Bengts nya villablogg

Solceller på varje hus i framtiden

Bengts nya villablogg

Etikettarkiv: Växelriktare

Visar växelriktaren rätt värden för elproduktionen?

Publicerat av

Ja! Åtminstone gäller det vår växelriktare Sunny Boy 3000 TL från SMA.

När det gäller äldre växelriktare var det väl lite si och så med noggrannheten på värdena för den producerade solelen. Det var därför intressant att kontrollera hur väl vår växelriktare överensstämmer med en elmätare.

Vi har en DELTAsingle DELTAplus (se tillägg nedan) elmätare från ABB som anges ha en noggrannhet på ±1% 2%(se tillägg nedan). Från och med 2 november 2010 har vi producerat 846,70 kWh solel enligt elmätaren. Enligt vår Sunny webbox, som tar värden från vår växelriktare har vi producerat 837,83 kWh solel. Växelriktaren ger alltså ett värde som är 8,87 kWh = 1,05% lägre än elmätaren. Detta värde ligger precis inom elmätarens noggrannhet. Därför kan vi inom ramen för mätnoggrannheten säga att elmätaren och växelriktaren ger samma värde för den producerade solelen.

När det gäller vilken noggrannhet som SMA utlovar för växelriktarens värden för elproduktionen hittar jag inga uppgifter i manualen. Jag får skicka en fråga till SMA:s “serviceline” om det. När jag får svar på frågan lägger jag in en uppdatering av detta inlägg. Jag är övertygad om att de kommer att ange ett värde som är större än ±1%.

PS. Tillägg gjort 27 april.

Man kan säga att det värde som växelriktaren ger är tillräckligt noggrant för att kunna användas som ett värde för den producerade energin från solcellsanläggningen. Elmätaren är alltså överflödig i vårt fall.

Växelriktarens värde för elproduktion skulle därmed kunna användas för tilldelning av elcertifikat om det vore så att vi själva skulle kunna rapportera solelproduktionen, som var ett förslag nämnt i Energimarknadsinspektionens rapport om Nettodebitering som kom sent ifjol. Det skulle räcka om man rapporterade detta värde en gång per år.

Tillägg 28 april
Det visar sig att vi har en DeltaPlus elmätare (DBB21000)! Jag skrev DeltaSingle tidigare eftersom en sådan broschyr satt i vår användarmanual vi fått från installatören och det var den jag hade till hands vid datorn. Men det satt alltså fel broschyr i användarmanualen… Vår DeltaPlus är en enfasmätare som mäter aktiv effekt i en riktning. Egenförbrukningen (”Effektförbrukning för spänningskretsar”) anges till ”< 3 VA, 2 W/fas” i den digitala versionen av den tekniska beskrivningen av elmätaren. I ”Installation instruction” som följde med elmätaren anges dock ”Effektförbrukning i spänningskrets” till ”Nominellt 0.5 VA, 0.5 W totalt vid 230 VAC, jämnt fördelat mellan anslutna faser”.

Tillägg 10 oktober 2011
När jag tittade i databladet för vår DeltaPlus elmätare så har den en noggrannhet klass 2 (framgår av första siffran efter bokstäverna i modellkoden DBB21000), vilket betyder att noggrannheten är ±2%. Noggrannheten på ±1%, var enligt databladet för DeltaSingle.

Hur mycket energi ger solceller? Del II

Publicerat av

Den 11 december ifjol skrev jag att ett modernt solcellsystem bör ge 800-1000 kWh per installerad kilowatt (kW) i Sverige. Det gäller för ett fast monterat system under ett år med normal solinstrålning, om det är någorlunda lämpligt orienterat och det inte är besvärande beskuggning.

Det finns tyvärr ingen samlad allmänt tillgänglig statistik som visar solelproduktionen på olika platser i Sverige. Siffrorna ovan är erfarenhetsmässiga från ett 3 kW solcellsystem som vi haft på ABB Corporate Research sedan 2005 och från olika erfarna personer i solcellssverige. Även simuleringsprogram som PVsyst och PVGIS ger värden i detta intervall.

Man ser ibland orimliga värden för solelproduktion i Sverige. Det gäller för de solcellspaket som Nordic Solar säljer via Bixias hemsida. Där anger man exempelvis att ett 1020 W system maximalt kan ge ca 1200 kWh per år, dvs ca 1180 kWh/kW. Detta är orimligt högt, speciellt med tanke på att växelriktarna StecaGrid 500M i paketet har en Euroverkningsgrad på 94,5% och därmed ligger några procent under de bästa växelriktarna. Jag påpekade felet på Bixias hemsida för två månader sedan men felet kvarstår fortfarande.

I takt med att system med växelriktare som har högre verkningsgrad installeras ökar energiutbytet. Växelriktaren Sunny Boy 1100E från SMA som användes vid installationen 2005 på ABB har en Euroverkningsgrad på blygsamma ≥91,3% enligt manualen. Den Sunny 3000 TL (Transformer Less) växelriktare som vi har på vårt hus har 96,3% i Euroverkningsgrad. Stora växelriktare på 100 kW eller högre kan ligga på 98,5%.

På ABB Corporate Research har nyligen installerats ett 11 kW system som används som solskydd ovanför fönster på en byggnad och där solcellerna följer solens rörelse med hjälp av en-axlig solföljning. Med solföljare producerar ett solcellsystem några hundra kWh/kW och år mer än ett fast monterat.

System med solföljare är sällsynta i Sverige. De solföljande system som finns är fristående på mark (exempelvis i Katrineholm och Ronneby), frånsett det nyligen installerade på ABB. Lite kuriosa med solföljning är att ett solföljande solcellssystem i Kiruna producerar mer energi under ett år än ett motsvarande i Stockholm eller Malmö enligt beräkningsprogrammet PVGIS. Notabelt vad gäller solföljare är att skillnaden i årsproduktion mellan 2-axlig solföljning och en optimal 1-axlig solföljning är så liten att 1-axlig solföljning starkt rekommenderas om man nu prompt vill ha solföljning. Fast hemma på villataket är det fortfarande fasta system som gäller…

Spänningsvariationer hos solcellerna

Publicerat av

I inlägget den 30 mars visade jag en kurva på hur DC-spänningen från solcellerna varierade. Dessa värden var för 5-minutersintervall. Dagen efter läste jag av momentanvärden genom att titta på de värden som visas av Sunny Webbox.  Under morgonen, då åtminstone den östra halvan av solcellsanläggningen var delvis skuggad lästa jag av 200 värden under en dryg halvtimme, se diagram nedan. Spänningen varierade med så pass mycket som ±13% vid en effekt på ca 500 Watt. I teorin borde spänningen ha varit relativt konstant inom detta begränsade effektintervall.

Gjorde om det hela strax efter kl 13 i full sol då jag läste av 100 värden under ca 20 minuter. Då varierade spänningen bara ±3%.

Det vore lite intressant att veta hur växelriktarens algoritm arbetar för att hitta punkten för maximal effekt. Växelriktaren har en MPPT (Maximum Power Point Tracker) som söker den maximala effekten. I den Sunny Boy 3000 TL vi har från SMA har den en funktion som gör att den lättare ska hitta maximum vid delbeskuggning. SMA har något de kallar ”OptiTrac Global Peak” som ser till att växelriktaren hittar ”rätt” maximum och inte bara ett lokalt maximum för effekt. Mer om detta kan man läsa om på SMA:s hemsida under ”Made for shade”.

Globala och lokala effektmaximum. Från SMA "Made for shade".

Globala och lokala effektmaximum. Från SMA “Made for shade”.

Spänningsvariationer på morgonen den 31 mars.

Spänningsvariationer på morgonen den 31 mars.

Spänningsvariationer mitt på dagen den 31 mars.

Spänningsvariationer mitt på dagen den 31 mars.

Verkningsgrad för växelriktaren beräknad

Publicerat av

I inlägget från 10 februari skrev jag att växelriktaren är en nyckelkomponent i anläggningen. Jag var lite hängig idag så jag tog det lugnt och roade mig med att läsa av spänningarna till (DC) och från (AC) växelriktare som jag kan läsa av via Sunny Webbox. Genom att dividera AC-spänningen med DC-spänningen får man växelriktarens verkningsgrad, det vill säga hur stor del av solcellernas energi som omvandlas till i huset användbar energi. Mellanskillnaden blir en omvandlingsförlust, som blir till värme i vår groventré där växelriktaren sitter.

Eftersom det under eftermiddagen mulnade kom solcellernas effekt att variera och den kunde ändra sig rejält på bara några sekunder när det kom moln. Jag läste av 629 värden. Webboxen loggade medelvärden för 123 stycken 5-minutersintervall under dagen, se jämförelse mellan mina avlästa värden och de loggade värdena i diagrammet här nedan. I diagrammet är några udda värden raderade, kan diskuteras om det var korrekt att ta bort alla dessa udda värden med tanke på kurvor jag senare sett från andra liknande undersökningar. Det är onekligen en väldigt mycket enklare väg att ta ut värden från loggern, men man får då inte med de snabba variationerna på sekundbasis. Notabelt var att den högsta medeleffekten under ett 5-minutersintervall var 2563 Watt, medan jag noterade ögonblicksvärden som var hela 3011 Watt som mest, mer om detta en annan dag.

Enligt ett diagram i den tekniska manualen för vår växelriktare Sunny Boy 3000TL-20 från tyska SMA borde verkningsgraden börja sjunka vid ungefär 1500 Watt vid den inspänningen vi har (ca 250 Volt), se nedanstående figur. De avlästa värdena började dock minska först runt 300 Watt.

Från min kurva beräknade jag växelriktarens Euro-verkningsgrad till 96,7%, vilket är lite bättre än specifikationens 96,3%. Den formel jag använde för beräkningen var:

ηEURO = 0,03×η5% + 0,06×η10% + 0,13×η20% + 0,1×η30% 0,48×η50% + 0,2×η100%

Där exempelvis η5% är verkningsgraden vid 5% av nominell maxeffekt för växelriktaren. 

Verkningsgrad för vår växelriktare vid olika effekter

Verkningsgrad för vår växelriktare vid olika effekter

Verkningsgrad för växelriktare Sunny Boy 3000TL

Nya växelriktare för solceller från ABB

Publicerat av

I Sverige finns inga tillverkare av växelriktare för solcellsanläggningar. Särklassig världsetta är tyska SMA. I en pressrelease från 17 januari skriver man att försäljningen för 2010 uppskattas ligga i den övre delen av intervallet 1,7-1,9 miljarder Euro! EBIT (Earning Before Income Tax) uppskattas hamna i den lägre delen av prognosintervallet 26,5-28,5%. Detta rekordresultat är det bästa SMA har gjort. För 2011 förväntas försäljningen bli 1,5-1,9 miljarder Euro och EBIT sjunka till 21-25%, på grund av ”changes in the competitive solution” = ökad konkurrens om man ska tala klarspråk. Tros detta förväntas alltså EBIT ligga över 20%. Det är enastående, men visar också att det finns utrymme för sjunkande priser på växelriktare i framtiden.

ABB kommer i år att börja sälja en serie nya växelriktare för småskaliga solcellsanläggningar. De kommer att ha effekterna 3,3, 6 respektive 8 kW. På ABB, Corporate Research, i Västerås håller en ny 11 kW solcellsanläggning att uppföras. Häromdagen kom tre av ABB:s nya växelriktare och de är de första som levererats till Sverige vad jag vet. De kommer från pilotproduktionen, den kommersiella produktionen är inte igång ännu. När de kommer till Sverige vet jag inte och priset är inte fastställt. Sverige är en mycket liten marknad för solcellsystem och därför kommer lanseringen i Sverige att dröja lite. Först satsar man på de stora solcellsländerna i Europa.

Sedan tidigare har ABB växelriktare i serien PVS800 med 100-500 kW effekt. En 100 kW växelriktare från ABB finns i drift i värmländska Glava Energy Center, där man har 108 kW solceller installerade. På deras hemsida finns för övrigt ett lite pinsamt fel, där man uttrycker ”Momentary power” (momentan effekt) i kWh, fast siffervärdet på 3019 kan inte var kW (möjligen W?), så det är oklart vad man menar egentligen. Märkvärdigt vad svårt det ska vara att skilja på effekt (W) och energi (Wh)…

Säljansvarig i Sverige för ABB:s växelriktare är Lars Lithner, Västerås.

Växelriktare – en nyckelkomponent i solcellsanläggningen

Publicerat av

Solcellerna ger likström (DC). För att kunna använda strömmen i ett hus behöver strömmen göras om till växelström (AC) med hjälp av en växelriktare. Det är den viktigaste komponenten i en solcellsanläggning.

Från växelriktaren hämtas även mätvärden för effekt, energi, spänningar och strömmar i solcellssystemet. Via en webbox överförs dessa mätvärden till Sunny Portal, där driftdata för vår solcellsanläggning kan beskådas.

Växelriktaren ser också till att så kallad ödrift inte uppstår. Om det skulle bli ett strömavbrott får växelriktaren inte leverera ström in till elnätet eftersom det skulle kunna vara en personfara för de som jobbar med elnätet. Om nätfrekvens eller nätspänning avviker utanför vissa gränser måste växelriktaren därför sluta att leverera ström till elnätet.

Enligt svensk standard SS-EN 50438 ”Fordringar för anslutning av smågeneratorer i parallelldrift med det allmänna elnätet” (som även är en europeisk standard) sidan 35 står följande 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

Vår växelriktare måste exempelvis 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 växelriktaren gör om likström till växelström sker det med vissa förluster. Verkningsgraden talar om hur stor del av den likström som matas in i växelriktaren som kommer ut som växelström. Mellanskillnaden blir en förlust som omvandlas till värme. Vår Sunny Boy 3000 TL-20 från SMA har en Euro-verkningsgrad på 96,3%. När vi höll på att upphandla systemet blev vi först erbjudna SMA växelriktare med 90,9% eller 91,8%  i verkningsgrad. Min kommentar blev att dessa växelriktare med stolthet skulle kunna visas på Antikrundan!

Köp inte växelriktare med så låg verkningsgrad är mitt råd. I vårt fall skulle 5% lägre verkningsgrad innebära ca 135 kWh/år i minskad elproduktion och under 25 år ca 3375 kWh.

En växelriktare har en verkningsgrad som varierar med effekt och spänning. Vad är då euro-verkningsgrad? Det är en viktad verkningsgrad (η) enligt följande:

ηEURO = 0,03×η5% + 0,06×η10% + 0,13×η20% + 0,1×η30% 0,48×η50% + 0,2×η100%

Där exempelvis η5% är verkningsgraden vid 5% av nominell maxeffekt för växelriktaren. Diagrammet här nedan visar verkningsgraden för vår växelriktare. I diagrammet kan man se att verkningsgraden sjunker dels när effekten är låg, dels när likspänningen in till växelriktaren sjunker.

Man ska därför inte överdimensionera växelriktaren i förhållande till solcellernas effekt eftersom man då kommer att köra växelriktaren under längre tid i de lägre delarna av dess arbetsområde vilket innebär en lägre verkningsgrad och därmed mindre el ut från växelriktaren.

Verkningsgraden för växelriktare Sunny Boy 3000TL

Vår nätspänning under 200V – hur borde växelriktaren reagera?

Publicerat av

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.