Solstrøm i Norge. Utgave: 02 Dato:

Transkript

1 Solstrøm i Norge Utgave: 02 Dato:

2 Solstrøm i Norge 2

3 Solstrøm i Norge 3 DOKUMENTINFORMASJON Oppdragsgiver: Enova SF Rapportnavn: Solstrøm i Norge Utgave/dato: 02 / Arkivreferanse: Oppdrag: El fra solceller i Norge Oppdragsbeskrivelse: Oppdragsleder: Fag: Tema Leveranse: Skrevet av: Kvalitetskontroll: Peter Bernhard Energi og Miljø Solenergi Rapport Bjørn Thorud, Siv Helene Nordahl, Lars Bugge, Mari L. Authen, Peter Bernhard Fritjof Salvesen Rettelser: Følgende er endret i forhold til første utgave: Nr. Side: Endring MW p endret til 2000 MW P 2 38/39 Spesifisert beregnet elproduksjon: Elproduksjon fra skråtak er endret fra kwh/år til kwh/år. Spesifisert at beregnet elproduksjon for et solcelleanlegg integrert i skråtaket og i fasader er kwh/år Tilføyet fotnote

4 Solstrøm i Norge 4 FORORD Asplan Viak og Multiconsult har vært engasjert av Enova SF for å utarbeide denne rapporten om Solstrøm i Norge. Sverre I. Heimdal har vært kontaktperson for oppdraget. Peter Bernhard har vært oppdragsleder for Asplan Viak. Sandvika, Peter Bernhard Oppdragsleder Fritjof Salvesen Kvalitetssikrer

5 Solstrøm i Norge 5 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Innledning Prisutvikling for PV-systemer Anvendelse i bygg - Teknologistatus Solcellen Energy Pay Back Time, EPBT for solcellemoduler Montasjesystemer Ettermonterte løsninger (BAPV) Montasjesystemer Bygningsintegrerte løsninger (BIPV) Vekselrettere Overvåkningssystemer Brann og sikkerhet Solcellesystemets ytelse Markedet i Norge Rammebetingelser Miljøklassifisering - BREEAM NOR Eksempler på solcelleanlegg i Norge Ordforklaring Kilder...41

6 Solstrøm i Norge 6 1 INNLEDNING I 2011 utga Enova en mulighetsstudie for utnyttelse av solenergi i Norge, utarbeidet av Sintef Byggforsk og KanEnergi AS. Rapporten beskrev muligheter for utnyttelse av solenergi til både produksjon av varme og elektrisitet. Når det gjelder produksjon av elektrisitet ved hjelp av solceller, har utviklingen av systemkostnader og dermed konkurranseevne og i noen grad også anvendelsesområder, gått så raskt at det er behov for oppdatert informasjon. Siden 2009, har prisene på solceller grovt sett blitt halvert. Prisfallet skyldes dels store satsninger på solcellefabrikker internasjonalt, særlig i Kina. Samtidig har mange land, særlig i Europa og USA, gjennomgått økonomiske krisetider. Overkapasitet på produksjonssiden med tilhørende svikt i forventet etterspørsel har skapt prisfall i markedet for solceller. De fleste solcelleprodusenter har måttet skjære ned sin produksjon, slik REC har gjort i Norge. Andre store aktører som for eksempel Q-Cells i Tyskland er gått konkurs, og har senere blitt kjøpt opp av koreanske Hanwha SolarOne. Parallelt med selve markedsutviklingen, er interessen i Norge for miljøvennlig byggeteknologi økt. Interesseøkningen skyldes til dels innskjerpinger i byggeforskriftene i 2010, som bl.a. setter krav til energieffektivitet og valg av energibærer i nye og rehabiliterte bygg. Økningen skyldes også at leietakere i økende grad vektlegger miljøegenskaper når de skal velge tilholdssted. Miljøegenskaper, inkludert energiytelser, har blitt viktigere som konkurransefaktor i eiendomsmarkedet enn tidligere. Denne interessen gjør bl.a. at flere eiendomsutviklere nå peker på solceller som et alternativ når miljøprofilen på byggene deres skal fremheves. Gjennom aktører som REC og Elkem Solar kjenner mange nordmenn til solcelleindustrien. At om lag eiere av hytter og fritidshus i Norge har solcelleanlegg gir også grobunn for kunnskap og interesse. Mens solcelleteknologien i 2011 produserte 18 TWh eller 3% av elbehovet i Tyskland, betyr det fortsatt svært lite i norsk energiforsyning. En viktig drivkraft for solceller i land med gode solforhold er at det er sammenfall i tid når en trenger elektrisitet til å drive kjølemaskiner og innstråling fra solen. Det er nettopp midt på dagen når «alle» trenger kjøling at solenergiproduksjonen har høy markedsverdi. En annen viktig drivkraft i mange land er økonomiske stimulansetiltak, slik som såkalte «feed-in» tariffer, som ofte gir forholdsvis høy og risikofri avkastning for den som investerer i solcelleanlegg. Tyskland, Spania og Italia er eksempler på land som gir slike gunstige rammevilkår. I Norge har vi ikke sammenfall mellom solinnstråling og el-behov, og vi har heller ikke noen spesielle støtteordninger som motiverer til investeringer i PV-anlegg. Denne rapporten er ment å beskrive status for hvordan vi kan benytte solceller og hvilke muligheter og utfordringer solceller representerer generelt. Rapporten er også egnet til å gi kunnskap og motivasjon til ulike typer aktører som kunne tenke seg å satse på solcelleanlegg i en eller annen form. Fortsatt preges det norske leverandørmarkedet av et fåtall aktører, og man kan ikke uten videre overføre priser fra utlandet til norske forhold, men det at flere nettselskap nå legger til rette for innmating av solstrøm til nettet kan kanskje bære bud om at solcelleteknologien kan få et større fotfeste, også i Norge?

7 Solstrøm i Norge 7 2 PRISUTVIKLING FOR PV-SYSTEMER Markedet for solceller har i de to siste årene opplevd dramatiske endringer i økt produksjonskapasitet og reduserte priser på verdensbasis. Årsakene til dette er hovedsakelig en anstrengt økonomisk situasjon og reduserte incentiver i de viktigste markedene globalt, i tillegg til stor etablering av kinesiske aktører. Dette har videre ført til aksjekursfall, overproduksjon, redusert lønnsomhet for produsentene og nedleggelser av fabrikker, også av waferproduksjon fra Norge. Frem til 2008/9 opplevde solcelleaktørene gode tider. I følge Bloomberg New Energy Finance hadde de 16 største selskapene driftsmarginer på % i sine regnskaper. Utsiktene for lønnsom produksjon og markedsvekst, kanskje særlig blant kinesiske aktører, ledet til investeringer i nye solcellefabrikker. Etter at Spania strammet inn på sine rammevilkår i september 2008 ble overkapasiteten i markedet synlig, og fallet i priser tok til, rundt regnet 50 % mellom 2008 og Mange aktører hadde allerede gjort tiltak som gjorde det mulig å leve videre, men med langt dårligere lønnsomhet. Fallet i priser kom imidlertid til å vedvare. Mens prisen i 2008 lå på 4 USD/W p, falt de til 2 USD/W p i 2009, og i 2011 falt de videre til 1 USD/W p. Konkurransen fra kinesiske aktører forklarer mye av det som har skjedd. Mens kineserne hadde 10 % av solcellemarkedet i 2005, er situasjonen i dag at ca. 7 av 10 solcellemoduler er «Made in China». Nettstedet presenterer prisoversikter (grossistpriser) på solceller på månedsbasis. De deler produktene inn i krystallinske celler levert fra produsenter i Europa, Kina eller Japan og to kategorier med tynnfilmsolceller. Som det er vist i tabell 1 og figur 1, har prisfallet fra juni 2009 til juni 2012 vært på over 60 % for alle kategoriene. Prisfallet har med 67 % vært størst for krystallinske solceller fra Kina og for tynnfilm silisium solceller. Oversikten viser også at det er svært lite prisforskjell mellom krystallinske solceller med opprinnelse fra Kina og tynnfilm solceller. Tynnfilm solceller har lavere virkningsgrad enn krystallinske solceller. I dagens situasjon fortrekkes derfor i de fleste tilfeller krystallinske solceller som gir bedre totaløkonomi. Tabell 1: Pris på ulike typer solceller pr installert effekt ( /W p); Kilde: Pris pr installert effekt [ /W p ] jun. 09 jun. 10 jun. 11 jun. 12 Endring Krystallinske solceller Europa 2,45 1,92 1,55 0,93-61% Krystallinske solceller Kina 2,03 1,59 1,19 0,66-67% Krystallinske solceller Japan 2,42 1,90 1, % Tynnfilm CdS/CdTe 1,64 1,63 1, % Tynnfilm a-si/u-si 1,89 1,32 1, %

8 [ /W p ] Solstrøm i Norge 8 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Priser på solcellemoduler jun 09 jun 10 jun 11 jun 12 Krystallinske solceller Europa Krystallinske solceller Japan Krystallinske solceller Kina Tynnfilm CdS/CdTe Tynnfilm a-si/u-si Figur 1: Prisutvikling for ulike typer solceller fra Prisene er grossistpriser eksklusive mva. Kilde: (solarserver) Kostnadene for elektrisitet produsert fra solceller er kraftig redusert siden de første anleggene ble installert. Dette skyldes hovedsakelig prisnedgang på solcellemoduler. Siden tidlig på 80-tallet har prisene på solcellemoduler falt jevnlig, om lag med en halvering hvert syvende år, eller med ca. 20% hver gang installert kapasitet ble doblet. Figur 2: Historisk lærekurver for solcellemoduler; Kilde: Solar Electricity: Status and prospects,o. Grimsrud, Scatec AS Parallelt med prisfallet har svake økonomiske tider i Europa og USA dempet etterspørselen. Tyskland, med sine gunstige innmatingstariffer, har i flere år vært «hovedmotoren» i solcellemarkedet. Landet har en samlet solcellekapasitet på ca MW P (juli 2012). Dette tallet kan i effekt sammenlignes

9 Solstrøm i Norge 9 med de ca MW Norge har i vannkraftkapasitet, men siden driftstiden på vannturbinene er typisk 3-4 ganger lengre enn den er for solceller, blir energiproduksjonen tilsvarende høyere. I mai 2012 ble det satt en ny tysk solkraftrekord da 50 % av Tysklands strømbehov i noen timer ble dekket av solceller. Det er derfor ikke overraskende at man i Tysland ved årsskiftet 2011/12 valgte å stramme inn sine støtteordninger raskere enn planlagt. Prisfallet på solcellemoduler og solcellesystemer har resultert i at ny PV-installasjon aldri har vært større enn i I tillegg åpner det nye prisbildet for nye markeder. Eksempler på dette er meldinger om at bygging av bakkemonterte solcelleanlegg i solrike områder i Spania kan være lønnsomt selv uten offentlige støtte. I Danmark er det også lønnsomt å produsere solkraft til eget forbruk, og antall takinstallerte solcellesystemer er i kraftig vekst. Et annet eksempel er elforsyning i solrike områder hvor elektrisitet produseres ved hjelp av dieselaggregater. For slike systemer kan solcelleanlegg allerede i dag være konkurransedyktig. Markedsutvikling i de viktigste markedene: Det globale markedet for nett-tilkoblede PV-anlegg økte fra MW p i 2010 til MW p i Etter mange år på «tronen» ble Tyskland i 2011 forbigått av Italia som det land med størst nyinstallasjon. Etter Italia følger Tyskland, Kina, USA, Frankrike og Japan som de land med nyinstallasjon over 1000 MW p. Tabell 2: Oversikt over ny nett-tilkoblet PV-kapasitet i 2011 og akkumulert installert PV-kapasitet ved utgang av 2011; Kilde: Market Report 2011, European Photovoltaic Industry Association Land I 2011 ny netttilkoblet kapasitet [MW p ] I 2011 akkumulert installert kapasitet [MW p ] Italia Tyskland Kina USA Frankrike Japan Australia Storbritannia Belgia Spania Rest av verden SUM Som det går frem av tabell 2, sto Italia og Tyskland for ca. 2/3 av hele verdensmarkedet. Det er også verdt å legge merke til at ny installasjon i Kina sto for 2000 MW p eller 9% av verdensmarked. I forhold til Kinas produksjonskapasitet er dette lite, men likevel er det en stor økning fra Årsaken til denne utvikling er en ny ordning med feed in tariffer som sikrer gunstige betalingsvilkår for el fra solcelleanlegg som mates inn i det offentlige elektrisitetsnettet. Hvor raskt markedet for PV-systemer har vokst de siste årene går tydelig frem av figur 3. De siste 6 år, dvs. fra 2005 til 2011 har akkumulert installert effekt økt fra 5400 MW p til MW p.

10 Solstrøm i Norge 10 Figur 3: Utvikling av akkumulert installert kapasitet i MW P og ny PV-kapasitet (gult) i perioden 2000 til 2011; Kilde: Market Report 2011, European Photovoltaic Industry Association, EPIA Figur 4 viser global installert kapasitet i GW og produsert energi i TWh for ulike former fornybar energi i Som det går frem produserte vindkraftanlegg 514 TWh el. Dette er ca. 7 ganger så mye som elproduksjon fra solceller, som har vært på ca. 70 TWh el. Også energiproduksjon fra solfangere var med 204 TWh th ca. 3 ganger større enn elproduksjon basert på solceller. Figur 4: Installert kapasitet i GW og produsert energi i TWh for ulike former fornybar energi i 2011, Kilde: Solar Heat Worldwide Edition 2012, Werner Weis og Franz Mauthner, Solar Heating and Cooling Programme, IEA

11 Solstrøm i Norge 11 3 ANVENDELSE I BYGG - TEKNOLOGISTATUS I likhet med batterier leverer solceller likestrøm. Batterier og solceller er dessuten modulære, det vil si at høyere ytelse enkelt kan oppnås ved å koble flere enheter sammen. Solceller finner derfor sin anvendelse i alt fra små produkter som mobiltelefonladere og hytteanlegg opp til store kraftverk. Kraftproduksjonen til solceller er først og fremst knyttet til intensitet og varighet på solinnstrålingen, men ytelsen (virkningsgraden) til en solcelle påvirkes også av andre klimafaktorer som temperatur og vind. I en solcellemodul (ofte kalt modul) er flere solceller koblet sammen i serie. Solcellene ligger innkapslet mellom to plastfolier. Plastfolien på fremsiden er gjennomsiktig, mens folien på baksiden gjerne er hvit. På denne måten hindres fukt å trenge inn til cellene. På fremsiden er folien festet til en glassplate, slik at modulen oppnår nødvendig mekanisk styrke. Enkelt sagt er en solcellemodul en glassplate med solceller på baksiden. Standardformatet for krystallinske solcellemoduler i dag er på ca. 1 x 1,6 m, og da er det 60 celler i modulen. Monokrystallinske og tynnfilmmoduler leveres ofte i andre formater. Dimensjoneringskriteriet for de fleste formater er imidlertid det samme; at én enkelt person skal kunne løfte modulen på plass under montering. Tynnfilmteknologien er relativt fleksibel i forhold til formatet og noen leverandører kan levere format etter kundens ønske. Glass er i dag et mye brukt materiale i bygninger, både til vinduer og fasader, og solcellemoduler kan benyttes til samme formål. Vi skiller imidlertid ofte mellom moduler som integreres som en del av bygningskroppen og moduler som monteres utenpå bygget. Førstnevnte kalles gjerne BIPV (Building Integrated Photo Voltaic), mens sistnevnte kalles BAPV (Building Adapted Photo Voltaic). For at et system skal kunne få betegnelsen BIPV må modulene oppfylle en bygningsfunksjon ved siden av å produsere strøm. I praksis betyr dette at modulene er en del av byggets klimaskall. Et solcellesystem består av flere komponenter hvor selve solcellemodulen er den mest sentrale komponenten (ikke minst kostnadsmessig). De systemkomponentene som er nødvendige for å få kraften fra solcellemodulen og ut til forbrukeren blir ofte referert til som «Balance of System», forkortet til BoS. BoS består hovedsakelig av følgende systemkomponenter: Vekselretter (DC/AC) Strømkabler (DC og AC) Montasjesystem for innfesting av solcellemodulene Utstyr til drift og overvåkning av produksjonen Evt. sensorer og målere til mer detaljert overvåkning 3.1 Solcellen Solceller lages av såkalte halvledermaterialer, dvs. samme type materialer som vi kjenner fra prosessoren i datamaskiner. Som for prosessorer er silisium det mest brukte materialet også i solcelleindustrien, og silisium brukes både til krystallinske- og tynnfilm solceller. Innenfor tynnfilm solceller finner vi også andre materialer som kadmium tellurid (CdTe) og kobberindium-gallium-selenid (CIGS), men i utgangspunktet kan nesten alle halvledermaterialer brukes.

12 Solstrøm i Norge 12 Solenergibransjen har hele tiden vært under press for å senke sine produksjonskostnader, og det finnes hovedsakelig to måter å oppnå dette på. Den første, og kanskje mest åpenbare metoden, er å bli mer effektiv i selve produksjonen. Den andre veien til reduserte kostnader er gjennom høyere virkningsgrad, og da helst til samme produksjonskostnad. Økt virkningsgrad betyr at man på et gitt areal kan produsere flere kwh. Dermed reduseres den relative innflytelsen av kostnadene til andre modulmaterialer som glass, ramme, koblingsboks, osv. Økt virkningsgrad vil dessuten også bidra til reduserte BoS-kostnader, etter som det produseres flere kwh på samme mengde kabler, montasjesystem og montasjearbeid. Tynnfilm solceller har gjerne lavere virkningsgrad enn krystallinske solceller, og da spesielt tynnfilmteknologier som baserer seg på silisium. CdTe- og CIGS har noe høyere virkningsgrad, men det er solceller basert på krystallinsk silisium som har de beste virkningsgradene på markedet i dag. Innenfor krystallinsk silisium skiller man også på det vi kaller polykrystallinske (p-si) og monokrystallinske (m-si) solceller. Av disse to er det monokrystallinske solceller som oppnår de høyeste virkningsgradene, men det er også denne teknologien som er forbundet med de høyeste produksjonskostnadene av de to. De siste årene har solcellebransjen vært under et kraftig kostnadspress, og dette har resultert i svært raskt synkende priser. I dette markedet har det vist seg at høy virkningsgrad er et viktig konkurransefortrinn, og flere tynnfilmselskaper har gått konkurs eller lagt ned sin virksomhet. Spesielt gjelder dette leverandører av silisiumbaserte tynnfilmteknologier. I dag (2012) utgjør krystallinske solcellemoduler den største delen av markedet, og de har en gjennomsnittlig virkningsgrad på ca %. De beste produktene på markedet har imidlertid en virkningsgrad som ligger over 20 %. I laboratorieforsøk har man klart å vise virkningsgrader på over 43 % for solceller som utnytter konsentrert sollys, mens man uten å konsentrere sollyset har oppnådd over 34 %. Det er derfor rimelig å forvente at man i fremtiden vil se økte virkningsgrader på kommersielt tilgjengelige solceller. Etter som ytelsen til en solcelle er avhengig av intensitet og spektrum på solinnstrålingen i tillegg til temperatur, har det vært nødvendig å etablere en standard for måling av solcellers ytelse. Derfor er det etablert det vi kaller standard testbetingelser (STC Standard Test Conditions) for måling av solcellens eller solcellemodulens ytelse. Betingelsene er som følger: Strålingsintensitet: 1000 W/m 2 Spektrum: AM1.5 Temperatur: 25 C Det er viktig å merke seg at definisjonen er valgt av praktiske hensyn og at betingelsene ikke nødvendigvis representerer en normal driftstilstand for solcellene. I Europa er det for eksempel sjelden at vi oppnår en strålingsintensitet på 1000 W/m 2, og det er ytterst sjelden at modultemperaturen er på 25 C ved denne solinnstråling. I definisjonen av lysspektrumet tar man i bruk en annen definisjon som kalles AM og som står for «Air Mass». Her er AM0 definert som sollysets spektrum rett utenfor jordens atmosfære, mens AM1 er spektrumet man får når solen står 90 på jorden. AM1,5 tilsvarer da det spektrumet man får når sollyset går 1,5 ganger gjennom atmosfærens tykkelse, dvs. når solen står skrått på himmelen.

13 Solstrøm i Norge 13 Før solcellemoduler forlater en fabrikk går de gjennom en såkalt «flasher». I flasheren måles ytelsen ved STC og alle måleverdiene skrives ut på en etikett som klistres bak på modulen. Måleverdiene registreres dessuten i en database slik at man til enhver tid har oversikt over eksakt ytelse på de modulene som selges. Tabell 3: Egenskapene til Innotech Solars EcoPlus-PolyUp serie. I tabell 3 er det vist tall fra Innotec Solars datablad for EcoPlus-PolyUp. I tabellen ser vi måleverdiene som er målt ved STC-betingelser i fabrikken. Ytelsen til modulen måles i watt (W), og fordi målingene er gjort ved STC-betingelser setter man gjerne en «p» for «peak» bak måleverdien (Wp). Modulserien i tabellen ovenfor leveres i 5 forskjellige watt-klasser fra 210 W p og opp til 250 W p. For hver enkelt watt-klasse er det også gjort målinger av spenning (U) og strøm (I) ved MPP. MPP står for «Maximum Power Point» og betegner det optimale forholdet mellom strøm og spenning ved STC. Videre er spenningen ved åpen krets (OC - Open Circuit) og korstluttningsstrøm (SC Short Circuit). IR betegner maksimal revers strøm mens η er solcellens virkningsgrad ved STC. Etter som STC-betingelsene sjelden er oppfylt i naturen gir Innotech Solar også en oversikt over egenskapene ved såkalt dellast, dvs. ved strålingsintensiteter under 1000 W/m 2. Disse resultatene er gitt som en strømspenningskurve (IV Curve) og er vist i figur 5. Figur 5: Strøm-spenningskurver ved forskjellig strålingsintensitet for Innotech Solars 230W p solcellemodul. Andre produsenter av solcellemoduler enn Innotech Solar opplyser om nøyaktig de samme parameterne. Virkningsgraden til solceller er ikke bare en funksjon av materialer og produksjonsmetode, men den er også avhengig av temperaturen. Generelt avtar virkningsgraden med økende temperaturer, mens det motsatte er tilfelle for reduserte temperaturer. Det betyr at solceller brukt i norsk klima generelt vil ha en høyere gjennomsnittlig virkningsgrad enn om tilsvarende solceller monteres i Sahara. Hvor stor utslag er avhenger av benyttet material. For krystallinske silisium solceller er temperaturkoeffisienten for levert effekt typisk på -0,4%

14 Solstrøm i Norge 14 per K. Dette betyr at dersom solcellenes overflatetemperaturen øker med 20 C medfører dette at produsert elektrisk effekt reduseres med 8 %. 3.2 Energy Pay Back Time, EPBT for solcellemoduler Kostnadsreduksjonen for solcellemoduler kan delvis tilskrives redusert energibruk i produksjon prosessen. Solceller produserer kraft og for å få en interessant sammenligning mellom effektivitet og levetid på solceller målt opp mot effektiviteten på produksjonsprosessen, kan man beregne tilbakebetalingstiden for produksjonsenergien. I en slik beregning ser man på hvor lenge en solcellemodul må være i drift før den har produsert den energimengden som gikk med til produksjonen av solcellemodulen. REC har i sin rapport «Delivering Sustainable Solar Solutions (2012)» sett nærmere på tilbakebetalingstiden for energi (eng: Energy Pay Back Time, EPBT). Analysen, som er utført etter ISO-standarden av det uavhengige Nederlandske forskningsinstituttet ECN, tar for seg all energibruk fra utvinning av råvare til ferdig produkt og til slutt resirkulering. I figur 6 er det vist en figur fra denne rapporten. Figuren viser resultatet av den samme analysen utført for to forskjellige prosessmetoder. I den ene prosessen er det benyttet silisium fremstilt med RECs egenutviklede FBR-prosess (FBR = Fluidized Bed Reactor), mens det for den andre prosessen er benyttet en blanding av silisium fra FBRprosessen og fra Siemens-prosessen. For kraftproduksjonen fra solcellen er det antatt en solinnstråling på ca kwh/m 2 /år, og dette tilsvarer omtrent den innstrålingen man får helt sør i Europa. Det er imidlertid omtrent dobbelt så høy innstråling som i Norge. Figur 6: Resultater fra REC sin analyse av tilbakebetalingstid for prosessenergi. Til venstre vises resultatet når 100 % av silisiumet kommer fra FBRprosessen, mens til høyre vises resultatet for en blanding av FBR- og Siemensprosessen. Kilde: REC FBR-prosessen gir en tilbakebetalingstid for produksjonsprosessens energiforbruk på ca. 1 år, mens det for en blanding av FBR- og Siemens-prosessen er rett under 1.25 år. Dersom den samme beregningen hadde vært gjort for solcellemoduler plassert i Norge vil tilbakebetalingstiden være i underkant av 2 år. Til sammenligning garanterer REC at modulene deres vil produsere kraft i 25 år, men teknisk levetid kan være mye lengre. 3.3 Montasjesystemer Ettermonterte løsninger (BAPV) Ettermonterte løsninger for solcellesystemer dominerer dagens europeiske marked. Denne typen systemer tilpasses eksisterende bygg, slik at man enkelt, raskt og rimelig kan montere

15 Solstrøm i Norge 15 solceller på taket uten å påvirke takets tettingsevne. I slike systemer monteres modulene slik at det er god ventilering på baksiden slik at man unngår at modulene blir for varme. Figur 7: Montasjesystem for flate tak Figur 8: Solcelleanlegg montert på skråtak Figur 7 viser et system for montering av solcellemoduler på flatt tak. Her brukes ballast for å holde modulene på plass. Figur 8 viser en typisk montering av solcellemoduler for skråtak. Her er modulene festet til takkonstruksjonen på baksiden av taksteinene. Begge systemene er fra Sverige (Foto: Nordic Solar) Det finnes like mange typer montasjeløsninger som det finnes takløsninger. Utvalget av leverandører er stort både for flate og skrå tak. For flate tak er man ofte ekstra påpasselig med at systemet ikke skal penetrere takmembranen, og da benytter man seg ofte av såkalte «aerodynamiske» systemer eller systemer basert på ballast. Med aerodynamiske systemer menes her systemer som er utformet slik at vinden vil bidra til å presse modulene ned på taket istedenfor å løfte dem opp. For slike systemer er det viktig at man følger monteringsanvisningen nøye, og mange leverandører krever at det gjøres en analyse av vindforhold for det aktuelle taket. Aerodynamiske systemer er tiltenkt et marked hvor vektbegrensninger på taket er en viktig faktor, men mange av systemene kombineres allikevel med noe ballast. Eksempler på aerodynamiske løsninger er vist i figurene Figur 9: Montasjesystem fra Knubix Figur 10: Montasjesystem fra SunPower

16 Solstrøm i Norge 16 Figur 11: Montasjesystem fra Solion Figur 12: Montasjesystem fra Neuenhauser Figur 9 viser et monstasjesysten fra Knubix som er basert på aluminium. På skyggesiden av modulene er det montert en liten plate som sørger for riktig aerodynamisk form. Det samme gjelder en løsning fra SunPower som er vist i figur 10. Figur 11 viser et produkt fra Solion som er basert på resirkulert plast. Modulene legges inn i et «plastkar» som hektes sammen med de andre enhetene. I kantene benyttes et lim som er tilpasset takmembranen. Figur 12 viser et system utviklet av Neuenhauser Maschinenbau GmbH. Modulene orienteres mot øst-vest og alle modulene hektes sammen. Denne løsningen gir en svært høy utnyttelsesgrad i forhold til det totale takarealet, men mindre elproduksjon per modul enn for de andre systemene. For tak hvor vektbegrensning ikke er noe problem kan man benytte systemer basert på ballast. Det finnes mange leverandører for slike systemer. Nedenfor er det vist noen eksempler. Figur 13: Montasjesystem fra Renusol Figur 14: Standard taksystem med ballast Figur 13 viser et montasjesystem fra Renusol for flate tak som benytter ballast. Figur 14 viser et standard taksystem hvor modulen monteres på en stål- eller aluminiumramme som holdes på plass av ballast. I dette tilfellet er det benyttet betongklosser. På skråtak monteres som regel solcellemodulene i en rammeløsning, eller direkte på et skinnesystem i samme plan som taket. Sørvendte tak gir den mest optimale løsningen mht. elproduksjon, men det finnes etter hvert mange systemer som også er montert på øst- og vestvendte takflater. Rammen monteres med en avstand på ca cm over taket, slik at luft kan passere på baksiden og dermed gi bedre kjøling.

17 Solstrøm i Norge 17 Figur 15: Rammeløsning fra Donauer montert på taksteinstak. 1) Modulklemmer. 2) Skinne Rammen eller skinnene som modulen monteres på er ofte produsert av ekstrudert aluminium eller stål. Rammeløsningen er fleksibel, slik at den passer til de fleste typer moduler. Modulene festes til rammen enten ved at den klemmes fast av en profilert list eller med klemmer. Rammen monteres fast i takets underkonstruksjon som er tilpasset takmaterialet. I figur 16 er det vist et eksempel på en festeanordning tilpasset tak med takstein. Den består av en spikerplate som er festet til en slags krok med et hull for bolter i enden. Anordningen festes med skruer eller spiker som vist i figur 15. Formen på kroken gjør at det kan legges takstein over kroken slik at taket fortsatt er tett. Rammen til festesystemet festes i kroken. Figur 16: Festeanordning for taksteinstak Figur 17: Festeanordning for bølgeblikktak I figur 17 er det vist en festeanordning for tak med bølgeblikk. Denne løsningen består av en liten plate med samme profil og dimensjon som «bølgene» på taket med en skrue midt i platen. På undersiden av platen er det ofte et materiale som sørger for en vanntett kobling og skruen kan da skrues ned igjennom taket og ned i underkonstruksjonen. Denne løsningen er svært rask og montere, og den gir en robust og holdbar montasje. For ettermontering av solcellesystemer på eksisterende tak anbefales det at det gjøres en tilstandsvurdering av taket før man går i gang med arbeidet. Solcellesystemet har en garantert levetid på år, og man sparer seg for ekstra arbeid dersom taket har like lang tid igjen til utskiftning. Dersom taket vurderes til å ha kortere levetid enn

18 Solstrøm i Norge 18 solcellesystemet bør man vurdere utskiftning av taket, men det kan også være et alternativ å legge et nytt tak bestående av solceller. Det vil si at man integrerer solcellene i bygget. 3.4 Montasjesystemer Bygningsintegrerte løsninger (BIPV) For at et solcellesystem skal kunne kalles bygningsintegrert må modulene oppfylle en bygningsteknisk funksjon. Det betyr at solcellemodulene både er et bygningselement og et kraftgenereringsanlegg. I praksis benyttes solcellemoduler som oftest til skallfunksjoner som tak og fasade, men det finnes også andre løsninger som eksempelvis solskjerming. Mange BIPV-produkter er spesialiserte til sitt formål, slik at både solcellemodul og festesystem leveres som én enkelt pakke. En populær løsning er å ta utgangspunkt i en standard solcellemodul uten aluminiumsramme, ofte kalt laminat. Laminatet påføres en ramme som er konstruert slik at solcellemodulene kan kobles sammen i en vanntett løsning på lik linje med takstein. Et eksempel på en slik løsning er vist i figur 18. På figuren ser vi også at underkonstruksjonen er bygget opp på samme måte som for et taksteinstak, og at solcellemodulene legges som takstein. Kablene festes under modulene. Figur 18: Montasje av Sunpower Blackline solcellemoduler med Solrif-ramme fra Ernst Schweizer AG. (Kilde: Ernst Schweizer AG) I figur 18 er det vist et eksempel med bruk av rammesystemet Solrif fra Ernst Schweizer AG. Dette er et rammesystem som har vist seg å gi en rimelig løsning for BIPV-anlegg. Rammesystemet kan tilpasses de fleste modultyper og både SunPower, REC, Hanwha SolarOne med flere kan tilby denne typen moduler. Gehrtec er et konkurrerende produkt fra Gehrlicher Solar. Dersom man ikke ønsker å dekke hele taket med moduler kan det også leveres løsninger for vanntett overgang mellom solcellemoduler og taksteinstak. I systemet som er beskrevet ovenfor er det veldig viktig at taket har dimensjoner som stemmer over ens med et helt antall moduler. Dersom man ønsker at hele taket skal fremstå som én enhetlig flate er det derfor viktig at man allerede ved utformingen av bygget tar hensyn til modulens dimensjon. En annen mulighet er å velge et spesialtilpasset produkt. Denne typen produkter har gjerne høyere kostnader, men kan gjøre det lettere å få til en estetisk optimal løsning. Leverandører av slike løsninger ønsker gjerne å jobbe tett opp mot arkitektene, og de kan legge arkitekttegningene til grunn for utformingen av solcellesystemet. Et godt eksempel på et slikt prosjekt er Umweltarena i Spreitenbach i Sveits. Her er systemet levert av sveitsiske 3S Photovolatics som er spesialister på skreddersydde tak- og fasadeløsninger. Som det fremgår av figur 19, består taket av mange skråskårede moduler,

19 Solstrøm i Norge 19 etter som taket er satt sammen av 13 forskjellige «trekanter» med forskjellig orientering. Det er også integrert takvinduer i solcelletaket. Figur 19: Takkonstruksjonen på Umweltarena i Spreitenbach i Sveits består av 13 trekanter som alle er dekket av solcellemoduler. 3S Photovoltaics har levert modulene. Systemet som er vist i figur 19 heter MegaSlate, og det har vært benyttet i en rekke bygg som er anerkjent for sin arkitektur. Et prosjekt som ofte trekkes frem er Monte Rosa Hütte som er vist i figur 20. Figur 20: Monte Rosa Hütte som er eid av Schweizer Alpen-Club SAC er 90 % selvforsynt med energi. Elektrisiteten genereres fra solcellefasaden mens solfangere (utenfor bildet) står for leveranse av varmtvann. Formen på bygningen er ment å etterligne en bergkrystall. Solcellesystemet er levert av 3S Photovoltaics. Både solceller og solfangere (til varmtvannsproduksjon) kan integreres i bygninger, og det finnes flere leverandører som kan levere komplette løsninger for denne typen kombinasjoner. Fath Solar, som i figur 21 viser fram sitt «energi-tak», kan levere en integrert løsning for solceller, solfangere, takvinduer og såkalte PVT-moduler. Det sistnevnte er en løsning hvor det er lagt en solfanger i bakkant av solcellemodulen, slik at samme modul leverer både strøm og varme. Vanntemperaturen på PVT-systemer er imidlertid lavere enn det man får fra vanlige solfangere. PVT-systemer påstås å ha samlet virkningsgrad på opp til 60 %, men dette forutsetter at man kan utnytte varmtvann med lav temperatur.

20 Solstrøm i Norge 20 Figur 21: Energitak fra Fath Solar. Dette er en integrert løsning for både solceller, solfangere, takvinduer og PVTmoduler. I Norge vil det som regel legge seg snø på tak om vinteren. Dette gjelder også solceller, men dersom solcellene integreres i fasaden unngår man dette problemet. Dessuten vil fasadeintegrerte moduler bedre kunne utnytte den lave vintersolen. I figur 22 er det vist et eksempel hvor modulene er integrert i en fasade. Dette systemet er levert av det danske selskapet Gaia Solar. Figur 22: Fasadeløsning fra Gaia Solar. Solceller kan produseres i flere forskjellige farger og nyanser, men man skal være klar over at fargede solceller ofte har litt lavere virkningsgrad enn ordinære solceller. I figuren nedenfor er tilbudet av farger fra det sveitsiske selskapet Megasol Energie AG vist. Figur 23: Fargeutvalg fra Megasol Energie AG.

21 Solstrøm i Norge 21 Tilbudet av BIPV-løsninger er rikholdig og nedenfor er det vist noen flere eksempler på løsninger: Figur 24: Fasade fra Ertex Solar Figur 25: Takløsning fra Dansk Solenergi APS Figur 26: Gjennomsiktig glasstak fra Galaxy Energy Figur 27: Fasadeproduktet PowerWall fra Megasol For bygningsintegrerte solcelleanlegg er det svært viktig at arkitekten tar hensyn til systemets egenskaper helt fra starten av planleggingen. Arkitekten må enten ha god kjennskap til denne typen systemer eller alliere seg med en systemleverandør eller konsulent som kan bidra til at utformingen er tilpasset solcellesystemet. Det er viktig at solcellene har riktig orientering, men det er ikke en forutsetning. Det finnes i dag svært mange solcelleanlegg som har langt fra optimal orientering, men som allikevel har en bra ytelse. For norske forhold er det dessuten viktig at man tar hensyn til snø. Snøen vil legge seg på skråstilte solcellemoduler så lenge temperaturen er under frysepunktet. Når temperaturen stiger over null grader, vil som regel all snøen skli ned fra modulene ganske raskt. Det er derfor viktig at man sørger for at snøen ikke forårsaker skade enten ved bruk av snøfangere eller at den kan samles på et sted som er trygt. 3.5 Vekselrettere Mesteparten av solcelleanleggene som bygges i dag tilknyttes kraftnettet, men etter som solcellene lager likestrøm må denne gjøres om til vekselstrøm før den kan sendes ut på nettet. Til dette formålet benyttes en vekselretter (eng: inverter).

22 Solstrøm i Norge 22 Vekselrettere som tilknytes kraftnettet, «leser» nettet og tilpasser frekvens og spenning slik at dette harmoniserer med nettet. Videre må vekselretteren sørge for optimal drift av solcelleanlegget. Som for de fleste likestrømskilder har også solcellene et optimalt forhold mellom strøm og spenning, og derfor er de fleste vekselretterne utstyrt med en såkalt MPPT (eng: Maximum Power Point Tracker). MPPT en er i praksis en reguleringsalgoritme som hele tiden søker etter den optimale driftstilstanden på anlegget slik at virkningsgraden holdes på et høyt nivå. Omforming av likestrøm til vekselstrøm er forbundet med energitap, men de fleste vekselrettere på markedet har en god virkningsgrad så dette tapet er ikke større enn ca. 1 3 %. Energien som tapes i omformingsprosessen blir til varme, og derfor er det viktig at vekselretteren plasseres på et sted med god ventilasjon. Mange vekselrettere kan plasseres utendørs, men da helst i skyggen og helst i ly for regnet. Vekselrettere har også en del innebygde sikkerhetsmekanismer som skal sørger for enten å beskytte vekselretteren mot feil på kraftnettet, eller å unngå kraftleveranse inn på et nett som netteieren har koblet ned på grunn av vedlikeholdsarbeid. Det sistnevnte omtales ofte som øy-drift, og det er viktig for sikkerheten til de som utfører vedlikehold på nettet at dette unngås. Sikkerhetsmekanismene styres som regel etter på forhånd innstilte terskelverdier som varierer mellom forskjellige nett. Disse innstillingene må defineres av den lokale netteieren og videreformidles til leverandøren av vekselretteren. I Norge vil de fleste netteiere akseptere en vekselretter som innfrir tyske standarder, evt. med noen justeringer. Vekselrettere deles gjerne inn i tre hovedkategorier; Mikrovekselretter (micro inverter) Strengvekselretter(string inverter) Sentralvekselretter (central inverter) Mikrovekselretter Mikrovekselrettere er vekselretter som er dimensjonert for én enkelt modul, og den monteres gjerne rett under modulen. Noen leverandører kan også levere integrerte løsninger hvor mikrovekselretteren er integrert i selve modulen. Mikrovekselretteren gjør det mulig å optimalisere produksjonen fra hver enkelt modul, men virkningsgraden ligger gjerne litt lavere enn for strengvekselrettere. Mikrovekselrettere har vist seg å være et godt alternativ for mindre systemer som for eksempel på taket av småhus, etter som man trenger mindre tid på design og systemoptimalisering. Mikrovekselrettere gjør det dessuten mulig å koble modulene fra hverandre, slik at anlegget blir ufarlig for brannmannskaper ved en eventuell brann.

23 Solstrøm i Norge 23 Figur 28: Mikrokselrettere er tilpasset modulstørrelsen og kan monteres rett bak modulen. Bildet viser en mikrovekselretter fra Enecys (gjengitt med tillatelse) Et relativt nytt produkt på markedet integrerer en mikrovekselretter eller en power optimizer (Se kap ) i en solcellemodul. På denne måten kan modulen enten produsere vekselstrøm med nettspenning, eller fast likestrøm, uansett driftsforholdene til modulen. Denne typen kombinasjoner har vært kjent lenge, men markedsintroduksjonen har blitt forsinket på grunn av forhold knyttet til garantien. Modulen og mikrovekselretteren produseres av forskjellige selskaper. Mange modulleverandører har vært skeptiske til å ta på seg garantiansvaret for den integrerte løsningen. Produktene finnes imidlertid på markedet, og det forventes en vekst i dette markedet fremover Strengvekselretter En strengvekselretter er beregnet på høyere inngangsspenning enn mikrovekselrettere. En vanlig krystallinsk modul har gjerne en driftspenning på mellom 20 og 40 volt. For å få høyere spenning kobles derfor flere moduler i serie slik at inngangsspenningen blir riktig i forhold til vekselretteren. Maksimal tillatt spenningsnivå for alle moduler solgt i Europa er 1000 V, men det er driftsspenningen til MPPT en som er designkriteriet. Spenningen på anlegget vil variere med intensiteten på solinnstrålingen og modultemperaturen, og MPPT en skal sørge for optimal drift ved alle tilstander. I dimensjoneringen tar man hensyn til lokalt klima og modulens orientering, slik at driftstilstanden holdes mest mulig innenfor driftsområdet til MPPT en. MPPT en har gjerne et driftsområde på mellom 300 og 900 V, men det varierer med størrelse og type vekselretter. Strengvekselretteren har gjerne høyere virkningsgrad enn mikrovekselrettere, og den har mellom 1 og 3 MPPT er. I en strengvekselretter vil derfor en eller flere strenger driftes av samme Figur 29: Prinsippskisse for kobling av strenger mot en strengvekselretter. I dette tilfellet er det vist en strengvekselretter med 4 strenger.

24 Solstrøm i Norge 24 MPPT. I slike systemer er det en klar fordel om samtlige strenger tilordnet samme MPPT har identisk driftstilstand. Ved endret driftstilstand på én enkelt modul, som for eksempel ved skygge eller snø, vil derimot hele anlegget påvirkes etter som det driftes av samme MPPT. Design av slike systemer er derfor svært viktig, dersom det finnes objekter som kan kaste skygge på hele eller deler av anlegget. En strengvekselretter må monteres på et sted med god tilgang på luft enten ute eller inne. Plasseres vekselretteren ute, bør den stå i skygge. Fordelen med en strengvekselretter er ofte at den er lettere tilgjengelig for vedlikehold enn en mikrovekselretter. Dessuten er strengvekselrettere ofte rimeligere i innkjøp. Strengvekselrettere har vært lenge på markedet og utviklingen de siste årene har gått mot bedre og flere MPPT er og høyere virkningsgrad. Videre har det vært vanlig at denne typen vekselrettere kun har levert kraft ut på én enkelt fase. Om man har flere vekselrettere må man koble de til hver sin fase. De siste årene har det imidlertid kommet flere produkter på markedet som leverer tre faser Sentralvekselretter Sentralvekselrettere er store vekselrettere beregnet for solkraftanlegg i størrelsesorden 50 kw og oppover. De største vekselrettere på markedet i dag er på over 2 MW, og de leveres ofte som en ferdig kraftstasjon med transformator. Denne typen systemer er først og fremst brukt i store solparker. I likhet med strengvekselretteren er sentralvekselrettere basert på sammenkobling av flere moduler i strenger, men sentralvekselretteren kan ha flere hundre strenger. Ofte drives alle strengene med samme MPPT, og da er det viktig at oppstillingen av modulene er identisk for hele solkraftanlegget. Etter som det kan være svært mange strenger koblet opp mot en sentralvekselretter, kan det bli vanskelig å identifisere feil som måtte oppstå på én enkelt streng. Derfor kobles en gruppe strenger sammen i det som kalles en strengmonitor. Strengmonitoren er utstyrt med sikringer for hver enkelt streng, samt måleutstyr for hver enkelt streng. Slik samles produksjonen i større kabler for fremføring til vekselretteren, samtidig som overvåkning av hver enkelt streng muliggjøres. En skisse av et slikt system er gjort i figur 30.

25 Solstrøm i Norge 25 Figur 30: Prinsippskisse av strengkobling for en sentralvekselretter Sentralvekselrettere har svært gode virkningsgrader samtidig som de ofte er det rimeligste alternativet i forhold til ytelsen. Sentralvekselrettere benyttes først og fremst i store takanlegg eller solparker, slik som på bildet nedenfor. Solparken er bygget på et tidligere søppeldeponi av Scatec Solar og installert effekt er på 10 MW p Figur 31: Sulkov Solpark i Tsjekkia Power Optimizer En power optimizer er et produkt som gjør at man med en streng- eller sentralvekselretter kan få samme fordeler som ved bruk av en microvekselretter. Power optimizer er enten tilpasset én enkelt modul eller en streng. Power optimizer monteres rett bak modulen, akkurat på samme måte som en mikrovekselretter. I motsetning til mikrovekselretteren lager ikke power optimizer vekselstrøm. Isteden sørger power optimizer for en stabil og jevn utgangsspenning, uansett driftstilstanden på modulen. I realiteten er derfor en power optimizer en likestrøms omformer (DC/DC) med en MPPT-funksjon. Med en power optimizer oppnår man samme fordeler i forhold til skygge som for en microvekselretter, og man trenger heller ikke MPPT på vekselretteren. Noen leverandører av power optimizere leverer derfor

26 Solstrøm i Norge 26 også svært enkle vekselrettere som er designet for en bestemt inngangsspenning og som heller ikke har MPPT-funksjon. Som for mikrovekselrettere har power optimizere gjerne innebygde sikkerhetsfunksjoner som sørger for detektering av eventuelle lysbuer eller frakobling ved brann. Power optimizere gjør det også mulig å overvåke produksjonen fra hver enkelt modul. 3.6 Overvåkningssystemer Nesten alle vekselrettere på markedet i dag har en funksjon for overvåkning av kraftproduksjonen. I praksis gjøres dette ved tilkobling til internett eller trådløs overføring via Bluetooth. Eieren kan da via nettleseren eller en smarttelefon overvåke produksjonen og motta feilmeldinger via SMS eller e-post. Vekselretterne har dessuten et lite display og betjeningspanel som gjør det mulig å hente ut forskjellige driftsmelinger direkte på vekselretteren. Figuren nedenfor viser overvåkningsløsningen til SMA, eksemplifisert ved anlegget på Oseana i Os. Figur 32: Sunny Portal fra SMA er overvåkningsløsningen for vekselrettere fra SMA. Anlegget i Os og mange andre anlegg finner man på denne nettadressen: For store profesjonelle aktører finnes det også leverandører av uavhengige overvåkningssystemer. På denne måten blir man ikke bundet til én enkelt leverandør av vekselrettere og man får et system som er tilpasset egne ønsker. I denne typen systemer kan det også bygges inn funksjoner som henter inn væremeldinger for å estimere produksjonen de neste timene og dagene. Denne funksjonen er spesielt nyttig for selskaper som handler med kraft på kraftbørsen, men den kan også brukes for til systemkontroll. Systemkontroll kan bli enda mer effektiv dersom man også implementerer måleinstrumenter for solinnstråling. Da kan man i sanntid sammenligne den produksjonen som beregnes på bakgrunn av faktisk inntrålt energi, med den produksjonen som leveres. De mest kjente leverandørene av denne typen anlegg er Meteocontrol, Spyce og Skytron, men det finnes mange flere.

27 Solstrøm i Norge Brann og sikkerhet Et solcelleanlegg vil produsere kraft så lenge den blir utsatt for lys. Det er relativt uproblematisk for de som skal utføre arbeid på anlegget, etter som man da kan ta de nødvendige forhåndsreglene som kreves. Men skulle det derimot oppstå en brann på et tak som har et solcelleanlegg installert, kan brannslukkingsarbeidet være forbundet med fare for elektrosjokk. Det er derfor viktig at lokalt brannvesen orienteres om alle slike installasjoner, og om hvordan de kan effektivt bedrive slukkingsarbeid. På et saltak vil som regel solcelleanlegget kun dekke den ene siden av taket og slukkingsarbeid kan skje fra den siden hvor det ikke er montert solcellemoduler. Det er imidlertid viktig at brannvesenet får vite hvor likestrømskablene mellom solcellemodulene og vekselretteren er plassert i huset. Brannvesenet kutter rutinemessig strømtilførselen til en bygning ved brann, men selv om vekselretteren slutter å produsere kraft vil det være spenning på likestrømskablene. Det finnes systemer som sørger for bedre sikkerhet for brannmannskaper, men disse er dessverre ikke så utbredt. De beste systemene er de vi finner i kombinasjon med power optimizere eller mikrovekselrettere. I disse systemene kobles modulene fra hverandre, slik at maksimalspenningen kun tilsvarer tomgangsspenningen for én enkelt modul, dvs V (Tynnfilmmoduler kan ha ca V). Selv om solcellemodulen står under spenning, er dette vesentlig mindre enn de 1000 V som man kan ha i en streng. Slukkingsarbeidet blir mindre farlig. I andre systemer kobles spenningen ut i en sikringsboks på taket. Man unngår dermed at det finnes likestrømskabler med spenning inne i bygningen, men det er fortsatt forbundet med fare å sprøyte vann på solcellemodulene. I Tyskland finnes det i dag over 1,1 millioner solcelleanlegg, og de aller fleste av disse anleggene har ingen spesielle systemer for å ivareta brannsikkerhet. 3.8 Solcellesystemets ytelse De fleste som vurderer å bygge et solcellesystem ønsker å få et anslag over hvor mye elektrisitet systemet kan produsere. For å gi svar på dette kan man gjennomføre en systemsimulering med et simuleringsverktøy. I simuleringsverktøyet finner man som regel en database over tilgjengelige systemkomponenter slik at man kan sette opp en modell av det aktuelle systemet. Simuleringsverktøyet kan dessuten også brukes til dimensjonering av systemet. For eksempel må man finne riktig strenglende og antall strenger for den modulen og vekselretteren man har valgt, og man kan sammenligne flere forskjellige kombinasjoner. I simuleringsverktøy finnes det også en klimadatabase for forskjellige steder over hele verden, men dersom det aktuelle stedet ikke finnes i databasen kan dette enkelt importeres. Når systemet og klimadata er bestemt, kan man gjøre vurderinger av forskjellige tap som vil oppstå i systemet, som for eksempel snø og skitt på modulene, ohmske tap i kabler, transformatorer osv. De fleste verktøy har også en mulighet for å tegne både systemet og omgivelsene i 3D slik at eventuelle tap fra skygge kan beregnes.

28 Solstrøm i Norge 28 Det finnes mange leverandører av simuleringsverktøy for solcelleanlegg. Noen verktøy er gratis, men de beste verktøyene må man betale for. Noen kjente verktøy er PolySun, PV*Sol og PVSyst. Figur 33: 3D modell for skyggesimulering. I dette eksemplet er solcelleanlegget markert med lilla farge, mens taket er svart. Skyggesimuleringen som er gjort her skal vise i hvilken grad avtrekkskanalene på taket kaster skygge på solcellemodulene. En systemsimulering gir svar på hvor mye elektrisitet som kan produseres med anlegget, men det gir også svar på hvor i systemet forskjellige tap oppstår. Et eksempel på et slikt diagram er vist i figur 34. Dette eksemplet er hentet fra systemsimuleringen av anlegget som er vist i figur 33. Dette anlegget er lokalisert ved Väneren i Sverige. Diagrammet starter på toppen med lokal solinnstråling i horisontalplanet (1 004 kwh/m 2 ). Deretter kommer et tillegg i innstrålingen som følge av at solcellemodulene er vinklet mot sola (+ 11,8 %). Deretter kommer et lite tap på 0,3 % på grunn av skygge fra ventilasjonskanaler på taket. Det er også et tap på 4 % som følge av refleksjon i glasset. Til slutt er det kwh/m 2 solinnstråling som treffer solcellene. Solcellemodulens virkningsgrad er på 15,44 % og det gir en produksjon på kwh. Deretter kommer det tap på 2,3 % (bølgelengder som ikke kan absorberes av silisium), 2,2 % (høyere temperatur enn 25 C, 3,4 % som følge av snø og skitt på modulene (array soiling loss) og et tap på 2,1 % på grunn av mismatch. Mismatchtap oppstår fordi modulene ikke har eksakt samme elektriske egenskaper. Simuleringen viser også at det er et tap på 0,7 % på grunn av ohmsk motstand i kablene. Til slutt ser vi at det er et tap på 1,6 % som følge av omforming av likestrøm til vekselstrøm. Til slutt er det kwh som leveres til forbrukeren.