Optimal effekt ved høj celletemperatur
Løsningen til at forbedre MPPT-controllerens ydeevne ved høje celletemperaturer er at øge panelspænding ved at øge antallet af celler i serie.
Denne løsning er naturligvis ikke anvendelig til PWM-controllere: øge antallet af celler i serien vil reducere ydeevnen ved lav temperatur.
I tilfælde af MPPT-controlleren: udskift 12 V / 100 W-panelet med et 24 V / 100 W-panel eller med to 12 V / 50 W paneler i serie.
Dette vil fordoble udgangsspændingen, og MPPT-controlleren oplades et 12 V batteri med 66 W (5,1 A @ 13 V), ved 100°C celletemperatur, se figur 13.
En yderligere fordel: fordi panelspændingen er fordoblet, reduceres panelstrømmen med halvdelen (P = V x I og P er ikke ændret, men V er fordoblet).
Ohms lov fortæller, at tab på grund af kabelmodstand er Pc (Watt) = Rc x I², hvor Rc er modstand af kablet. Hvad denne formel viser er, at for et givet kabeltab, krydser kabel sektionsarealet kan reduceres med en faktor fire, når array-spændingen fordobles.
Kilde: Victron
Konklusion:
Når du bruger en MPPT laderegulator, er der to overbevisende grunde til at øge PV
spænding (ved at øge antallet af celler i serie):
a) Høst så meget strøm som muligt fra solpanelet, selv ved høje celler
temperatur.
b) Reducer kabeltværsnitsarealet og sænk derfor omkostningerne.
Delvis skygge
Delvis skygge sænker udgangsspændingen. MPPT har derfor en klar fordel i forhold til PWM i tilfælde af delvis skygge.
Vindhastighed og temperatur stiger
Figur 17 viser den resulterende celletemperaturstigning i forhold til den omgivende temperatur for fritstående solcelleanlæg og til solcellepanel med bagsiden fuldt isoleret. Det er klart, at luftstrømmen er ekstremt vigtig.
Fritstående Solcelleanlæg
Fritstående solcellepaneler er monteret ca. 45 grader hvor vinden frit kan passerer bag ved solpaneler.
Uden vind kan temperaturstigningen på 40°C af et fritstående solcelleanlæg resultere i celle temperaturer på 70 til 80°C på en varm solskinsdag i Europa.
Under sådanne forhold vil PWM ydeevnen blive mindre, MPPT-ydelsen med ca. 10 %.
Solcelleanlæg som er vandret på campingvogn/autocamper tag i beslag løftet med luft under er ikke at betragte helt fritstående solcelleanlæg.
I de fleste installationer er bagsiden af et solcelleanlæg ikke fuldstændigt isoleret når den er monteret på et beslag. Eksempel er der luft mellem solcellepanel og tag som normalt vil sørge for at tillade en vis luftstrøm mellem taget og bagsiden af solpanelerne.
Bagsiden er fuldt isoleret
I et solcelleanlæg med en fuldt isoleret bagside kan celletemperaturen rutinemæssigt overstige 100°C – Solcelle alu ramme paneler som er vandret på campingvogn tag i beslag med luft under, er ikke fritstående men heller fuldt isoleret. Fuldt ud opladning af batteriet med en PWM-controller bliver så umuligt, fordi ladestrømmen vil være meget lav eller endda nul, før absorptionsspændingen nås.
I de fleste installationer er bagsiden af et solcelleanlæg ikke fuldstændigt isoleret når den er monteret på et beslag. Eksempel er der luft mellem vandrette solcellepanel og tag som normalt vil sørge for at tillade en vis luftstrøm mellem taget og bagsiden af solpanelerne.
Luftens varmekapacitet er dog meget lav. Den strømmende luft under panelerne kan hurtigt nå frem ligevægt med panelernes temperatur, hvilket fører til ingen varmeudveksling overhovedet bortset fra første par decimeter af luftkanalen.
Derfor kan solpanelet varme på bagsiden for det meste af solpanelet være uden luftstrøm og herved sænkes temperaturen ikke optimalt.
Hvad er effektiviteten af solpaneler?
De fleste velrenommerede solcellemærker vil have en effektivitet mellem 15 % og > 20 %, hvilket betyder, at 15 % til 22 % af det sollys, der rammer panelet, omdannes til brugbar elektricitet.
Hvad er ‘temperaturkoefficienten’?
Lad os for eksempel sige, at du har solpaneler, og solcelletemperaturen er målt til 45 grader C. Det er 20 grader C over STC. For at finde ud af, hvor meget udgangseffekten vil falde, multiplicerer du forskellen på 20 grader C med temperaturkoefficienten -0,29%. Det giver dig et fald på 5,8 % i modulets effekt.
Hvad er 'temperaturkoefficienten'?
Lad os for eksempel sige, at du har solpaneler, og solcelletemperaturen er målt til 45 grader C. Det er 20 grader C over STC. For at finde ud af, hvor meget udgangseffekten vil falde, multiplicerer du forskellen på 20 grader C med temperaturkoefficienten -0,29%. Det giver dig et fald på 5,8 % i modulets effekt.
Solcellepaneler - Aflæse data for optimal effekt
Når du læser data om solcellepanler støder du bla. på følgende oplysninger:
Solcellepaneler har ofte oplysninger om STC =Standard Test Conditions og Nominel driftscelletemperatur.
Hvad betyder det ?
STC =Standard Test Conditions
Standard Test Conditions (STC) er industristandardbetingelserne, hvorunder alle solcellepaneler testes for at bestemme deres nominelle effekt og andre egenskaber. Når et panel annonceres for at have en kapacitet på for eksempel 150Wp, er dette den effekt, det forventes at producere under STC.
Da alle producenter følger den samme standard, giver det et rimeligt grundlag for at sammenligne dem med hinanden.
Betingelserne (fra IEC 61538 ):
Celletemperatur: 25°C
Indstråling: 1000 W/m²
Luftmasse: 1,5
1000 W/m 2 (1 kW/m 2 ) fuld solskin ved middagstid (bestråling), når panelet og cellerne har en standard omgivelsestemperatur på 25 o C med en havoverfladeluftmasse (AM) på 1,5 (1 sol). Desuden er I SC kortslutningsstrømmen ved STC og V OC er åben kredsløbsspænding.
Bemærk, at temperaturklassificeringen er for cellen i panelet. Ikke den omgivende lufttemperatur. Solpanelceller varmes op, når de udsættes for sollys, og celletemperaturen kan være 20-30 grader højere end omgivelsestemperaturen.
Bare fordi to paneler har samme STC-klassificering, betyder det ikke, at de vil producere den samme mængde strøm på stedet. Panelerne kan f.eks. have forskellige temperaturkoefficienter eller opføre sig anderledes under dårlige lysforhold. STC-vurderinger siger heller ikke noget om byggekvaliteten af panelerne.
Nominel driftscelletemperatur
Den nominelle driftscelletemperatur (NOCT) (nogle gange omtalt som normal driftscelletemperatur) er defineret som den temperatur, som et solpanel opnår under et sæt forhold, der er mere i overensstemmelse med den virkelige verden end STC:
Betingelserne:
Lufttemperatur: 20°C
Indstråling: 800W/m²
Luftmasse: 1,5
Vindhastighed: 1 m/s
Montering = åben bagside
Bemærk, at NOCT bruger den omgivende lufttemperatur , ikke celletemperaturen som i STC.
NOCT er nyttig til at sammenligne to paneler med samme STC-klassificering.
Et panel med en højere nominel effekt ved NOCT for eksempel vil generelt resultere i et panel med højere ydeevne.
Temperaturens effekt på solpanelets effektivitet
Ligesom med alt andet elektronisk udstyr, falder solpanelernes ydeevne, når de bliver varme – termodynamikkens love fortæller os, at med øget varme følger en nedsat effekt, og dette gælder for solpaneler. Således vil varmere temperaturer altid betyde mindre output for PV-celler, og dette tab er kvantificeret i en “temperaturkoefficient” af panelproducenter, som varierer fra model til model.
Hvordan kan du vide, hvilken slags outputtab dine paneler har ?.
Producenter vurderer deres produkters følsomhed over for temperatur i form af “temperaturkoefficienten”, som er udtrykt i procent pr. grad Celsius.
Det er standardpraksis at teste solpaneler for udgangseffekt ved 25 ° C.
Så hvis et panel er vurderet til at have en temperaturkoefficient på -0,50 % pr. °C, vil panelets udgangseffekt falde med en halv procent for hver grad stiger temperaturen omkring 25 °C . Selvom det tal lyder lille, kan overfladetemperaturen på et tag om sommeren være væsentligt højere end 25 °C – forestil dig overfladen på en asfaltvej på en varm sommerdag. Den lille procentdel af udgangseffekttab for hver grad af varmeforbindelser.
Her er et eksempel:
Hvis du har solpaneler med en effektivitetsvurdering på 17 procent og en temperaturkoefficient på -0,45, vil de miste 0,45 % af deres effektivitet for hver grad over 25 °C. Hvis overfladetemperaturen på dit tag stiger til 30 °C , vil dit solpanels effektivitet falde til 16,7 procent. Hvis den stiger til 35 °C , falder effektiviteten til 16,3 procent.
Hvor varme bliver solpaneler egentlig?
Solpaneler testes ved 25 °C , og derfor vil solpaneltemperaturen generelt ligge mellem 15 °C og 35 °C , hvorunder solceller vil producere med maksimal effektivitet. Solpaneler kan dog blive så varme som 65 °C , hvorefter solcelleeffektiviteten vil blive hæmmet. Installationsfaktorer som hvor tæt panelerne er installeret på taget kan påvirke den typiske varme i dit solsystem.
Størstedelen af solpaneler er sammensat af silicium fotovoltaiske (PV) celler, som er beskyttet af en glasplade og holdt sammen med en metalramme. Disse materialer kan sammenlignes med de materialer, der udgør vinduerne og stellet i en bil – for at forstå, hvor varme solpaneler bliver, tænk på en bil, der har stået på en varm parkeringsplads en sommerdag. Vinduerne og rammen vil være varme at røre ved. Den faktiske temperatur, som dine solpaneler vil have på et givet tidspunkt, varierer betydeligt afhængigt af lufttemperaturen, hvor tæt du er på ækvator, niveauet af direkte sollys og tagmateriale.
Tilbagemelding fra en producent af fleksible solpaneler som limes direkte på campingvogntag
NOCT er ikke et resultat af en individuel test eller måling foretaget af modulproducenten. NOCT tager ikke hensyn til måden at montere et produkt på eller det geografiske sted et produkt bruges. Det er resultatet af en beregning under “mere realistiske” forhold sammenlignet med STC og for de fleste af modulerne er værdien omkring 50°C (+/- en lille smule). I mobile applikationer og produkter, der limes til overflader, er modulernes temperatur meget sandsynligt højere. Praktiske målinger viste temperaturer på omkring 60-70°C på modulet.
Sådan kan du modvirke overophedning af solpaneler
Solpaneler er almindeligvis monteret et par centimeter over dit tag, med luftstrømsrum under solcellepanel, hvilket hjælper med at flytte varmen væk fra solpanelerne.
Tynde fleksible solcellepaneler kan prale af en lavere temperaturkoefficient end traditionelle monokrystallinske og polykrystallinske fotovoltaiske paneler.
En vigtig note at huske på om temperaturkoefficienter er, at hvis et panel arbejder i temperaturer lavere end 25 °C, vil temperaturkoefficienten faktisk være positiv, og dine solpaneler vil øge effektiviteten 🙂 . Det betyder, at de bedste betingelser for optimal solproduktion er kolde, solrige dage, hvilket igen betyder, at du ikke behøver at leve i et varmt klima for at få glæde af solenergi.
Omvendt, hvis du primært anvender dit solcelleanlæg i et klima, der er varmt og solrigt hele året, bør du måske investere i avancerede solpaneler, der kommer med en lavere temperaturkoefficient.
Hvor lang er en solcellegaranti?
Der er to typer garantier for solpaneler: produktgarantier og effektgarantier.
Produktgarantier dækker defekter i panelet, der får det til at holde op med at fungere, såsom et panel der går i stykker under en storm. Disse garantier varer typisk i 10 år.
Effektgarantien er en garanti for, at panelet vil producere en vis procentdel af dets nominelle output, normalt i en periode på 25 år.
Solpanelspænding
Spændingen på et solpanel er ikke fast, og vil variere afhængigt af intensiteten af det sollys, der rammer panelet. Det er også stærkt påvirket af temperaturen.
Når temperaturen på cellerne i et panel stiger, falder spændingen. Dette får også modulets udgangseffekt til at falde. Den mængde, som spændingen ændrer sig med hver gradsændring i temperaturen, kaldes temperaturkoefficient og kan findes på solpanelets datablad.
Et solpanel datablad vil give flere forskellige spændingsværdier. De to vigtigste er:
Voc (ved STC) – Solar Panels åben kredsløbsspænding ved STC. Dette er den spænding, som solpanelet kan forventes at vise over sine terminaler, når det ikke er tilsluttet nogen anden enhed, under standard testbetingelser (STC).
Vmpp (ved STC) . Solpanelspænding ved det maksimale effektpunkt.
Den maksimale spænding panelet vil producere ved STC, når det er tilsluttet en inverter med maksimal power point tracking (MPPT).
Find den rigtige størrelse MPPT regulator
MPPT sizing calculator: Beregn korrekt størrelse MPPT hvor der tages højde for serie og Parallel samt kabel længde og dimension – Super smart.
Solceller placeret vandret - Ydelse i Danmark
