Om prisutvecklingen på effektoptimerare fortsätter som den har gjort kommer det vara standard att ha effektoptimerare i varje solcellssystem i framtiden. Även solcellsmoduler med inbyggda effektoptimerare blir allt mer vanligt men priset är idag alldeles för högt för att vara konkurrenskraftigt. Ingen vet vad den data som sparas i loggningssystemet kan ha för värde i framtiden då smarta system kanske kan dra nytta av dessa produktionsdata i
7
SLUTSATSER
Examensarbetets syfte var att jämföra elproduktionen hos den effektoptimerade
solcellsanläggningen på Gillberga gård med simuleringar av detta system, med och utan effektoptimerare samt hur väl de simulerade värdena stämmer överens med verkliga data. Utöver detta även undersöka vilka för- och nackdelar som finns i ett effektoptimerat solcellssystem med avseende på elproduktion, säkerhet, underhåll och lönsamhet. Resultatet från simuleringar med standardinställningar för systemförluster ökade
elproduktionen genom implementering av effektoptimerare på Gillberga gård med ca 2,3%. Som slutsats utifrån resultaten från båda simuleringsprogrammen kan man inte förvänta sig att sin solcellsanläggning kommer producera lika mycket som programmen estimerar. Då simuleringar i både Aurora och SiteDesiger gav 7–15% högre elproduktion jämfört med den verkliga producerade solelen vid Gillberga gård. De simulerade resultatens avvikelse från verkligheten och varandra beror främst på hur systemförlust inställningarna valdes samt de olika programmens väderdata och instrålningsmodeller. Simuleringarna visade även att det inte blev någon märkbar skillnad i elproduktion oavsett hur man konfigurerade
effektoptimerarna, på modulnivå eller i par.
När det kommer till säkerhet och underhåll blir det både säkrare och enklare med
effektoptimerare. Den individuella övervakningen och loggningssystemet som kommer med effektoptimerarna ger möjlighet till enklare underhåll, snabbare felsökning och
skuggningsanalys i anläggningen. Säkerheten ökas med den inbyggd ”SafeDC off switch” som sitter i effektoptimerarna, där möjligheten att sänka individuella solcellsmoduler i
anläggningen till en ofarlig spänningsnivå på 1 V.
Från ett rent ekonomiskt perspektiv där snabbaste möjliga återbetalningstid är målet är slutsatsen om effektoptimerare att det inte är lönsamt oavsett hur de konfigureras. Vid Gillberga gård stod effektoptimerarna för ca 11% av den totala investeringskostnaden. Återbetalningstiden för samma pris för producerad el med effektoptimerare ökade den med upp till ca 10%, beroende på hur effektoptimerarna var konfigurerade och vilket värde den producerade solelen hade. Det finns inte någon specifik anläggningsstorlek där
effektoptimerare är mest lönsamt, då kostnadsförhållandet mellan optimerare och
solcellsmoduler är linjärt. Istället ska anläggningens skuggning och utformning studeras för att avgöra om systemet har goda förutsättningar för implementering av effektoptimerare.
Fördelar med effektoptimerare
• Potentiell ökning av elproduktion jämfört med ett system utan effektoptimerare, beroende på hur mycket och vilken typ av skuggning som solcellssystemet utsätts för. • Eventuella produktionsskillnader, ”mismatch” mellan individuella solcellsmoduler
begränsar inte elproduktionen av andra solcellsmoduler.
• Flexibilitet i stränguppbyggnaden där möjlighet ges att blanda av olika typer och fabrikat av solcellsmoduler samt att orientera solcellsmodulerna i olika lutningar och väderstreck.
• Individuell montering samt loggningssystem ger möjlighet till enklare underhåll, snabbare felsökning och skuggningsanalys i anläggningen.
• Högre säkerhet med inbyggd ”SafeDC off switch” där möjligheten finns att sänka individuella solcellsmoduler i anläggningen till en ofarlig nivå vid service, brand eller olyckor.
• Lång garantitid 25 år från leverantören SolarEdge. Nackdelar med effektoptimerare
• Högre investeringskostnad, ca 11% vid anläggningen vid Gillberga gård.
• Lägre tillförlitlighet då fler komponenter introduceras till system samt dubbelt så många kontakter som kan glappa och kan gå sönder.
• Inte all typ skuggning på effektoptimerade solcellsmoduler ger en ökad elproduktionen jämfört med ett system utan effektoptimerare.
Angående hållbar utveckling är effektoptimerare ett steg i rätt riktning. Då mer kapital pumpas in i solcellsbrunchen kommer effektoptimerare att bli billigare och mer effektiva. Genom detta kommer framtida solcellsanläggningar generera mer el, vara säkrare och valet av effektoptimerare kan motiveras ytterligare. En ytterligare aspekt i hållbar utveckling är loggningssystemet, där elförbrukning och elproduktion visualiseras på ett användarvänligt sätt. Genom att flera människor har tillgång till detta kommer observerade el vanor, trender och skillnader påverka hur vi använder el, hur mycket el vi använder och när på dygnet man använder elen. Effektoptimerade solcellssystem är en nödvändig komponent för att
8
FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE
Förhoppningsvis har denna rapport väckt ett intresse för effektoptimering i
solcellsanläggningar, och vilken stor påverkan denna teknik har på framtida solcellssystem. Solcellsbranschen är under konstant utveckling och forskningen resulterar i konstant ökade verkningsgrader, sjunkande priser och smarta inbyggda system.
Det kan även vara intressant att:
• Undersöka varför effektoptimerarna gör sönder och vilka de vanligaste problemen är. • Jämföra olika märken och modeller av effektoptimerare.
• Utföra en djupare analys på förluster i solcellsanläggningar för att få mer exakta resultat.
• Utvärdera möjligheten att endast sätta effektoptimerare på de moduler som blir utsatta för skuggning och vilken ekonomisk besparing detta skulle medföra. • Utvärdera vilka simuleringsmotorer, instrålningsmodeller och väderdatablad som
bäst stämmer överens med det nordiska klimat.
• Jämföra och simulera andra solcellsanläggningar med andra typer av skuggningsförhållanden.
REFERENSER
Almusaied, Z. (2018). Optimization of Solar Energy Harvesting: An Empirical Approach.
Jornal of solar energy. Volym(2018), 1-8. https://doi.org/10.1155/2018/9609735
British Petrolium. (2018). Statistical Review pf World Energy. (67th edition) Nerladdad från: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-
sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats- review-2018-full-report.pdf
Dhimish, M och Holmes, V. (2017). The impact of cracks on photovoltaic power
performance. Advanced Materials and Devices, Volym(2), 199-209.
https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2017.05.005
Ekici, S. (2017). Investigation of PV System Cable Losses. International Journal of
Renewable Energy Research, 7(2), 807-815. Tillgänglig:
https://www.researchgate.net/publication/317701311_Investigation_ of_PV_System_Cable_Losses
Elsäkerhetsverket. (2015). Elsäkerhetskrav rörande solcellsanläggningar. Nerladdad 05-29-2019, från:
https://www.elsakerhetsverket.se/globalassets/pdf/rapporter/elsakerhetsverket- rapport-informationsbehov-och-elsakerhetskrav-rorande-solcellsanlaggningar.pdf Energiforsk AB. (2017). Skuggningshandbok (Rapport 2017:385).
Nerladdad från:
https://energiforskmedia.blob.core.windows.net/media/24418/skuggningshandbok- energiforskrapport-2017-385.pdf
Energimyndigheten. (2015-10-08). Solceller växelriktare. Nerladdad 21-04-2019, från:
http://www.energimyndigheten.se/tester/tester-a-o/solceller-vaxelriktare/ Expowera. (u.d). Pay-off-metoden. Nerladdad 01-05-2019, från:
https://www.expowera.se/ekonomi/kalkylering/investeringskalkyl/pay-off-metoden ISE, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems. (2019). Photovoltaics report.
Nerladdad 17-04-2019, från:
https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies /Photovoltaics-Report.pdf (den)
GSES. (2016). A Practical Guide to PV Efficiency. Nerladdad 20-04-2019, från:
HomerEnergy. (2007). PV Temperature Coefficient of Power. Nerladdad 22-04-2019, från:
https://www.homerenergy.com/products/pro/docs/3.10/pv_temperature_coefficien t_of_power.html
Hopper, C. (2019). Performance modeling. Nerladdad 02-05-2019, från:
https://help.aurorasolar.com/hc/en-us/articles/220132468-Aurora
IEA. (2019). Global Energy & CO Status Report: The latest trends in energy and emissions
in 2018. Nerladdad 11-04-2019, från:
https://www.iea.org/geco/electricity/
Jordan, D.C. (2010). Outdoor PV Degradation Comparison. (PVSC '10). Nerladdad från: https://www.nrel.gov/docs/fy11osti/47704.pdf
Karnevald, J. Mälardalens Brand och Räddningsförbund. (2017-05-19).
PM Solcellsanläggningar. Nerladdad från:
http://www.mbrf.org/LinkClick.aspx?fileticket=%2FKQkdFXR5Bg%3D&tabid=2936 &language=sv-SE
Koirala, P, B. (2014). Study on MPP mismatch losses in photovoltaic applications. Fraunhofer IWES, At Hamburg.
doi: 10.4229/24thEUPVSEC2009-4BV.1.43
Louwen, A. (2016). Re-assessment of net energy production and greenhouse gas
emissions avoidance after 40 years of photovoltaics development. Nature Communications volume 7. Article number: 13728 (2016)
Nerladdad från: https://www.nature.com/articles/ncomms13728 Naturskyddsföreningen. (2019). Vanliga frågor vi får om solceller.
Nerladdad 29-04-2019, från:
https://www.naturskyddsforeningen.se/faqsol
Otieno, O. (2009). Solar tracker for solar panel. (Kandidatuppsats, Department of electrical and information engineering) Nerladdad från:
http://eie.uonbi.ac.ke/sites/default/files/cae/engineering/eie/SOLAR%20TRACKER %20FOR%20SOLAR%20PANEL.pdf
Ritchie, H och Foster,M. (2019). Energy Production & Changing Energy Sources. Nerladdad 04-25-2019, från:
Saavedra, S. (2016). Analysis and simulation of shading effects on photovoltaic cells. (Masteruppsats, Department of Building, Energy and Environmental Engineering) Nerladdad från:
http://www.diva-portal.se/smash/get/diva2:938866/FULLTEXT01.pdf
Simon, M och Meyer, E. (2009-09-16). Detection and analysis of hot-spot formation in solar
cells. Solar Energy Materials and Solar Cells, 94(2), 106-113.
doi: 10.1016/j.solmat.2009.09.016
SMHI. (2017-05-25). Noraml globalstrålning under ett år. Nerladdad 21-04-2019, från:
https://www.smhi.se/klimatdata/meteorologi/stralning/normal-globalstralning- under-ett-ar-1.2927
SolarEdge. (u.d). Moving forward to module level power optimization.
Nerladdad från: http://d2uivewa9t17av.cloudfront.net/SolarEdge_moving_forward _to_module_level_power_optimization.pdf
SolarEdge. (2010) Case Study Aidlingen, Germany – 6,75kW. Nerladdad från:
https://www.solaredge.com/sites/default/files/solaredge-Case-Study-Aidlingen- Germany.pdf
SolarEdge. (2013). Case Study Kibbutz Be’erot Yitzhak, Israel - 600kW. Nerladdad från: https://www.solaredge.com/sites/default/files/se_case_study_commercial_beerot_ yitchak_israel.pdf
SolarEdge. (2019). SolarEdge Power Optimizer, p300/p370/p404/p405/p500/p505. Nerladdad från: https://www.solaredge.com/sites/default/files/se-p-series-add-on- power-optimizer-datasheet.pdf
Solarquotes. (2019). Micro inverters and AC solar Panels: The Future of solar power? Nerladdad 01-05-2019, från:
https://www.solarquotes.com.au/inverters/micro/
Solar Region Skåne. (2016-08-15). Hur fungerar ett solelssystem. Nerladdad 18-04-2019, från:
https://solarregion.se/om-solenergi/solceller/hur-installeras-solceller/ Solenergi. (u.d). Solpaneler. Nerladdad 21-04-2019, från:
http://www.sol.energi.me/solpaneler/
Stridh, B. (2010-11-17). Spelar solcellstemperaturen någon roll. Nerladdad 18-04-2019, från:
Stridh, B. (2012-05-30a). Hur mycket ger solceller per m2. Nerladdad 17-04-2019, från: http://bengtsvillablogg.info/2012/05/30/hur-mycket-ger-solceller-per-m2/ Stridh, B. (2012-10-26b). Inmatning och utmatning. Vad är in och vad är ut.
Nerladdad 17-04-2019, från:
http://bengtsvillablogg.info/2012/10/26/inmatning-och-utmatning-vad-ar-in-och- vad-ar-ut/
Stridh, B. (2013-04-12). Hur påverkar lutning och väderstreck produktionen av solel. Nerladdad 17-04-2019, från:
http://bengtsvillablogg.info/2013/04/12/hur-paverkar-lutning-och-vaderstreck- produktionen-av-solel/
Stridh, B. (2015-01-22a). Hur påverkar lutning och väderstreck produktionen av solel II. Nerladdad 17-04-2019, från:
https://bengtsvillablogg.info/tag/azimut/
Stridh, B. (2015-02-04b). Skillnad mellan global, diffus och direkt solinstrålning. Nerladdad 17-04-2019, från:
http://bengtsvillablogg.info/2015/02/04/skillnad-mellan-global-diffus-och-direkt- solinstralning/
Stridh, B. (2016-01-26a). UTVÄRDERING AV SVERIGES FÖRSTA MW-SOLCELLSPARK. Nerladdad från:
https://www.mdh.se/polopoly_fs/1.84979!/Menu/general/column- content/attachment/Utvardering%20av%20Sveriges%20forsta%20MW- solcellspark%20rev3%2020160126.pdf
Stridh, B. (2016-03-15b). Solcelltemperaturen blir mycket högre än lufttemperaturen. Nerladdad 17-04-2019, från:
https://bengtsvillablogg.info/tag/temperatur/
SunPower. (2016-06-26). Solar Technology Efficiency: More Breakthroughs are Coming. Nerladdad 18-04-2019, från:
https://us.sunpower.com/blog/2016/06/26/sunpower-solar-module-verified-241- percent-efficient
SvenskSolEnergi. (2018). Nätanslutna Solcellsanläggningar. Nerladdad 21-04-2019, från:
https://www.svensksolenergi.se/fakta-om-solenergi/Solel/naetanslutna- solcellanlaeggningar
Vattenfall. (2016-07-18). Så fungerar solenergi. Nerladdad 21-04-2019, från:
https://corporate.vattenfall.se/om-energi/el-och-varmeproduktion/solenergi/sa- fungerar-solenergi/
Vaughan, A. (2017). Time to shine: Solar power is fastest-growing source of new energy Nerladdad 09-04-2019, från:
https://www.theguardian.com/environment/2017/oct/04/solar-power-renewables- international-energy-agency
Zabel,G. (2009-04-20). PEAK PEOPLE: THE INTERRELATIONSHIP BETWEEN
POPULATION GROWTH AND ENERGY RESOURCES.
Nerladdad 11-04-2019, från:
https://www.resilience.org/stories/2009-04-20/peak-people-interrelationship- between-population-growth-and-energy-resources/