Solceller Ringgade 164
Navigation
Besøgende
» Gæster online: 1

» Brugere online: 0

» Antal brugere: 4
» Nyeste bruger: annette
Besøgende
Besøg I Alt : 170.196

I Dag : 47

I Går : 57

Artikelhierarki
Solceller_FAQ
Solceller

En solcelle er en halvleder, som omsætter lys direkte til elektricitet ved hjælp af den såkaldte fotoelektriske effekt. Solceller producerer el helt uden bevægelige dele, og der er derfor tale om en meget robust og driftsikker teknologi. Bl.a. derfor har solceller længe været brugt i rumfarten, og senere til specielle anvendelser på jorden, hvor den høje pris var underordnet. Fremstillingsomkostningerne er imidlertid faldet drastisk, og da effektiviteten samtidig er øget, er solceller i dag relevante i mange sammenhænge til elforsyning i stor eller lille skala.

Solcelleanlæg er først og fremmest karakteriseret ved deres modulære opbygning, idet de består af et antal solcellemoduler, som kobles sammen til at give anlægget den ønskede strømstyrke og spænding.

Hidtil er solcelleanlæg mest benyttet til elforsyning i områder, hvor der ikke er adgang til den offentlige elforsyning, og anlæggene er da forsynet med et batteri til energilagring. Denne type anlæg er solgt igennem mange år, og der findes f.eks. over 100.000 små anlæg til forsyning af afsidesliggende hytter i Norge. Derudover bruges anlæg med batterilager bl.a. til drift af telekommunikation, lysbøjer, vejbelysning samt til decentral elforsyning af enkelthuse eller landsbyer.

I de seneste år har der specielt i Europa og Japan været stor aktivitet omkring solcelleanlæg, og der er blevet bygget en lang række anlæg med direkte nettilslutning, hvor overskudsstrøm sendes ud på det offentlige elnet. Et typisk anlæg til et enfamiliehus er på 1-4 kW solcelleeffekt svarende til 10-40 m2 solceller.

Verdensmarkedet for solceller er derfor steget markant og er de seneste år blevet øget med 30-40% pr. år. I takt hermed er EU’s forventninger til solceller øget og der er formuleret målsætningen, at 1% af Europas elforsyning skal være baseret på solceller i 2010.

I Danmark kan et nettilsluttet solcelleanlæg alt efter forholdene levere 700-900 kWh/år for hver kiloWatt installeret effekt. Anlæg

med batterilager vil dog yde mindre pga. et større omsætningstab. Energiforbruget til fremstilling af modulerne vil normalt være tjent hjem på 4-5 år, og der er i reglen omkring 25 års garanti.

Solcelletyper

De solceller, som findes på markedet i dag, er næsten alle baseret på silicium i mono- eller polykrystallinsk eller amorf (ikke-krystallinsk) tilstand. Solceller baseret på andre materialer forekommer også på markedet, f.eks. tyndfilmsceller.

Monokrystallinske solceller er som standard sorte eller grå med en ensartet overflade, og de er "født" cirkulære. Ønsker man en særlig tæt pakning i det færdige modul, kan de udskæres i kvadrater. De enkelte celler er påført et metalgitter som kontaktnet og er monteret mellem to glaslag eller mellem et glas- og et plastlag. Ofte er de monteret på en hvid baggrund for at reflektere det indfaldende lys mellem cellerne og dermed holde modulets temperatur så lav som muligt, hvilket giver den højeste effektivitet. Monokrystallinske celler har den bedste virkningsgrad, men afhængig af hvor tæt cellerne er pakket, vil den effektive modulvirkningsgrad være en del lavere end cellevirkningsgraden.

Polykrystallinske siliciumceller findes ofte i blålige nuancer og i kvadratisk form (efter støbeformen). De enkelte krystaller tilbagekaster lyset forskelligt efter deres orientering, hvilket giver en "levende" overflade. Virkningsgraden er lidt dårligere end for monokrystaller, men pakningen i modulet er gerne så tæt, at det opvejer den ringere virkningsgrad.

Monokrystallinske solceller udgør p.t. ca. 35% af verdensmarkedet, polykrystallinske ca. 55%, tilsammen ca. 90%

Solceller baseret på amorft silicium er konstrueret helt anderledes end de ovennævnte typer. Her er de aktive lag dampet direkte på glasfladen og herefter opdelt i enkelte cellestrimler mekanisk eller med laser. Der er ingen metalliske kontakter på forsiden, da lederen er en transparent oxid-film. De aktive lag er meget tynde, undertiden delvis transparente, og materialeforbruget er meget beskedent. Disse såkaldte tyndfilmsceller kan også indkapsles i plast i stedet for glas og kan da gøres fleksible. Virkningsgraden er typisk under det halve i forhold til de krystallinske celler. Denne type solceller bruges især i lommeregnere, ure og andre småapparater, men efterhånden også i større moduler. Tyndfilmsceller vil sandsynligt blive meget udbredt i fremtiden, da de har størst potentiale for at blive et billigt produkt.

Modultyper

Solcellemoduler findes i et stort udvalg af størrelser, udseender og kvaliteter. Standardmoduler leveres oftest i størrelser på 1/4-1 m2 og 30-100 W spidseffekt, angivet ved en solindstråling på 1000 W/m2 og en temperatur på 25°C i cellerne. Modulerne består gerne af 36-40 enkelte celler, som er serieforbundet til at give en arbejdsspænding på 14-18 volt, hvilket er passende til opladning af 12 volt batterisystemer. Specielt til bygningsintegration anvendes større moduler på 100-300W.

Systemer med spændinger på over 500 volt kan opnås ved at serieforbinde modulerne. Større strømstyrke opnår man ved at parallelforbinde modulerne. Fordi et moduls enkelte celler er serieforbundne, vil skygge på en enkelt celle betyde, at effekten falder i de dele af modulet, der er i samme serie. Hvis modulet så igen er parallelforbundet med andre moduler, kan hele modulets effekt bortfalde, hvis tomgangsspændingen er lavere end de øvrige modulers (maksimale) arbejdsspænding. Der skal være samme spænding i alle moduler, og det er derfor meget vigtigt at undgå skygge på en del af anlægget.

Standardmoduler er ofte monteret med en aluminiumsramme, som fastgøres med bolte til den bærende struktur. Rammeløse moduler, der især har vundet indpas i forbindelse med bygningsintegration, kan enten være udstyret med boltehuller direkte i glasset eller være beregnet til fastgørelse i normale profiler på glasfacader o.l.

Til energiforsyning i større skala vil det normalt være en fordel at bruge så store moduler som muligt, hvilket i øjeblikket vil sige maksimalt ca. 300 W spidseffekt og et par kvadratmeter i areal. Det giver færre samlinger, og derved mindskes montagearbejdet og risikoen for fejl. De helt små moduler anvendes først og fremmest i forbrugsudstyr som opladere til elværktøj, havelamper, ventilatordrift m.v.

Når man vælger modultype til en opgave, bør man overveje følgende:

• Ønskes der et maksimalt udbytte pr. arealenhed eller pr. investeret krone?

• Hvilket spændingsniveau er påkrævet for det tilknyttede udstyr?

• Hvad er kravene til levetid?

• Er der særlige krav med hensyn til form og farve?

• Er der særlige krav til mekanisk holdbarhed f.eks. ved arktiske forhold?

• Skal modulerne monteres på jorden eller integreres i en bygning?

Ydelser

Stort set alle standardmoduler til professionel anvendelse har gennemgået en omfattende elektrisk og mekanisk afprøvning, og de leveres alle med et prøvningscertifikat. De fleste fabrikanter giver en ydelsesgaranti på omkring 25 år for krystallinske standardmoduler. Specialfremstillede moduler vil normalt ikke være omfattet af så lange garantiperioder, da de ikke bliver testet i samme omfang som standardmoduler.

Der findes solceller med højere effektivitet, men de er endnu for dyre til almindelig brug.

Der forskes både i Danmark og udlandet i nye solcelletyper, de såkaldte 3.generations-celler. Celletyper som PEC-celler og polymerceller (plastceller) vil have en meget lavere ydelse end krystakllinske silicumceller, til gengæld forventes de at blive meget billige at fremstille.

Foruden standardmoduler findes der en række specialudførelser til særlige formål, eksempelvis fleksible moduler, som er velegnede til klæbning på krumme flader som et biltag eller til montage på campingudstyr. Ved montage på tage kan man bruge moduler udformet som tagplader. Disse kan lægges i stedet for eksempelvis det traditionelle tags skifer- eller stålplader. Tilsvarende findes moduler for facadebeklædning, som kan erstatte f.eks. glas- eller stenplader, der ofte er lige så dyre som solceller. Der produceres også termoruder med solceller lagt ind imellem de to lag glas.

Foruden direkte montage på ydermure kan solcellemoduler bruges som solafskærmning, hvilket giver en bedre hældningsvinkel. Der findes både systemer til stationær montage eller med stilbar vinkel.

Eksempler på anvendelse

Solceller har efterhånden vundet indpas på en lang række områder - fra drift af forbrugselektronik til store kraftværker. Traditionelt skelner man mellem nettilsluttede anlæg og anlæg for ø-drift (stand-alone).

Nettilsluttede anlæg

Denne anlægstype består af en række solcellemoduler, som via en vekselretter er koblet direkte til det offentlige elnet. Anlæggene kan være centrale eller decentrale, de kan være opbygget på stativ eller være bygningsintegreret og køre med enten høj eller lav spænding.

I Europa og Japan er det især de decentrale, bygningsintegrerede lavspændingsanlæg, som har vundet udbredelse. Ved at integrere solceller i bygninger kan stativer og kabler til en vis grad undværes, men til gengæld er montageforholdene ofte mere kritiske.

Ved mindre anlæg kobles modulerne sammen, så de giver en spænding på typisk 100-250 volt, som vekselrettes og transformeres op til netspændingen i en vekselretter. Vekselretteren vil oftest indeholde sikkerhedsudstyr samt en Maximum Power Point Tracker, der er et kredsløb, som sikrer, at anlægget altid arbejder ved den spænding, der giver maksimal ydelse. Foruden vekselretteren kræves i visse tilfælde en måler til køb og salg af el, samt diverse afbrydere og sikringer. Som en grov tommelfingerregel kan man i dag opføre mindre nettilsluttede anlæg i Europa for 30-50 kr. pr. W installeret effekt. Der er dog en vis spredning.

Systemydelsen er stærkt afhængig af den anvendte vekselretters karakteristik. De fleste vekselrettere skal op på en forholdsvis høj belastning for at køre med maksimal virkningsgrad, og det kan derfor betale sig at underdimensionere denne med ca. 10% i forhold til solcelleydelsen, da nogle få udkoblinger pga. overbelastning ikke betyder noget energimæssigt. De bedste vekselrettere omsætter over 95 % af strømmen fra modulerne til elnettet. Den nyeste udvikling er solcellemoduler med indbygget vekselretter.

Nettomålingsordningen

Folketinget har foreløbig for en 8-årig periode 1999-2006 vedtaget den såkaldte ’netto-målingsordning’, som indebærer afgiftsfritagelse for solcelleanlæg til at dække egetforbruget af strøm til boliger og institutioner. Med denne ordning kan evt. overskydende elproduktion fra solcellerne uden særskilt måling og beregning ”parkeres” på det kollektive elnet, og tages tilbage når solen ikke skinner. Husstandens elmåler løber ganske enkelt baglæns eller fremad afhængig af solcelleproduktionen og husstandens aktuelle strømforbrug.

Ikke nettilsluttede anlæg

Den mest almindelige brug af solceller var indtil midten af 90’erne elforsyning uden for det offentlige elnet, hvor alternativ forsyning

enten er for dyr eller for besværlig. Fra at være domineret af professionelle anvendelser såsom telekommunikation, katodisk beskyttelse af rørledninger, lysbøjer eta, er der således opstået et almindeligt forbrugermarked for anlæg til drift af lys, radio og fjernsyn i fritidshuse, i lystbåde og i campingvogne.

Utallige anvendelsesmuligheder

Direkte drift af pumper, ventilatorer, køleanlæg m.m. finder sted i den enklest mulige anlægstype, som i sin grundform blot består af et antal solceller og et forbrugsapparat. Denne anvendelse er derfor i reglen også den økonomisk gunstigste, da man kan undvære dyre batterier. Et pumpeanlæg kan således lagre potentiel energi i et reservoir/vandtårn, ligesom et køleanlæg kan lagre termisk energi i et islager, hvis der er behov for udjævning af produktionen. For at få den maksimale ydelse er det her vigtigt, at forbrugsudstyrets elektriske karakteristik passer til modulerne.

Typisk effektivitet og ydelse ved standardbetingelser (25°C og 1000 W/m2 indstråling).

Indirekte drift med batterilager bruges ved belysning, småindustri, telekommunikation, elhegn osv. Her kan den elektriske energi i modsætning til mange andre tilfælde bruges uafhængig af solindfaldet. Da en stor del af energien passerer batteriet, er der et vist omsætningstab dels ved op/afladning og dels pga. selvafladning over længere tidsrum. Det er meget vigtigt at vælge batterier, som er beregnet til solcelledrift.

Mindre anlæg til belysning m.m. kan købes som byggesæt, der typisk indeholder paneler, regulator, batteri og lysstoflamper. Større anlæg til f.eks. elektrificering af landsbyer i ulande projekteres i hvert enkelt tilfælde. Batteristørrelsen kan reduceres, hvis man tilslutter eksempelvis en dieselgenerator til back-up. Solceller kan også kombineres med mindre vind- eller vandkraftenheder alt efter de lokale forhold.

Arkitektoniske forhold

Solceller placeres ofte på taget af en bygning, men kan også placeres på gavle, brystninger eller lign. På eksisterende bygninger monteres solcellerne ofte uden på taget eller gavlen, men i nybyggeriet er der mulighed for at integrere solcellerne som en del af f.eks. tagkonstruktionen. Hvis indpasningen skal opleves smuk og harmonisk, er der nogle arkitektoniske regler der skal overholdes. Anvisninger af denne art findes i pjecer for både eenfamiliehuse, flerfamiliehuse og institutioner, se hjemmesiden www.solenergi.dk

Miljøforhold

Når man erstatter el fra traditionelle kraftværker med solcelleel, er det naturligt også at se på den miljø- og energibelastning, der opstår ved fremstilling, drift og bortskaffelse af anlægget inklusiv moduler, montagesystem, kabler og vekselrettere.

Den afgørende miljø- og energibelastning finder sted under fremstillingen af selve solcellen. De øvrige komponenter bruger også energi og belaster miljøet, men i meget mindre grad. Miljøbelastningen fra fremstillingen skyldes i høj grad den forurening, der er
knyttet til elforbruget. Belastningen afhænger derfor af, hvordan denne el er fremstillet.

Der findes endnu ingen standardrutiner for bortskaffelse af solceller. Krystallinske celler kan genbruges ved at opløse lamineringsmaterialet, som indkapsler dem. Tyndfilmscellerne må omsmeltes sammen med det glas, de er behæftet til.

Ved bygningsintegration erstatter solcellerne en del af den facade- eller tagbeklædning, der ellers skulle være anvendt, og afhængig af energiforbruget til fremstillingen af dette materiale vil systemets livscyklusanalyse skulle modificeres.

Internationalt samarbejde

Internationalt samarbejde om udvikling og anvendelse af solceller, herunder standardisering, foregår både globalt i IEA-regi, samt i Europa i EU-regi. Danmark deltager både i IEA-udviklingssamarbejdet og det europæiske forsknings- og programsamarbejde.

Yderligere oplysninger

Man kan også læse om solenergi på internettet. Følgende adresser har de nyeste oplysninger om solenergi:
www.solenergi.dk
www.altomsolvarme.dk
www.ens.dk
www.solarcity.dk
www.sologbio.dk
www.solstroem.dk
www.sol1000.dk
www.solarcity.dk
www.energiforskning.dk
www.kso-ordning.dk