Frågor om solceller Du har inga varor i din varukorg.
Frågor och svar
-
Frågor om solceller
- Vad är en solcell?
- En solcell eller fotovoltaic cell är en anordning som omvandlar solenergin till elektricitet. En solcell har inga rörliga delar. En solcell i kristallin kisel är endast 0,2 mm tjockskiva. Solljuset absorberas av solcellmaterialet därav sparkas elektroner ut i materialet som leds i en extern krets och utgör solcellens ström.
- Vilka olika typer av solceller finns det?
- De allra vanligaste typer av solceller görs på kristallin kisel (kisel tar man från stranden genom att rengöra strandsand). Kristallin kisel är den mest beprövade och den mest robusta typen. Andra typer av solceller är tunnfilm solceller, som har flera varianter. Några intressanta typer av tunnfilm solceller är på frammarsch. Tunnfilmssolceller har oftast lägre verkningsgrad än kristallina solceller. Detta innebär att tunnfilmssolpaneler är oftast mycket större än kristallina solceller med motsvarande effekt. Tunnfilmssolcellerna ha en rykte av sämre hållbarhet, speciellt de äldre modellerna av tunnfilmssolceller
Det pågår intensiv forskning världen över att ta fram andra typer av solceller som förhoppningsvis kan bli mycket billigare, bland dessa typer av forskningssolceller kan nämnas Grätzel-solcellen och polymera (plastbaserade) solceller. Dessa lider dock av dåliga livslängdsegenskaper och låg verkningsgrad. Om dessa problem löses kan dessa bli bra alternativ till vissa applikationer, då dessa kan tillverkas på böjbara substrat. - Hur stor ström och spänning får man från en solcell?
- Spänning av solcellen beror på flera faktorer, så som vilken typ av solcell, temperatur och ljusintensitet. En solcell i kristallin kisel har en spänning på 0,55V (i skugga) till 0,6V i stark sol. Spänningen är oberoende av solcellens storlek.
Solcellens ström beror däremot av solcellens storlek. Ju större solcellen är desto högre ström får man. - Hur kan man då driva exempelvis ett kylskåp med ström från solceller om det är så låga strömmar och spänningar?
- Man serie- och parallellkopplar många solceller till en solcellpanel. På det sättet får man den ström som man önskar. För att få ännu mer spänning och mer ström kan man serie- och parallellkoppla solcellpaneler till större solcellsystm. Praktiskt taget finns inte någon övre gräns på hur många paneler kan man koppla ihop. Man har byggt solcellanläggningar av flera MW (megawatt), ännu större (flera hundra megawatt är på gång på flera ställen i världen.
- Vilken typ av spänning ger solceller/solpaneler?
- Solceller ger likspänning av några tiondels volt per cell. Kiselceller ger cirka 0,5-0,6V per cell (varierar något med belysningsintensiteten). Flera celler seriekopplas i en solpanel för att få högre spänning. Solpaneler avsedda för att ladda 12V batterier består av 36 seriekopplade solceller och spänningen är 20-22 volt under standard förhållande (1000W/m2 solljus och 25 grader Celsius). Detta har fördelen att spänningen sjunker inte under batteriets spänning vid nedsatt belysning (moln, skugga och liknande förhållande). Med andra ord solpanelen laddar batteriet även under molniga dagar, dock med låg ström.
- Kan solpaneler generera ström vid mulet väder?
- Svar , Ja men effekten sjunker kraftigt. Vid mycket moln är effekten bara några få procent av maxeffekten vid lättare moln fås det 5-10% av maxeffekt. Bilden nedan visar solpaneleffekten vid klar himmel respektive vid heltäckande moln.
- Generar solceller ström i skugga?
- Ja men effekten sjunker kraftigt (till 6-8% av maxeffekten).
I skugga sjunker solcellens effekt kraftigt. Bilden nedan visar effekten av en solcell vid klar himmel respektive i skugga (solpanelen är helt i skugga men solcellerna är vända mot himmelen, ska solpanelen vändas mot marken får det betraktas som natt och 0% elproduktion)
- Vad är partiellskuggning?
- En solpanel består av många seriekopplade solceller (36, 39, 72, 144 etc.). Varje solcell bidrar med sin del av ström och spänning. solcellerna utgör också ”kanalen/ledningen” som strömmen flyter igenom. När en solcell hamnar i skugga bidrar den, förstås, med liten ström och något minskad spänning. Denna egenskap tycks inte vara så allvarligt då alla övriga solceller bidrar med full effekt. Problemet är att kisels ledningsförmåga minskar kraftigt i skugga. solcellen som hamnat i skugga fungerar som en isolator och stryper strömmen som produceras i alla andra solceller. Låt inte någon del av solpanelen vara i skugga (i värsta fall kan 70-80% av effekten försvinna om endast 1-2 solceller hamnar i skugga).
- Generar solceller ström om den placeras bakom ett fönster?
- Ja, men stor del av effekten försvinner. glaset absorberar en del av solljuset och reflekterar del av ljuset bort från panelen. Om solen står snett i förhållande till fönstret blir båda absorption och reflektion av solstrålar större varför ännu mindre del kommer in till solpanelen.
Solcell-effekten sjunker med mer än 50% bakom glas. Bilden, nedan, visar en solcells effekt en solig dag i Norrköping direkt i solen samt då panelen är bakom ett tre-glas fönster. Solstrålar träffar panelen vinkelrätt i båda fallen. Vid snett infall av ljuset bakom glas blir effekten ännu lägre. I exemplet nedan har effekten sjunkit med 44%. Varje glas absorberar en del av solenergin och glasytan reflekterar delar av den. Tre-glasfönster har 6 ytor som reflekterar solljuset bort från panelen samt tre skikt glas som absorberar ljuset.
- Hur mycket el producerar solceller under dagens olika timmar?
- För att en solcellen generera maxeffekt måste den träffas av solstrålarna vinkelrätt hela tiden. Om ljuset träffar solcellen från sidan blir den projicerade ytan mindre. Exempelvis om du har en solpanel på 1m2 och ljuset faller från 60 graders vinkel (se bilden nedan) är det i själva verket 0,5 m2 ljus (med max intensitet) som träffar solpanelen och därmed blir produktionen från panelen halverad.
Nu är det så att allt ljus kommer inte direkt utan cirka 10% av ljuset kommer indirekt, först träffar ljuset partiklar i atmosfären och sedan sprids den vidare mot marken. Detta ljus kallas för diffust ljus (Som bekant kan vi sitta i skuggan och läsa en bok, det finns tillräckligt med ljus ändå). Det diffusa ljuset är cirka 10% under soliga timmar. Är det dimmigt i atmosfären blir andelen diffust ljus större och molniga dagar finns det bara diffust ljus. Således om solen skiner och ljuset träffar panelen med 60 graders infall blir den totala mängd solenergin som träffar solpanel-ytan 50% direkt och cirka 10% diffust, dvs. 60%, således producerar den 60% av sin max effekt.
Bilden nedan visar en solpanels el-produktion relativ dess maxvärde som inträffar klockan 12:00. Solpanelen är fixad i syd-läge. Dagen antas vara 12 timmar och det diffusa ljuset antas vara 10%, (direktljus 90%). De röda ifyllda cirklarna är experimentella mätvärden. Att dem uppmäta värdena visar högre värde än den beräknade (heldragen kurva) tyder på att det diffusa ljuset är högre än 10%.
- Hur ska solpanelerna monteras för att få maximal effekt?
- Solstrålningen når jorden dels direkt dels som diffust ljus (ljus som sprids av partiklar i atmosfären). Det diffusa ljuset är riktningsoberoende och når alla ytor (Du kan sitta i skuggan och läsa en bok utan att solljuset faller direkt på boken). Det direkta solljuset, som namnet säger, faller direkt från solen på en yta. För att få maximal ljus måste solstrålarna falla vinkelrätt mot panelytan.
- Om man inte kan placera sin solcell optimalt hur mycket sjunker effekten då?
- Bilden ovan visar att vid några graders (10-15 grader) avvikelse är förlusten försumbar. Bilden nedan visar ström-spänning karakteristika av en solcell. Det är först vid stora vinklar som förlusten blir stor. vid 30graders avvikelse är förlusten cirka 12%
Bilden ovan visar I-V kurvor vid olika vinklar för ljusinfall. Tilt-vinkeln (vinkel mot horisontella planet) är hela tiden 70 grader. - Kan man få ut mer av solcellen om man använder speglar?
-
Fördubbla din solpanels effekt med hjälp av en spegel
Uteffekten av en solcell är direkt proportionell mot det infallande ljusets intensitet. Genom att använda speglar kommer mera ljus att träffa solpanelen och ström och effekten ökar i proportion mot ljusstyrkan som träffar panelen. Om man skulle lyckas få dubbel så mycket ljus skina på solpanelen, får man mer än dubbel ström (det blir cirka 2,10-2,15 gånger mer ström. Om man skulle lyckas koncentrera ljuset 10 gånger (vilket är praktiskt svårt att uppnå med plana speglar) får man mer än 11 gånger mer ström. Den lilla extra över direkt proportionalitet beror på andra gradens excitation (second excitation). Det blir viss förlust om solpanelens temperatur ökas men i för hållande till hur mycket mera får man av extra ljus är temperaturförlusterna helt OK.
Placera en spegel enligt skissen nedan och fördubbla effekt och ström. Med flera speglar placerade så att ljuset reflekteras mot solpanelen får du ännu mer ut av solpanelen. Placera spegeln/speglarna nära panelen (det speglade ljuset divergerar och försvagas annars), se till att speglarna, i sig, inte skuggar solpanelen eller någon del av den under dagens ljusa timmar.
Figuren nedan visar ström-spänningskurvan av en 8W solcell med och utan spegel. Mätningen är gjord 2007-09-19, klockan 14:30 i Norrköping (klar himmel, lufttemperatur cirka 15 grader). Maxeffekten med användandet av en plan spegel är 14,6W (vid 13V och 1,12A), utan spegel under för övrigt samma förhållande är effekten 8,7W (vid 14,77V och 0,591A). Notera att denna solpanel ger drygt 9W under högsommar.
Bilden visar ström-spänning karakteristika för en 8W solpanel med och utan spegel. Med en planspegel ökar strömmen nästan till det dubbla och maxeffekten ökar från 8,7W till 14,6W. Mätningen är gjord en solig dag i september i Norrköping (2007-09-19, kl 14.30, lufttemperatur 15 grader Celsius)För att få koncentrerad ljus under större delen av dagen behövs det flera speglar så att var och en av dessa reflekterar maximalt ljus under dagens olika timmar. En spegel placerad i sydläge kan bidra några timmar mitt på dagen. Notera också att speglar reflekterar del av det diffusa ljuset också, detta innebär att även i molniga dagar får du något mera ström om en spegel används. Tänk på att partiell skuggning gäller det speglade ljuset också. Placera spegeln så att det reflekterade ljuset träffar hela solpanelen (med god marginal). Vidare, låt de direkta solstrålarna träffa solpanelen vinkelrätt och ”spegelljuset” komma snett. Optimera placeringen för ”mitt-på-dagen timmarna”, det är då som solen är starkast.
Skissen visar placeringen av spegeln i förhållande till solpanelen. Solstrålarna som träffar spegeln reflekteras mot panelen. Placera solpanel och spegel så att de direkta solstrålarna träffar panelen vinkelrätt, det får bli snett infall för dem reflekterade strålarna från spegeln.
Bilden nedan visar en stor solcellsanläggning (världens hittills största) som ska byggas i Australien. Här ska ljuset koncentreras 500 gånger med hjälp av speglar, solcellerna av mycket hög kvalitet sitter i tornet i mitten.
- Kan inte solpanelens höga spänningen batteriet?
- Nej, när ström tas ut ur solpanelen sjunker dess spänning till batteriets spänning, solpanelens ström är begränsad (långt under vad en 12V batteri av etta par 10Ah kan tåla). För laddning av batterier ska dock en laddningsregulator (överspänningsskydd) användas annars finns det risk att batteriet överladdas eller urladdas helt och förstörs.
- Hur mycket är solinstrålningen i Sverige? hur mycket får man ut av solceller?
- Det beror på hur man man placerar en yta som får solstrålarna. Om man håller ytan mot solen så att solstrålarna träffar denna yta vinkelrät och följer solen från morgon till kväll och från sommar till vinter får man störst instrållning på denna yta. Att göra en sådan anordning är möjligt och existerar runt om i världen. För svenska väderförhållanden rekommenderas, dock, inte solföljare. Vinsten i förhållande till vad det kostar i anskaffning och underhåll är mucket liten (cirka 28% förbättring, jämfört med fast montering). Du ska satsa på fast montering med att optimera för ditt behov. Behöver du el från solcellerna under hela året, då ska du montera med en ltning av 45 grader mot söder. Behöver du ström under sommaren, kan du minska denna vinkel (till 10-20 grader), behöver du ström under vinter ska du öka vinken till 70-80 grader. På länken nedan ser du solinstrålning för 45 grader (mot söder) och horisontell yta.
Som bekant säljs inte solceller per m
2 utan per watt. Du kan tolka data i denna rapport (se länken nedan) som effektiva soltimmar. Med effektiva soltimmar här menas antalet timmar per år som man har 1000W/m2 solinstrålning. Exempelvis i Göteborg har man 1100 kWh per m2 och år. Det blir samma effekt att anta att man har 1100 timmar sol av styrka 1000W/m2 per år. Med detta omräkning kan du lätt räkna hur mycket energi du får från din solcell per år. exempelvis om du har en 100W solpanel, som är monterad i Göteborgstrakten (45 grader mot söder) får du 100W x 1100 h= 110000 Wh = 110 kWh per år. I rapporten nedan finns det mer statistik från flera orter i Sverige, också månadsvis, du kan räkna hur mycket du får varje månad.
Hur mycket är solinstrålningen i Sverige, en rapport från Lunds Tekniska Högskola författat av Elisabeth Kjellsson - Jag har en liten stuga utan el, kan jag använda solceller för att värma den på vinter?
- Tyvärr nej, En förutsättning att få elektricitet från solen är att det finns sol. Under vinterhalvåret är för det första dagarna mycket korta och för det andra är det mycket grått och regn. Solceller är lämpliga för det ljusa halvåret här i Sverige och Norden.
- Kan man använda solceller till värme och matlagning?
- Nja, i princip går det men i praktiken blir det mycket dyrt och oekonomiskt.
Som exempel: ett fulladdat 100Ah batteri innehåller 1200Wh energi.
Detta räcker till att:
Lysa en 10W lampa i 120 timmar
eller
ett 12V kylskåp i gång i cirka 4 dygn
eller
en 12V vattenpump (200W) i 6 timmar
eller ha ett mindre TV (40W) i gång i 30 timmar.
eller
koka 10 liter vatten från 0 till 100 grader.
eller omvänt det gå lika mycket energi att driva ett 12V kylskåp i ett dygn som att koka 3 Liter vatten.
Så glöm värme, matlagning och varmvatten med solceller. - Vad är en solcell?
- Här får du läsa om solceller
-
Frågor om regulatorer
- Om jag har en regulator med bara en ingång för solcell, kan jag då montera flera solpaneler parallellt till samma ingång?, under förutsättning att regulatorn klarar av tillräckligt många ampere. Och vad händer om jag tex. monterar en 100 wattare parallelt med en 50 wattare ? går det eller kommer den mindre panelen att bromsa, så jag får ett snitt mellan 50 och 100 watt?
- Svar: Du kan parallellkoppla hur stora och hur små solpaneler som helst (bara de har samma nominell spänning alltså 12V solpaneler ska inte parallellkopplas med 24V solpaneler). Du förlorar inget med parallellkoppling utan det blir 150W i ditt fall. För seriekoppling å andra sidan är det flera villkor som måste vara uppfyllda annars kan det bli precis som du befarar att den sammanlagda strömmen kan, i värsta fall, bli mindre än vad en av solpanelerna ger.
- Jag vill att strömmen ska främst gå till att ladda batteriet, efter att batteriet är fulladdat vill jag att strömmen går till ett annat batteri eller till ett värmeelement hur göt jag?
- En modular power switch, MPS, kan användas som båda switch och regulator. Du
kopplar solpanelen till detta (behöver inte annan regulator), på utgångssidan har den ett
antal utgångar, du kopplar batteri1 till en utgång 1, batteri2 till utgång2 och din värme-elemet till
utgång3.
Du programmerar MPS så att den switchar från utgång1 till utgång 2 när batterispänning blir xxV. P.S.S med andra utgångar i tur och ordning. Väljer man MPS ihop med en modular control unit, MCU, kan man göra mer avancerade saker till exempel att när det blir mörk gör uppgift 2, eller att klockan xx gör si eller gör så osv. Läs mer på Phocos - Kan en apparat avsedd för 12V likspänning kopplas direkt till en solpanel med t.ex. 18V nominell spänning?
- Var försiktig med att ansluta apparater direkt till solpanelen. Om du exempelvis ansluter en glödlampa, 10W, 12V till en panel på 20W, brinner din lampa på direkten. Om du kopplar 10W lampan till en 10W panel går det bra och om du ansluter din 10W lampa till en 5W panel, lyser den knappast. Det är alltså strömmen som kan skada apparater inte spänningen ensamt. Anslut inte din utrustning direkt till panelen om du inte vet vad som kan hända.(Elmotorer, fläktar och liknande går oftast bra, På elmotorer kan stå spänning: "12-24V" då kan du ansluta utan problem.
- Frågor om dimensionering
- Frågor om dimensionering
- Rekommenderar ni solföljare, en anordning som följer solen så att solpanelerna får optimal vinkel mot solen, från morgon till kväll, sommar som vinter?
- Svar Nej, inte i Sverige eller nordeuropeiska väderförhållanden. Vinsten för svensk klimat blir endast 28%. Anledningen till detta är att cirka 50% av all ljus är diffust ljus i Sverige (moln, dimma, reflektion från snö etc.). Denna 50% är oberoende av hur solpanelen är orienterad i förhållande till solen. Andra 50% som är direkt ljus påverkar elproduktionen, den sammanlagda effekten blir endast 28%. I mycket soliga och torra platser (som Sahara) kan man få nästan en fördubbling av elproduktionen med hjälp av en solföljare.
Frågor om kylskåp
- Kan man använda solceller för att driva en kylbox?
- Kylboxar med så-kallade peltier element lämpar sig inte för solcelldrift. Dessa kräver 3-5A kontinuerlig drift.Det skulle kräva 240W solcellseffekt eller mer.
- Kan man änvända solceller till absorption kylskåp?
- Absroptionskylskåp är kylskåp utan kompressor, oftast används gasol för dessa typer av kylskåp. Dessa är energislukande och lämpar sig inte för solcelldrift. De brukar förbruka 200-300 g gas per dygn, i energi motsvarar dessa cirka 2000-3000 Wh.
- Är det att föredra 12V eller 230V kylskåp?
- Att omvandla spänning från 12V till 230V är behäftad förluster (5-6% till 20%, beroende på din växelriktare), av den anledningen är det att föredra 12V. Å andra sidan 12V kylskåp är mycket dyrare. En annan fördel av 12V är att dessa är välisolerade och förbrukar ytterst litet.
- Mer om kylskåp:
- Köp ett kylskåp med kompressor och låg förbrukning om det är 230V ska det vara märkt A+ eller A++ (ska inte förbruka mer än 150-180 kWh per år). det är givetvis bättre med 12V. 230V kylskåp kan krångla vid starten då kompressorer kräver, momentant, mycket mer ström och om din växelriktare inte orkar ge så mycket ström blir det problem. Kylskåps förbrukning beror starkt om omgivningstemperaturen, hur mycket ny mat och dryck lägger man i varje dag, hur ofta öppnar man kylskåpet osv. Ha bra ventilation på baksidan av kylskåpet, det minskar förbrukningen reellt, en liten fläkt som blåser på gallret hjälper också att minska energiförbrukningen (inberäknat att fläkten förbrukar själv energi, det ska vara fläkt på några Watt och inte allt för stor).
- Frågor om dimensionering
- Frågor om dimensionering
- Frågor om dimensionering