Solcellsanläggning bit96

Omlödning av anslutning

Solcellsanläggning i Säffle påbörjad under 2012 på 9,66 kW från 42 stycken paneler med en maxeffekt 230 W.

Anläggningen består av två slingor med 21 stycken solpaneler i varje. Solcellspanelerna är kopplade via en strömbrytare för varje slinga till en DC/AC omvandlare som också fördelar effekten mellan eget nät och försäljning till elleverantören. Inget batteri används.

Solcellspaneler:

• Typ: PVE-P6
• Ytstorlek: 1,650 x 0,991 meter
• Tjocklek: 45 mm
• Vikt: 19,5 kg
• Maximal effekt: 230 W (max 37,17 V ; 8,31 A vid E=1000 W/m²)
• Maxeffekt per ytenhet: 141 W/m²
• Pris: 2470 SEK/panel (10,74 SEK/W, normalpris 30 SEK/W, år 2011)

Inköp:

• Inverter från Alma Solarshop i Luxemburg för cirka 23 000 SEK med frakt (länk)
• Takskenor från lokal plåtslagare
• Klämmor och kabel från Storbrittanien
• Kontakter (TYCO) och DC-brytare via eBay

Projektet

Förvarade solpaneler

Specifikation cirka 30 V och 8 A

42 stycken solcellspaneler köptes in för 100 000 SEK + frakt på 3750 SEK. Dessa kopplades först som två slingor på 24 + 18 solpaneler men kopplades senare om till 21 + 21 stycken solpaneler i varje slinga för jämnare elektriska egenskaper.

Galvad plåt 1 mm tjock klipptes i 2 m långa remsor och bockades i S-liknande profil. Profilhöjd ca 50 mm

S-profil

Skenorna kostade knappt 3000 SEK vilket skall jämföras med 15 000 SEK + takfästen för en okänd kostnad. Behöver dock kompletteras med skruv och klämmor.

Vanliga vingmuttrar som är galvade löser problemet för cirka 250 SEK för ett 200-pack.

Efter att skenorna märkts upp mot plåttaket borrades hål:

Borrning i skena

Gradning av hål som genomfördes i slutet på 2012 när frosten hade kommit. Panelerna monterades på verkstadens solsida, där var det torrt och varmt.

Avgradning

Inga grader kvar som kan förstöra gummitätning eller repa plåttaket.

Gradfria hål i skena

Skenorna skall skruvas i plåttaket och det skall vara tätning mellan plåtskenan och plåttaket. Gummiduk inköptes hos Biltema för 40 SEK/styck.

Gummiduk Biltema, artikel 60-240

Gummiduken klipptes i remsor och hål gjordes.

Håltagning i gummiduk

Självborrande överlappsskruv, skruvdragare med magnetisk skruvhylsa och en hel del mätande och skenorna kommer på plats.

En hembyggd vinsch till byggställningen gjorde det lätt att hissa upp solpanelerna.

Hembyggd vinsch

En panel 4 meters höjd över mark. Längst ner på panelen har jag lagt i en trälist för att lyftstropparna inte skall glida ihop.

Panellyft med trälist

Här syns skenornas profil. Den övre delen på skenan har en extra bockad kant för att styva upp den. Panelerna ställdes upp mot solen så att jag kan mäta om dom funkar.

Åskådlig skenprofil

Fäste i närbild.

Skenprofil och fastsättning i närbild

Panelerna har färdigmonterade Tyco-kontakter. På eBay fann jag lösa Tyco-kontakter för cirka 20 SEK/styck och jag köpte 4 honor och 4 hanar. Som skall användas för att kunna koppla i kablarna som skall dras ner till invertern senare.

Tyco-kontakter

Alla paneler mättes elektriskt innan de sattes upp. Nån panel sattes upp i solnedgången då solen började försvinna bakom trädhorisonten. Trots det visade den panelen cirka 25 V. Panelerna verkar snabbt verkar komma upp i spänning även vid lite ljus. Invertern justerar strömmuttaget upp och ner för att hitta bästa förhållande mellan spänning och ström för maximal effekt.

Multimeter visar 37,79 V DC

Klammorna köptes från Storbritannien och för varje panel som sattes upp borrades allt eftersom passande hål i skenorna. Klammorna fästes med insexskruv M8x45 och M8 vingmutter. Vingmuttern passade bra under skenan och tack vara den bockade kanten snurrade den inte runt. Tips: Märk insexnyckeln med t.ex vit tejp så att den syns i gräset.

Klämmor

Första panelen på plats. Träklossar används för att kunna dra åt klammern tillfälligt så att panelen förhindras från att kana ner.

Träkloss förhindrar kaning

De sex första panelerna på plats och ihopkopplade med varann.

Ihopkopplade solpaneler

Panelerna väger endast 19,5 kg så placering går lätt. Här är högra takhalvan påbörjad. Tyvärr blev bilden lite suddig.

Högra takhalvan påbörjad

På högra takhalvan skall det bli totalt 24 paneler fram till takstegen. Det skall upp ytterligare en kolumn med skenor här.

Högra takhalvan

Strax till höger om takstegen har nockplåten tagits bort och några hål borrats in till vinden. Fyra VP-flexrör skall leda ner kablarna, en kabel i varje rör. Jag kopplar panelerna i två serie-slingor, 18 stycken till vänster om stegen och 24 stycken till höger.

VP-flexrör under nockplåten

Invertern från Luxemburg har anlänt i sin förpackning med en vikt på 40 kg plus rejält emballage.

Inverter i sin förpackning

Invertern är en KACO Powador 12.0 TL3. Den har två stycken "Maximum power point tracking" (MPPT) vilket passar bra för de två slingorna. En slinga skall ligga på mellan 200 - 800 volt. Dock krävs minst 250 V för att den skall starta. Max effekt in är 12 kW och maximalt 10 kVA ut i form av 3-fas, 3 x 230 V, 3 x 14,5 A. Verkningsgraden är cirka 98%.

På bilden syns upphängningsplåten samt en liten 300 W 12V/230V-inverter som lagts ut bredvid som jämförelse.

Inverter 12 kW i förpackning och 300 W 12V/230V

Skärmdump av aktuell produktion 2013-03-07 från inverterns inbyggda webbserver.

Aktuell produktion 10:29

Inga batterier används utan all producerad effekt matas direkt ut på det egna elnätet. Effekt som ej förbrukas i eget nät matas automatiskt vidare ut på Fortums elnät.

Fortum har satt upp en ny elmätare som mäter inmatad och utmatad effekt separat. Mätningen sker per timme, man kan gå in på Fortums hemsida och logga in samt se timme för timme vad som hänt. Fortum släpar dock efter några dagar med sin uppdatering.

Man kan säga att det är bättre att förbruka energin när den tillverkas. Alltså ser man till att köra tvätt, diskmaskin, dammsugare, spis, vedklyv, svets, poolvärmare mm mitt på dagen när solen lyser som mest. Eftersom Fortums energi säljs för cirka 1,50 SEK/kWh och Fortum köper energi för cirka 0,30 SEK/kWh så är det mer ekonomiskt lönsamt att förbruka sin egen energi själv än att sälja den. Båda priserna är dock rörliga, men förhållandet är ungefär så som angivits. Exempel på priset är juli 2012 cirka 0,17 SEK, augusti-oktober steg från 0,24 till 0,32 SEK, november 0,31 SEK, december 0,40 SEK samt i januari 2013 0,38 SEK.

Det finns dock inget hinder att man bygger en egen batteribank och laddar den med en vanlig 230 volts batteriladdare medan solen lyser.

Går det att tjäna in kostnaden för investeringen ..?

Vid ett tillfälle noterades att Öresundskraft betalar bra för solel.

oresundskraft.se/../producera-din-egen-el/hur-mycket-faar-jag-betalt

"Ersättning 1 kr/kWh. Avräkning av överskottet som matas in på elnätet sker månadsvis. Utbetalning sker kalenderårsvis i efterskott".

Anläggningen betalar sig på mellan cirka 6 - 14 år beroende på producerad elenergi, elpriser, och bidrag. Bidrag har sökts för länge sedan men inget besked har inkommit.

Räknar med att använda energi sommaren 2013 i en ny poolvärmare. Då strömmen blir "gratis", men vilket självklart minskar mängden som kan säljas till Fortum.

Framöver kommer även cirka 20 m² solfångare sättas upp för varmvatten. Verkningsgraden är okänd.

Solcellerna har en verkningsgrad på cirka 14%, invertern på cirka 98%. Luft-vatten-värmepumpen till poolen har en Coefficient Of Performance (COP) på kanske 4. Det hamnar på cirka 50% totalt. Alltså, av solens cirka 1000 W/m² får man ut cirka 500 W i poolvattnet. Om man nu kan räkna så.

Inga siffror på solfångarena för vatten, men det går ju att ta fram. Men det bör vara på i alla fall 50%.

Fler byggbilder. Här kommer de fyra kablarna in på vinden. Flex-rören på höger sida kommer att byggas in i en isolerad vägg. Därför är rören inte heldragna hela vägen. Om rören skulle gå från varmt ut till kallt kommer det att rinna kondensvatten tillbaka ner i rören.

Elintag från taknock

Två DC-brytare, en för varje slinga. Det var dock svårt att finna brytare för 1000 V i Sverige till vettiga priser. Ett företag sålde någon brytare för cirka 3000 SEK vilket är alldeles för dyrt. Dessa hittades på eBay i Storbrittanien för cirka 1200 SEK, för två stycken inklusive frakt. Framöver skall det även monteras skydd och kanaler över kablarna.

DC-brytare och inverter

Inverterns undersidan. Det finns 4 par DC-ingångar, men de är parallellkopplade två och två och går till var sin MPPT. Det möjliggör fyra slingor med paneler, men två slingor som parallellkopplas måste vara exakt lika. I detta fall finns två slingor så de ansluts till var sin MPPT. Den grå kabeln är en Ethernet-kabel, och den stora svarta kabeln är av typen 5G10. I mitten finns en anslutning för USB. Där sätter man en USB-sticka med uppdateringsfiler eller för att spara loggar. Det går även att ansluta en kabel för RS-485 och lite annat.

Det finns fundering på att använda uttaget för RS-485 framöver i ett projekt. Där kan man få ut alla data som rader med ASCII-text, en rad per sekund, likt GPS-meddelanden, om jag förstått det rätt. En mikrokontroller av typen PIC tar emot och presenterar information på en liten display monterad i köket eller liknande.

Inverterns anslutningar

Närbild på inverterns display som uppdateras en gång per sekund. Kortet är tage när 7:an slår om till 6:a. Det går att bläddra fram en massa uppgifter både i tabellform och kurvdiagram på denna display.

Inverterns manöverpanel

2013-03-08 i Säffle såg det ut att bli en solig och klar dag. Återstår att se om det toppar 7.11 kW i toppeffekt respektive 31,77 kWh i dagsproduktion som uppnådes för några dagar sedan, dock inte på samma dag.

Inverterstatus 09:43

Det var lite fjädermoln den 8:e mars och en aning vitt på himlen mitt på dagen så tyvärr blev toppvärdet endast 6,6 kW. Men total produktion blev 36,49 kWh vilket är rekord hittils.

Inverterstatus 18:40

Snö

2013-03-13 Täcktes solpanelerna av cirka 3 cm snö. Spänningen låg trots det på cirka 500 - 600 V per slinga, alltså cirka 25 V per panel. Men strömuttaget, och därmed effekten var väldigt låg och låg på cirka 100 - 200 W, när det normalt brukar vara 1-2 kW.

Cirka klockan 14:00 hade mer än hälften av snön försvunnit och solen lyste och effekten var cirka 3 kW. Maximal effekt på cirka 5 kW nåddes runt kl 15:30.

Överspänning

2013-03-10 06:50 startade invertern med några 10-tals watt. Sedan gick spänningen över bortåt 900 V. Men det borde ligga på 24 paneler x 30 volt/panel = 720 volt, vilket ligger under de 800 V som MPPT:n vill jobba med (250 - 800 V). Med obelastade paneler blir spänningen 24 paneler x 37.17 V öppenkrets = 892 V. Invertern skall dock klara 1000 V. MPPT jobbar långsammare med att reglera upp strömuttaget än vad skyddskretsarna accepterar.

Det var bara att stänga av allt och klättra upp på taket och koppla om. Två paneler plockades bort för att komma åt. Vid kontroll av skruvar mm så fanns ingen rost, ingen oxid, allt såg bra ut. Istället för två slingor på 24 respektive 18 solpaneler omkopplades detta till 21 + 21 stycken paneler.

13:30 var allt klart och återmonterat och invertern startade upp som den skulle. Efter några minuter var den upp i cirka 6,80 kW.

Omlödning av anslutning

Omvandlarproblem

Den 20:e mars 2013 låg det cirka 5 cm snö på panelerna. Under eftermiddagen var det mesta borta men invertern vägrade producera. Avstängning och omstarta hjälpte inte, den bara varnade för hög spänning och kopplade ner i "protective shutdown". Efter skriftväxling med KACO så blev beskedet att uppgradera programvaran. Strax därefter började den omvandla el igen.

Webbservern i omvandlaren låser sig emellanåt och vägrar svara resten av den dagen tills den startar om sig själv varjemorgon. Detta är tydligen ett känt problem som diskuteras på ett (tyskt?) forum. Omvandlaren fungerar ändå och producerar. Tillverkaren KACO skall vara på gång med ytterligare en programuppdatering framöver.

Polariteter

Plus-kontakt från panel skall till minus-kontakt på matarkabeln, som är plusmärkt, och förses med minusmärkt pluskontakt, eftersom TYCO-standard tillåter att båda han- och honkontakter kan vara plus- minus- eller ickemärkta. Samt att hankontakter har hon-hylsor till skillnad från honkontakterna som har han-stift.

Effektprioritet

Invertern kan användas så att t.ex börvärdet för termostaten i en varmvattenberedare höjs när det är överskott på egen elenergi medan när man är tvungen att köpa el så sänks börvärdet. Funktionen i invertern som har en liknande funktion heter "Priwatt". Där kan man ange en lägsta effektgräns, väntetid, gångtid mm så att ett relä drar när invertern producerar tillräckligt med effekt.

Energiproduktion

Total produktion för mars 2013 är 924 kWh (minus bortfall på 3 dagar). Till och med den 4:e april har 1119 kWh producerats varav 787 kWh har förbrukats och 332 kwh har sålts. Sedan den 23:e mars har en dagsproduktion på cirka 42 - 48 kWh åstadkommits. Vid bortresa går cirka 50-60% av energin till nätbolaget. Vid hemmavistelse under dagtid och vid körning diskmaskin, tvättmaskin samt en byggfläkt (3-fas, 2,5 kW) i ett kallt garage som är under uppbyggnad så går det åt cirka 60-80% för egen konsumtion.

Externa länkar

• EF: Solcellsanläggning 9.66 kW, 42 st paneler, i drift
• kaco-newenergy.de: Om Powador 12.0 TL3
• kaco-newenergy.de: Instruction Manual Powador 10.0 - 18.0 TL3 (5,66 MB pdf)
• energimarknadsinspektionen.se: Bygga och ansluta elledning / Icke koncessionspliktiga nät (IKN)
• byggahus.se: solceller, hur fungerar det med snön på vintern??? (2013-01-15)
• omron.se: KP100L – solcellsomriktare, trefas, 10 kW, 850 V
• alma-solarshop.de: Solarpanels zwischen 200-280W zum besten Preis - ALMA SHOP, solcellspaneler CSG 250 POLY för 172 EUR/styck, 0,69 EUR/W (2013-04-17)
• cam.ac.uk: Ch 6 Page 38: Sustainable Energy - without the hot air | David MacKay
• EF: 7 kW solcellsanläggning i drift!!! (steppen7 2011-05-19)