Solcellekysten

Hvor mye strøm vil vi kunne produserer med et anlegg installert på taket eller veggen hjemme? I dette innlegget beskrives de viktigste aspektene når man skal prøve å beregne årlig strømproduksjon og hvordan dette kan optimaliseres.

La oss begynne med et solcellepanel, for eksempel et produsert av REC. Når man kjøper et panel eller et fullt anlegg så er det et par tall som er viktigere å se på enn andre. Det er arealet til solcellen og effekten oppgitt i Wp. En standard solcelle i 2022 har en effekt på ca 360 – 420 Wp og et areal på 1.05×1.75 m2, men både effekt og størrelse kan variere. I tillegg kan dere se på effektiviteten til cellen, den sier noe om hvor stor del av det innfallende sollyset som blir omdannet til strøm. Typiske verdier i 2022 ligger mellom 18 og 22%. Høyere effektivitet gir mer effekt (Wp) per areal (m2).

Eksempel: REC TwinPeak 4 Black Series

• Nominal power: 350 – 370 Wp
• Panel area: 1.83 m2
• Panel efficiency: 19.1 – 20.3 %
• Temperature coefficient: -0.34 %/°C

Men hva betyr egentlig 370 Wp? Det betyr i hvert fall ikke at det produserer 370 W strøm døgnet rundt, året rundt. Siden alle solceller produserer forskjellig avhengig av forholdene, hvor mye sol det er, hvor solen står på himmelen osv finnes det en standard som brukes når produsentene tester solcellene. Dette kalles Standard Betingelser og er definert som en solinnstråling på 1000W/m2 ved 25°C paneltemperatur. Det vil si at om vi har et panel med 20% effektivitet så vil vi få 200 W/m2. Og høyere temperatur vil redusere effektiviteten – det er det som temperaturkoeffisienten sier noe om.

Kl 12 på en sommerdag i juli vil vi i norge ha omtrent 1000 W/m2 innstråling, men temperaturen vil være noe høyere enn 25°C. En kald mai-dag derimot er det kanskje mulig å oppnå også 25°C på panelet og du vil da se det produsere bortimot 370 W. Det er dette som dimensjonerer anlegget. Om du kjøper et anlegg på 1.11 kWp (3 x 370 Wp) er det kun noen få timer på midten av dagen på sommeren anlegget vil produsere ved denne effekten. Det omtales derfor gjerne som peak produksjon, derfor p’en i kWp. Resten av året vil vi ha mindre. Dvs at vi ikke lenger får 370 W ut av modulen, men noe mindre avhengig av tid på dagen og året, været osv. Så hvordan skal vi da regne ut totalproduksjonen til et solcelleanlegg over et år?

Her kan man enten være veldig god på geometri, regne på sinus og cosinus, jordas bane rundt sola, se på meteorologisk data over et år, gjennomsnittlig skydekke osv osv. ELLER så kan man gjøre som meg, dra fordelen av ett av EU’s mange programmer på fornybar energi og besøke nettsiden PVGIS. Dette står for Photovoltaic (altså solceller) Geographical Information System og er en kalkulator som beregner total årlig solinnstråling på bakgrunn av astronomi (altså jordas bane rundt sola og rotasjon rundt egen akse) og meteorologi (gjennomsnittlig skydekke, temperatur, osv). Dataene er i tillegg nå kalibrert mot en del målinger som er gjort her på Sørlandet de siste årene som viste at årlig innstråling var noe høyere enn tidligere antatt. GODT NYTT for solcellekysten!

Men altså, her på PVGIS kan du enkelt velge hvor i verden du ønsker å installere et solcelleanlegg. Så putter du inn hvor stort anlegg du planlegg gitt ved Standard betingelser, altså det leverandøren oppgir, f.eks 1.4 kWp (dvs 4 paneler á 350W) og så trykke CALCULATE. Så la oss si at vi ønsker å montere solceller på taket på Grønt Senter (Odderøya, Kristiansand). Vi bruker bare standard innstillinger av parametere… og får 1030kWh strømproduskjon i løpet av et år. Her ser dere også hvordan det varierer over året. Ingen stor overraskelse at peak kommer midt på sommeren og at vi nesten ikke får noe strøm i januar.

Beregnet solstrømproduksjon på Grønt Senter over et år, hentet fra PVGIS

Som dere også ser på denne siden er det mange innstillinger for hvilke type solcellepanel du har (her er 90% av det du får kjøpt krystallinsk silisium så det er safe å kjøre), om det er bygningintegrert eller skal monteres fritt på f.eks et tak og hvilken vinkel det har både mot himmelen (dvs takvinkelen om du skal ha det på taket) men også mot sør. Her på grønt senter kan vi anta en takvinkel på ca 35°, og en retning ca 70° mot vest. Da får vi 880kWh per år. Om vi monterer på andre siden av taket får vi 670kWh/år, osv. her er det også mulig å få optimalisert vinkelen og vi ser da at vi er tilbake på 43° vinkling mot himmelen og omtrent rett sør vendt (3°) og fremdeles en årlig produksjon på 1030kWh, så det har altså ikke så mye og si om vinkelen ikke er helt perfekt. Som dere ser er det her bare å leke seg litt med ulike vinkler og lokasjoner som er tilpasset de forholdene du ønsker å installere solcelleanlegget på.

Et annet viktig poeng her er horisont, dvs hvor mye solcellepanelet ser av sola i løpet av en dag. Dere kjenner sikkert igjen fjellet i bildet under, med nærliggende dalføre. På toppen av Gaustadtoppen beregner vi 880kWh/år, med en horistont som vist under. Nede i dalen i Rjukan derimot… Ikke rart man måtte installere solSPEIL der! Men det er ikke bare fjell som skaper skygge. Også trær og busker, flaggstenger, nærliggende hus, osv må tas med i beregningen. En liten skygge fra et tre kan skape store effekter!

Solstrøm på Gaustadtoppen versus Rjukan. Horisonteffekten gir store utslag!

Et siste poeng er snø, noe PVGIS ikke tar hensyn til. Nå har det vært særdeles snøfattige vintre de siste årene, men om det mot formodning skulle legge seg på solcellepanelet ditt i vinter, hva bør du gjøre? Opp å måke hver dag? Vel, om du tar en nærmere titt på hvor mye strøm som faktisk produserer i vintermånedene er dette SVÆRT beskjedent. I hele Januar produseres det f.eks ca 27 kWh, sammenliknet med 144 kWh i Juni. Så om du velger å ligge på sofaen koster det deg ca 3% av totalproduksjonen, eller 30 kr (gitt en strømpris på 1 kr/kWh inkludert nettleie og avgifter). Du velger selv! Har du et stort nok anlegg lønner det seg kanskje likevel. Det må også nevnes at solcellepaneler er konstruert for å tåle store belastninger og bør tåle flere meter med snø (Typisk rundt 500 kg/m2). Glasset er også ganske glatt og fører til at snøen lett renner av (så pass på montering rett over inngang).

Sommer – pass på skygge. Vinter – måk gjerne snø, men ikke slit deg ut, det er dårlig timelønn..

Så, for å oppsummere: Det er et par tommelfingerregler dere kan ta med dere før dere sjekker på PVGIS:

• På sørlandet produserer et solcelleanlegg omtrent 1kWh årlig for hver installerte Wp. 1kWh/Wp
• Om solcelleanlegget skal produsere optimalt må det være montert sørvendt (+-30 grader) med en helning på mellom 20 og 60°.
• Unngå skygge fra omgivelsene. Det være seg fjell, trær, flaggstang, nabohus, garasjer, giraffer, osv.
• Ikke slit deg ut med snømåking. Du bruker mer penger i dusjen etterpå enn det du produserer imellom snøfallene.