Sol-EL På frammarch.

En presentation över ämnet: "Sol-EL På frammarch."— Presentationens avskrift:

1 Sol-EL På frammarch

2 Elnätsföretagen Innan elproducerande utrustning installeras ska det lokala elnätsföretaget kontaktas. Elnätsföretagen avgör om utrustningen får anslutas till nätet. Elnätsföretagen vill att koll på eventuell bakspänning ut på nätet.

3 Fakta solel Effekt 120-150 Wp/m2 Verkningsgrad 7-15%
Elproduktion kWh/m2 och år Systemkostnad kr/m2 Investeringsstöd - Ja till och med 2016 eller tills kassan är slut. Livslängd år Garantitid

4 Investeringsstöd 2009 infördes ett statligt stöd för installation av nätanslutna solcellsanläggningar. Stödnivån från och med den 1 januari 2015 är maximalt 30 procent till företag och högst 20 procent till övriga. Stödnivån är idag maximalt 35 procent av investeringskostnaden och maximalt kr exkl moms per installerad kilowatt toppeffekt. Taket för stöd är idag 1,2 miljoner kronor per solcellssystem.  Installationen ska vara slutförd senast 31 december 2016. Från och med 1 januari 2015 kan man få skattereduktion för överskotts el som matas in på elnätet. Skattereduktionen du har möjlighet att få är 60 öre per kilowattimme (kWh) för all el som matas in till elnätet, dock max kronor per år.

5 Föreskrifter och standarder
ELSÄK-FS 2008:1 hur elektriska starkströmsanläggningar ska vara utförda, ändrad genom ELSÄK-FS 2010:1 ELSÄK-FS 2008:3 innehavarens kontroll av elektriska starkströmsanläggningar och elektriska anordningar, ändrad genom ELSÄK-FS 2010:3 ELSÄK-FS 2006:1 elsäkerhet vid arbete i yrkesmässig verksamhet

6 Föreskrifter och standarder
Anslutning av mindre produktionsanläggningar till elnätet AMP (Svensk Energi) SS Elinstallationsreglerna bl a Del 712 och 551 SS Vägledning för anslutning, mätning, placering och montage av el- och teleinstallationer. mm

7 Krav De ska vara CE-märkta
Ansvarig för produkten intygar att den uppfyller de krav som ställs på säkerhet och EMC. Det ska finnas installations- och bruksanvisningar på svenska. Installationen är behörighetskrävande. Elnätsföretaget avgör om det ska vara uttagsabonnemang eller inmatningsabonnemang eller en kombination. Bygglov

8 Uppbyggnad av ett solcellssystem
Växelriktare Elmätare in/ut Kopplingslåda DC 132 Elnätet 1/0 1/0 AC 132 DC-brytare AC-brytare Solcellsmodul Last Elcentral En nätansluten solcellsanläggning kallas även för photovoltaisk (PV) anläggning

9 Solcellsmoduler Modulerna består av ett antal (vanligen 36st) seriekopplade solceller. Dessa är placerade mellan glas på framsidan och tedlar (teflonduk) på baksidan. Solcellsmodul

10 Solcellsmoduler I solcellen omvandlas, solljusets energibärare, fotonerna direkt till elektrisk energi. 10 -15% av solstrålarnas energiinnehåll blir elenergi

11 Solcellsmoduler Den vanligaste solcellen är tillverkad av en några tiondels mm tunn platta av kisel (Si). Tjockleken styrs av tillverkningsprocessen, man strävar efter att minska mängden kisel. Tillgången på kisel är en flaskhals. Kislet genomgår en dyrbar förädling. Solcellsindustrin har försörjts med kisel från halvledarindustrin. Man tar rester av kisel från denna industri då kravet är mindre för solcellstillverkningen.

12 Solcellsmoduler Solcellsmoduler baserade på kiselskivor dominerar marknaden. Kiselatomen har fyra elektroner i sitt yttersta skal (valenselektroner) Innebär att atomen kan dela elektroner med fyra andra atomer. Kisel är en dålig ledare, elektronerna är fast bundna till sin atom. Si Si Si Si Si Si Si Si Si

13 Solcellsmoduler Si Si Si Si P Si För att kunna använda kisel i el-sammanhang dopas materialet med ett annat grundämne. Dopar vi med en atom med fem valenselektroner ( t ex fosfor) får vi en elektron över som är mindre bunden. Ledningsförmågan ökar med lösa negativa laddningsbärare (n-dopad) Dopar vi med en atom med tre valenselektroner ( t ex bor) får vi brist på en elektron, det uppstår hål. Ledningsförmågan ökar med positiva laddningsbärare, hål. (p-dopad) Si Si Si Si Si Si Si B Si Hål Si Si Si

14 Solcellsmoduler Solcellens uppbyggnad
Framkontakten består av ett kontaktnät. Nätet ska samla in laddningar på ovansidan men samtidigt släppa igenom fotonerna till kiselkristallen. Sen finns n-kisel och p-kisel. Bakkontakten består av heltäckande metallskikt som samlar upp laddningar från undersidan. Lasten kopplas mellan fram- och bakkontakten. Framkontakt n-kisel p-kisel Bakkontakt

15 Solcellsmoduler Kiselatomens valenselektroner ligger i det så kallade valensbandet. Tillförs de tillräckligt med energi kan elektronerna lyftas upp en nivå till det sk ledningsbandet Ledningsband Si Valensband Bandgap

16 Solcellsmoduler Energin att flytta en elektron i kisel från valensbandet till ledningsbandet är 1,1 eV (elektronvolt). Denna energi har fotoner med väglängden 1100 nm. Ca 23% av solljusets fotoner ligger över denna energinivå. Ledningsband Si Valensband Bandgap

17 Solcellsmoduler De elektroner som flyttats från valensbandet till ledningsbandet samlas på ovansidan av solcellen, alltså i kontaktnätet. De hål som uppstår samlas på undersidan av cellen i det sk metallskiktet. Framkontakt n-kisel p-kisel Bakkontakt

18 Solcellsmoduler I tandemceller placeras solceller av olika halvledarmaterial ovanpå varandra. Den under har lägre bandgap och fångar upp fotoner med lägre energi. Lagren består uppifrån och ner av indiumgalliumfosfid (InGaP),  galliumarsenid (GaAs) och   indiumgalliumarsenid (InGaAs).

19 Solcellsmoduler En cell ger ca 0,5 V.
För att skapa användbar spänning så seriekopplas 33 eller 36 celler till 12 V- moduler. (24 V eller 48 V) I tomgång ger en modul ca 20 V. Vid belastning ca 15 V, vilket är bra nivå för laddning av 12 V batteri. Strömstyrka 0-3,5 A. Effekt 1 W

20 Solcellsmoduler IV-kurva Bilden visar karakteristiska värden för en solcellsmodul. UOC (open circuit voltage) spänningen vid tomgång är nästan oberoende av strålningen. ISC (short circuit current) är direkt beroende av strålningen. Blir solcellerna för varma sjunker effektiviteten. Bör inte överstiga 60˚C. A 1000 W/m2 I SC R OPT I mp Pmax 500 W/m2 Om vi kortsluter en cell ökar strömmen obetydligt men ett helt system så blir summa ström stor, än värre om det finns batteri med i systemet. Finns det batteri så är det viktigt att backdioder finns inkopplade, annars kommer batteriet att laddas ur när cellen inte producerar. V Ump UOC

21 Solcellsmoduler Om en cells funktion sätts ur spel, t ex genom skuggning så begränsas hela modulen. Om flera moduler är seriekopplade och en är något skuggad så begränsar den strömmen genom alla moduler. Med hjälp av sk bypassdioder kan ström ledas förbi den begränsande punkten.

22 Solcellsmoduler Önskad toppeffekt fås genom sammankoppling av flera moduler. Rad med seriekopplade moduler kallas sträng. En solcellsgenerator består av ett antal parallellkopplade strängar. Det är växelsriktarens inspänningsområde som bestämmer vilken arbetsspänning och därmed modulernas sammankoppling.

23 Sammankoppling Solcellsmodulerna går inte att stänga av på annat sätt än att utestänga ljuset. Fabrikat av moduler har olika sätt att säkerställa personsäkerheten. Multikontakter är ett bra alternativ. Presenning är ett alternativ. Koppling eller losskoppling ska ske belastningslöst.

24 Sammankoppling Om det är mer än en sträng i systemet, kopplas dessa samman i kopplingslåda. (Arraybox) Innehållande överspänningsskydd, spärrdiod och säkringar. Spärrdiod förhindrar att strängar sänkts pga fel i annan sträng. Det finns boxar som ger ut ca 0 V vid tomgång, detta gör det säkrare efter boxen.

25 Sammankoppling Om spärrdioder används ska dess märkspärrspänning vara 2 x UOC STC (labvärde)

26 Sammankoppling Ledningssystem ska tåla den yttre påverkan som det förväntas utsättas för,… Dubbelisolerad, UV-tålig och vädertålig i utsatta lägen. Ej röd, blå, grön, gul eller brun. Vit till plus, och svart till minus rekommenderas.

27 Sammankoppling DC-säkerhetsbrytare för solcellssystem. 4-polig, 1-strängs, 25A, 1000V, likström (DC). DC-brytare används för att kunna bryta bort likströmsdelen vid service på växelriktaren. Placeras nära växelriktaren. säger lastfrånskiljare. ? OBS: Säkerhetsbrytaren får inte användas för start och stopp av systemet. Får endast användas när ingen ström går genom systemet En elkopplare som kan sluta och bryta ström (last), samt är konstruerad för att frånskilja för säkert arbete.

28 Sammankoppling Solcellsomriktaren/växelsriktaren.
Hackar upp DC till en nätstyrd frekvens. Innan nät filtreras den för att minska övertoner för att få en så ren sinusform som möjligt. Många har en trafo på utgången Hjälper till med filteringen Ger galvanisk isolation mellan DC-sidan och AC-sidan Ger en sämre verkningsgrad Vid tillslag av en växelriktare bör man först sluta på DC-sidan och därefter på AC-sidan. Vid frånkoppling av växelriktare slås AC-brytaren av först, därefter DC-brytaren

29 Sammankoppling Växelriktare har en funktion som hela tiden försöker maximera effekten, funktionen kallas maximum power point tracker (MPPT) Vid nätbortfall är det viktigt att inte solcellsystemet fortsätter att mata ut på nätet, så kallad ö-drift. I stort sett alla är försedda med denna funktion. (ENS-funktion). CE-märkningen kräver att utrustningen följer relevanta EMC-standarder. Exempel: Vara energi

30 Sammankoppling AC-brytare krävs för att frikoppla växelriktaren från elnätet vid service och underhåll. Nätkoncessionsägaren skall alltid ha möjlighet att slå ifrån anläggningen. Brytaren placeras bredvid eller i närheten av växelriktaren för att göra det enklare att frånskilja växelriktaren. OBS: Säkerhetsbrytaren får inte användas för start och stopp av systemet. Får endast användas när ingen ström går genom systemet En frånskiljare får bara manövreras i strömlöst tillstånd, alltså utan last. I öppet läge medger den en säker anläggning att arbeta på

31 Sammankoppling De flesta växelriktare registrerar AC-produktionen brukar det ändå installeras elmätare. Om anläggningen innehåller flera växelriktare registrerar elmätaren den totala. De flesta elmätare har möjlighet till fjärravläsning. Elmätare finns för både 1-fas och 3-fas.

32 Sammankoppling Inkopplingen av solcellsgenererad el i de tyska projekten görs efter en mätare som endast har funktionen att registrera produktionen innan den matas ut till det allmänna elnätet. Ägaren av anläggningen får idag runt 30 eurocent per kWh för solelen i statligt bidrag. Den elmätare som registrerar förbrukning av el hanteras på vanligt sätt.

33 Sammankoppling I USA har majoriteten av delstaterna godkänt nettomätning av el. Det innebär ingen direkt statlig subvention, men i praktiken betyder det att man får sälja el till nätet till samma pris som man betalar vid förbrukning och man kan på så vis använda elnätet som ett energilager.

34 Sammankoppling Skattereduktion från 1 januari 2015
Från och med 1 januari 2015 kan man få skattereduktion för överskotts el som matas in på elnätet. Vem kan få stöd till solceller? Stödet ges till alla typer av aktörer, både företag och offentliga organisationer samt privatpersoner. Vilka typer av system omfattas av stödet? Stödet omfattar installation av alla typer av nätanslutna solcellssystem och solel/solvärmehybridsystem. Installationen ska vara slutförd senast 31 december 2016. Vid anslutning av en solcellsanläggning till nätet måste det anmälas till nätägaren. De flesta elbolagen tar ut en avgift för anslutningen. T ex tar Fortum ut en årsavgift för denna typ av anslutning på cirka 250 kronor, trots att de inte är villiga att köpa överskottet av el (dec 2010).

35 Sammankoppling Alla kopplingslådor ska förses med en varselmärkning som anger att materialen i lådorna kan vara spänningsförande trots att de är frånskilda från solcellsomriktaren.