på ens egen elanvändning dagtid. Här kan det säkert skilja en hel del mellan olika hushåll, men generellt är elanvändning låg sommartid under dagen, vilket gör att man även med små solcellsanläggningar får räkna med att man får ett överskott som matas in på nätet.

Det i särklass enklaste sättet att lösa överskottsproblematiken vore att tillåta nettodebitering genom att nätägaren skulle tillåtas att skicka ett nettovärde till elhandlaren. Ska 2012 bli ett efterlängtat genombrott för den enastående sega frågan om nettodebitering?

 

ABB lanserar nya växelriktare med 98,2% verkningsgrad

Publicerat av

Igår gick ABB ut med ett pressmeddelande om nya, förbättrade modeller av sina 100-500 kW växelriktare (PVS800) med 98,2% Euroverkningsgrad. Denna viktade verkningsgrad är viktigare att veta än den maximala verkningsgrad, eftersom växelriktaren sällan arbetar vid den maximala verkningsgraden. Det är mycket glädjande att ABB därmed går in i toppskiktet bland de större solcellsväxelriktarna när det gäller verkningsgrad.

Växelriktartillverkarna börjar nu närma sig vägs ände vad gäller verkningsgrad, den går inte att förbättra mycket till när det gäller de bästa växelriktarna på marknaden. I framtiden kommer därför fokus att bli på priserna.

Definition Euroverkningsgrad

ηEuro = 0,03xη5% + 0,06xη10% + 0,13xη20% + 0,1xη30%+0,48xη50% + 0,2xη100%

Där exempelvis η100% står för verkningsgraden vid 100% av växelriktarens märkeffekt.

Jämförelse elproduktionsvärden från elmätare och växelriktare

Publicerat av

Från och med 1 november till och med idag visar vår elmätare som sitter direkt efter växelriktaren att vi har producerat 2814 kWh. Under samma period har vi producerat 2785 kWh enligt de värden som SMA:s Sunny WebBox hämtar från växelriktaren. Värdet från växelriktaren är därmed 1,03% lägre än elmätarens värde, vilket är väldigt likt den avvikelse på 1,05% som jag konstaterade den 26 april i år. Elmätaren DELTAplus från ABB anges ha en noggrannhet klass 2 enligt standarden IEC 61036, vilket innebär ±2% noggrannhet. Det framgår av första siffran efter bokstäverna i modellkoden DBB21000 att vi har en klass 2 elmätare. Om man har en klass 1 elmätare enligt standarden IEC 61036 är noggrannheten ±1%.

Värdet för elproduktionen från vår växelriktare Sunny Boy 3000TL ligger alltså väl inom elmätarens noggrannhetsintervall. Enligt SMA:s serviceline i april i år var växelriktarens noggrannhet tidigare ca ±2%, men att de nyare modellerna som vår har en noggrannhet på ±0,5%. Som exempel på de nyare modellerna nämndes “SB…..TL-20, SB…….HF or Sunny Tripower”.

Ser att jag angav fel noggrannhet i inlägget i april då jag först tittade i databladet som följde med leveranspärmen, men det var datablad för en annan elmätare. Jag antar att den elmätare som nätägaren Vattenfall har i vår uttagspunkt har en bättre noggrannhet än ±2%.

I Energimyndighetens STEMFS 2009:4 ”Statens energimyndighets föreskrifter och allmänna råd om statligt stöd till solceller” anges att

”För uppföljningen krävs en elmätare som mäter av solcellsanläggningen producerad el vid inmatningspunkten till fastighetsinternt eller externt elnät.”

Men det anges inte vilken noggrannhet som elmätaren behöver ha. I vårt fall hade vi lika gärna kunna använt växelriktarens värde. Noggrannheten hos olika växelriktare kan säkert variera och alla följer inte produktionen på samma detaljerade nivå som vi gör, så ur den synvinkeln är en elmätare enklare att hantera. Elmätarens extra kostnad är försumbar för en större anläggning, men kan dock vara märkbar för de små anläggningarna.

I Energimyndighetens föreskrifter anges även att

” Uppgifter om uppföljning ska årligen under tre års tid lämnas till länsstyrelsen på denna blankett. Den första uppföljningen ska ske ett år från det tillfälle då solcellsanläggningen togs i drift, och ska därefter ske med ett års intervall. Ange när anläggningen togs i drift. Fyll i årlig elproduktion”

Undrans hur många som kommit ihåg detta? Hörde ett rykte om att det var få som lämnat in sina produktionsuppgifter. Vi fick en påminnelse av länsstyrelsen och det var bra, annars hade vi väl glömt det också.

 

Kan solel påverka nätspänningen?

Publicerat av

En farhåga vad gäller solcellsanläggningar är att om man matar in solel till nätet skulle nätspänningen kunna höjas. Om det skulle kunna ge några direkta problem för nätet eller andra abonnenter är en fråga som jag tror att andra kan belysa bättre. Man får dock komma ihåg att om nätspänningen blir högre än 244 V under en minut eller över 264 V under 0,2 sekunder ska växelriktare sluta leverera el om den är rätt konfigurerad, se inlägg från 10 februari.

Vårt hus är det sista på elnätet ute på landsbygden och vi matar in förhållandevis mycket av vår solel till nätet. Därför borde vi vara ett bra testfall för att se hur nätspänningen påverkas.

I diagrammet nedan har jag ritat upp nätspänningen för den fas där växelriktaren är inkopplad under några olika dagar i slutet av april med hög solelproduktion (nätspänningen loggas bara då växelriktaren är aktiv, därför finns inga nattvärden). Jag valde dagarna 23, 24, 25, 27 och 28 april som är de dagar vi har producerat som mest solel i år (17,04 – 18,25 kWh per dag) och därmed haft en hög toppeffekt mitt på dagen (2760-2955 Watt). Man kan därför även anta att dessa dagar har haft hög inmatning av el till nätet (väntar på värdena för april från Vattenfall). Som jämförelse använde jag 3 april som bara gav 1,80 kWh och en högsta toppeffekt under dagen på 590 Watt.

Nätspänningen på växelriktarens fas under fem soliga och en mulen dag.

Nätspänningen på växelriktarens fas under fem soliga och en mulen dag.

Nätspänningen har ökat märkbart under de soliga dagarna jämfört med den molniga dagen. Från 231 Volt till 243-244 Volt och vi ligger därmed nära den gräns där växelriktaren borde sluta leverera el. Kanske det kan inträffa någon gång i sommar?? Är det någon som upplevt att detta har hänt i Sverige?

Joakim Widén, Uppsala Universitet, har räknat teoretiskt på solcellsanläggningarnas inverkan på nätspänning i sin avhandling ”System Studies and Simulations of Distributed Photovoltaics in Sweden”  som han försvarade i december ifjol. Även med många solcellsanläggningar i nätet blev påverkan på nätspänningen låg, figuren nedan visar ett exempel från Johans avhandling.

Nätspänning i ett lågspänningsnät under året i ett område med fjärrvärme. Från Joakim Widéns avhandling.

Nätspänning i ett lågspänningsnät under året i ett område med fjärrvärme. Från Joakim Widéns avhandling.