Hvorfor Solcelle

selvbyg ?

Fordi det er helt fantastisk at producere sin egen energi.

• Solens energi• Solindstråling• Solcelleanlæg• Solcelletyper• Inverter• Tilbagebetalingstid• Solceller på FC

• Tagintegreret solceller• Solcelle placering• Solcelle montering• Effektivitet• Solcelleanlæg design• Kabler og stik• Standalone anlæg• Solcelle projekter i DK

Solcelle selvbyg

Christian Schmidt-Møller, Nordisk Folkecenter

Solens Energi

• Sol en time = energi til hele jorden for et år.

Effekt• Måling af energi (mere præcist - et udtryk for belastning)

• 100W el-pære– Bruger 100W i mens den er tændt

• Kilowatt – kW– 100W = 0,1kW

– 1000W = 1kW

• Effekt over tid – Kilowatt timer – kW/h

– 100W i 1 time = 0,1 kW/h

– 100W i 10 timer = 1kW/h

• El - Effekt – Betegnes - Effekt (P) = Spænding (U) x Strøm (I)

– Måles - Effekt (W) = Spænding (V) x Strøm (A)

– f.eks. 240W = 240V x 1A

Solindstråling

• Samlede mængde

stråling som kommer fra

solen.

• Måles som watt pr. m²

(Watt/m²)

• Solarkonstanten målt

uden for atmosfæren =

1.367 W/m²

• DK = 900-1000 W/m²

• 1.800

solskinstimer pr.

år i DK

• 1.000 kWh/m²

pr. år på

vandrette flader.

• 1.150 kWh/m²

pr. år på flader

med 45°

hældning og

vendt mod syd.

0

1

2

3

4

5

6

Jan Feb Marts April Maj Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dec

• Daglig solindstråling i Danmark

• Målt i kW/h pr. m²

Solcelleanlæg • Photovoltaics = PV• Nettilsluttet anlæg

• Solceller• Inverter• Elmåler

Netto afregning• Overskydende el-produktion lånes ud til elnettet – måleren løber baglæns• Underskud af el-produktion. El hentes tilbage fra elnettet. • Op til 6 kWp solcelleanlæg for private.• Skoler og institutioner – 100 m² = 1 husstand.• Ca. 2 kr. pr. kW/h• Ikke større end selvforsyning. Overskudsproduktion = 60 øre pr. kW/h

Solcelle teknologier

EWS

PV modul – himin HG-185S

- Monokrystalinsk solcellepanel - 185Wp (Watt peak)- Modul effektivitet = 14,5% - 158 x 81 cm- 5 års garanti- 80% effektivitet efter 20 år- Mindre effektiv med højere temperatur- 72 celler i serie af 0,5V = 36V- 5A

Temperatur

• Højere temperatur = mindre effekt• Lavere temperatur = mere effektivt• Effekt beregnet ved 25ºC celletemperatur• Temperatur koefficient

• FC monokrystalinsk = - 0,47% / ºC• FC tyndfilm = - 0,39% / ºC

• Eks. FC monokystalinsk• Modul 185 Wp• 45ºC celletemperatur• Reduktion i % = 20 x 0,47% = 9,4%• Reduktion i effekt = 185Wp – 9,4% = 167,6Wp

Inverter

• Laver solcellestrøm (DC) om til netstrøm (230V AC)• Synkronisere spænding og frekvens med elnettet.• Effektivitet 90% – 95%• MPPT, Maximum power point tracker• Inverter input 200 til 600V DC• Ofte input for flere strenge

Hvor stort ?• Anlæg måles oftes i kWp• DK - 1 kWp i gode forhold op til 900 kWh pr. år• Gennemsnit husstand i DK ca. 3.500 kWh pr. år.• Selvforsyning med elektricitet ca. 4kWp anlæg• Ikke større end selvforsyning – netto afregning• Overproduktion betales dårligt.

• Wattpeak• 1kWp = 1kiloWattpeak = 1000Wattpeak• international specifikation.• solindstråling på 1000W/m2• celletemperatur på 25°

Tilbagebetalingstid

• Økonomisk – 10 til 15år

• Energimæssigt – 1 til 2 år

Parametre

• Solcelle teknologi

• Solcelle placering

• Anlægspris

• Elpriser

• Politik

Referanceanlæg - bygselv

• 4kWp – monokrystalinsk

• 3600 kW/h årligt - 40° taghældning mod syd

• 90.000,- inkl. elektriker.

• Byg selv

• 0,5% mindre produktion pr. år.

El-priser

• De sidste 35år steget med ca. 7% i

gennemsnit pr. år.

• International Energy Agency og den

danske energistyrelsen regner med 6% om

året.

• I de følgende beregninger bruger vi 5%

stigning om året.

Politik

• Nettoafregning

• Tilskud– Energiselskaber set fra 5.000,- til 15.000,-

• Energiramme

– Ny opførsel / renovering (25% ombygning)

– Produceret El fratrækkes med en faktor 2,5

El-priser

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

El-pris kW/h

• Stigning i El-pris = 5% årligt• El-pris i 2040 = kr. 8,64,-

EL-produktion i kr. pr. år.

• År 2010 = 3600 kW/h x 2,0 kr. = kr. 7.200,-• År 2040 = kr. 26.800,-• Reduktion i El-produktion om året = 0,5%

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Produktion pr. år i kr.

Tilbagebetaling – kontant betaling

• Tilbagebetaling = 9,7 år• År 2040 tjent beløb = kr. 367.000,-

-kr. 400.000

-kr. 300.000

-kr. 200.000

-kr. 100.000

kr. 0

kr. 100.000

kr. 200.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Skyldig beløb

Tilbagebetalingstid – lån 5%

• Tilbagebetalingstid = 12,8 år• Lån 5% pro anno• Afdrag = normal betaling for el 3600 kW/h pr. år

kr. 0

kr. 10.000

kr. 20.000

kr. 30.000

kr. 40.000

kr. 50.000

kr. 60.000

kr. 70.000

kr. 80.000

kr. 90.000

kr. 100.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Skyldig beløb

Biodiversitet

Solcelleanlæg på FolkecenteretTeknologi Monokrystalinsk Tyndfilm - CIS

(copper, indium, selenium)

Kapacitet 3,7kWp 3,84kWp

Udregnet årlig

produktion

3.281 kWh 3.405 kWh

Antal paneler 20 stk 48 stk

Solpanel type Himin HG185S Schüco SPV 80-TF 80 W

Solpanel effektivitet 14,5% 10,1%

Fabrikations land Kina Tyskland

Solcelleanlæg areal 25,6m² 38m²

Pris incl. moms. 90.000,- DKK 110.000,- DKK

Solcelleranlæg i går

Tyndfilm versus monokrystalinsk• Fra den 19. juli 2010 til 6. maj 2011 – difference på 17,7%• Udlignet med størrelsesforskel (3,7kWp / 3,84kWp) = 14,4%

Teknologi Monokrystalinsk Tyndfilm - CIS (copper, indium, selenium)

Kapacitet 3,7kWp 3,84kWp

Installeret 9. Juli 2010 17. Juni 2010

Produktion indtil 6.maj 2011 2.387 kW/h 3.164 kW/h

Dage til et produktionsår 64 42

Produktion pr. dag.

gennemsnit maj/juni/juli

16,1 kW/h17,6 kW/h

Estimeret årlig produktion 3.411 kW/h 3.911 kW/h

Udregnet årlig produktion 3.405 kW/h 3.281 kW/h

Overskud / underskud + 6 kW/h + 630 kW/h

FC Webloggerhttp://www.folkecenter.net/dk/rd/solenergi/

23. April 2011

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Tynd - kW/h

Mono - kW/h

Forskel - % *10

Tyndfil: 24,7 kW/hMono: 20,9 kW/hForskel: 17,6%

April 2011

Tyndfil: 553 kW/h Daglig gennemsnit: 18 kW/hMono: 475 kW/h Daglig gennemsnit: 16 kW/hForskel: 12%

-15,00

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

01

-04

-20

11

02

-04

-20

11

03

-04

-20

11

04

-04

-20

11

05

-04

-20

11

06

-04

-20

11

07

-04

-20

11

08

-04

-20

11

09

-04

-20

11

10

-04

-20

11

11

-04

-20

11

12

-04

-20

11

13

-04

-20

11

14

-04

-20

11

15

-04

-20

11

16

-04

-20

11

17

-04

-20

11

18

-04

-20

11

19

-04

-20

11

20

-04

-20

11

21

-04

-20

11

22

-04

-20

11

23

-04

-20

11

24

-04

-20

11

25

-04

-20

11

26

-04

-20

11

27

-04

-20

11

28

-04

-20

11

29

-04

-20

11

30

-04

-20

11

Tynd - Kw/h

Mono - Kw/h

Forskel - %

tagintegreret PV

http://www.wuerth-solar.de

Tagintegreret PV

http://www.inbalance-energy.co.uk/solar_pv_roof_slates.html

Tagintegreret PV

http://www.gaiasolar.dk

BIPV

BIPV

Placering af solceller mod solen

• Placering af solceller i forhold til solen• Horisontalt = Tilt = taghælding 0-90°• Vertikalt = Azimut = verdens hjørner N – S - Ø – V

• Mest optimalt i DK • Tilt = 38–40°• Azimut = Syd

Tilt = breddegrad• Teoretisk er optimal tilt = aktuel breddegrad, FC = 57°• Optimeret for mere solenergi om sommeren. • Optimal tilt i DK = 38-40°

Tyndfilm FC• Beregninger på tyndfilm anlæg på Folkecenteret • 3,84kWp• Årlig produktion udregnet 3405kWh

• Tilt = 28°• Azimut = SSØ = -20°(i forhold til syd) = 160°(i forhold til nord)• 97% i forhold til optimal placering (3521kWh )

TiltTilt vinkel i

grader

Total årlig

produktion i kWh

Produktion i % i forhold

til optimal

0 2767 79%

10 3089 88%

20 3323 94%

30 3467 98%

40 3521 100%

50 3495 99%

60 3387 96%

70 3181 90%

80 2915 83%

90 2572 73%

AzimutAzimut vinkel Total årlig produktion

i kWh

Produktion i % i

forhold til optimal

East -90 2571 72%

South-East -45 3270 92%

South 0 3521 100%

South- West 45 3243 93%

West 90 2537 73%

http://www.altomsolceller.dk/

Beregning af solcelleanlæg• Folkecenteret har købt Dr. Valentien

• Frit program til udregning af solcelleanlæghttp://rredc.nrel.gov/solar/calculators/PVWATTS/version1/

Montering af PV

• Montering på eksisterende tag• Aluprofiler

• Integreret i tag (ny og gammelt)• Integreret i vinduer.

• tyndfilm

Montering på tegltag

• Monterings ”fødder” monteres på eksisterende spær.

Montering på eternit

• Montering af skruer i eksisterende huller eller boring af nye i toppen af bølgen

Montering på ståltag / trapez• Montering med skruer direkte i trapezplade• Min tykkelse

• Stål 0,63mm• Alu 0,8mm

• Montering med skrue i lægte / spær.

Montering på tagpap• Montering på tagpap • Vigtigt ikke at bryde membran, så huller ikke ødelægger undertag.

http://dpwsolar.com

Alu profiler

PV montering på profiler

PV på flade tage

• I DK mest optimalt med en hældning på 25 til 30 grader på flade tage for at undgå skykkepå bagved læggende PV

Sun-tracker• Følger solens bevægelse fra morgen til aften (1 akset) med en effektforøgelse på op til 30%.• Nogen kan også følge med sommer og vinter (2 akset) og så stiger effektforøgelsen med yderligere 6%

Belastning af tag

• Husk at få beregning af tag inden man går i gang med installation af PV, er det vigtigt at få beregninger af belastning af tag.

• Tyndfilm installation hos FC• 48 moduler af 12,5kg = 600kg• Aluprofiler + montering = 130kg• I alt 730 kg• Belastning pr. m² = 730kg / 38m² = 19,2kg/m²

Montering – nye metoder

http://www.zepsolar.com/

EWS

140 ansatteFlensborg500 kWp7 ansatte skysurfer

Krystalinsk FC

Inverter

Web-logger Display

PC

To Grid

2 Strings

A – 1 of 10 series

B – 1 of 10 series

connected in parallel A

B

Tyndfilm FC

Inverter

To Grid

2 Strings

A – 3 of 6 series connected in parallel

B – 3 of 6 series connected in parallel

AB

Web-logger Display

PC

PV design• Power / Watt = strøm (ampere) x spænding (volt)•

•• 36,5V x 5,05 = 184,3W• Inverter indgang 200 til 600V DC i flere strenge.• Mindre strøm = mindre effekttab i ledninger.• Opdeling i strenge er mindre skyggefølsomt

Parallel forbindelsePlus

U=36V

I=10AI=5A I=15AMinus

• Spænding (U) forbliver den samme = 36V • Den samlede strøm (I) bliver addition af strømmen i de 3 paneler = 3 x 5A = 15A

Seriel forbindelse

Plus

U = 36V x 3 = 108V DCI=5A

Minus

• Den samlede spænding (U) bliver addition af spændingen i de 3 paneler U = 36V x 3 = 108V DC• Strømmen (I) forbliver den samme = 5A

Inverter• Danfoss ULX 3600 HV• Max effekt 3900W• Spænding 260-500V• Strøm 2 x 7A

Solceller• Schüco SPV 80-TF• Effekt 80W• Spænding 41V• Strøm 1,95A

Solcelledesign FC tyndfilm

Tyndfilm FC

Inverter

To Grid

2 Strings

A – 3 of 6 series connected in parallel

B – 3 of 6 series connected in parallel

AB

Web-logger Display

PC

I=1,95 A

I=5,85 A

U = 8 x 41V = 328V

Krystalinsk FC

Inverter

Web-logger Display

PC

To Grid

2 Strings

A – 1 of 10 series

B – 1 of 10 series

connected in parallel A

B

I=5,05 A

U = 10x36,5V = 365V

Solcelle kabler• Jo tykkere kabel, jo mindre effekttab• Tykkelse målt i kvadrat mm²• 4mm² og 6mm² er de mest benyttede• Specielle PV kabler er dobbelt isoleret op til 1000V

Beregning – PV krystalinsk FC• 40 m kabel i en streng • 5A i hver streng• Modstand 4mm² = 4,75/1000 x 40 = 0,19 ohm• Spændingsfald 4mm² = 5,05 x 0,19 = 0,95 V (0,26%)• Spændingsfald 6mm² = 5,05 x 0,135 = 0,68 V (0,18%)

PV stikMC4• Mest udbredt i dag• Sikkerhedslås• Vandtæt• Specielværktøj

MC3• Ses stadig på tyndfilm• Ingen Sikkerhedslås• Vandtæt• Specielværktøj• Svær at samle

Performance Ratio

• Forhold mellem den teoretiske og praktiske effekt som tilføres elnettet.• Normalt mellem 75 og 80 %

• Modul refleksion.• Modul temperatur.• Effekttab i kabler.• Inverter• Inverter installation

Hvad kan man gøre selv

• Hvis man kan bruge en skruetrækker og en hammer, kan man også montere aluprofiler på sit tag.• El-installation af solpaneler og inverter skal altid ske i samarbejde med en autoriseret elektriker. Det er elektrikeren der bestemmer hvor meget I selv må udføre.

Standalone - batteritilkoblet

• Ikke tilsluttet elnettet.• Laderegulatoren sørger for ikke at overoplade batteri.

Suncil

• Hovedsæde i Toftlund.• Distribueret MPPT.• Levere 230V direkte fra hvert panel.• Op til 30-40% mere energi.

http://homepower.com/

Risø• 3. generations solceller i plast.• Polymer-celler• Fleksible.• Kan trykkes på alm. trykkerimaskiner.• Produktion af kvadratmeter på en time = et år siliciumsolceller.• Levetid op til et år.• 10 gange mindre effektive en siliciumsolcellen.• Fra ing.dk - Skt. Hans Aften rullede de første 100 meter solceller af polymer gennem trykkemaskinen hos printelektronikvirksomheden Mekoprint i Støvring i Nordjylland.