Effekt av solceller

Soiling og alt det andre som påvirker solcellenes ytelse

Partikler reduserer effekten av solcellepanelene med tre til fire prosent på verdensbasis.

Nå er det mulig å sende strøm inn i solcellene for å smelte snøen som legger seg på dem.
Nå er det mulig å sende strøm inn i solcellene for å smelte snøen som legger seg på dem. (Illustrasjonsfoto: Fusen/Innos)

Partikler reduserer effekten av solcellepanelene med tre til fire prosent på verdensbasis.

Hei, dette er en Ekstra-sak som noen har delt med deg.
Lyst til å lese mer? Få fri tilgang for kun 235,- i måneden.
Bli Ekstra-abonnent »

Solcelle-forhandlerne opererer med et mål for toppeffekt når de angir hvor gode solcellepanelene deres er (kilowatt-peak, kWp). Dette er nyttig for å kunne sammenligne solcelleprodukter, men det sier lite om hvilken energiproduksjon du som kunde kan vente å sitte igjen med.

Til å si noe generelt om det, er det for store forskjeller fra by til by og fra bygg til bygg. Det viktigste er å velge solceller som utnytter bygget og beliggenheten best mulig og å gjøre nødvendig vedlikehold for å unngå energitap.

PR – performance ratio – sier noe om anleggets faktiske ytelse sammenlignet med «kWp-betingelser». De fleste norske anlegg ligger på over 80 prosent.

Her er de 10 faktorene som har mest å si for hvor mye strøm du får ut av solcellene dine:

1. Soiling

Enten det er pollen fra blomster og trær eller veistøv og sot som legger seg på solcellene, så er konsekvensen den samme: Redusert energiproduksjon.

Tilsmussede overflater gjør at solstrålene blokkeres eller spres slik at lysabsorpsjonen forstyrres helt eller delvis. Dette kalles soiling.

Andre forurensningskilder kan være fugleskitt, løv og kvister, sprøytemidler, industriutslipp, salt fra havet og mose, alger, bakterier og sopp. Ifølge en studie fra 2018 fører urene solcellepaneler til en reduksjon av potensiell energiproduksjon fra sol på tre til fire prosent på verdensbasis.

Regn er i denne sammenhengen en velsignelse fordi det skyller bort uønskede partikler.
Solceller kan være vanskelig å komme til, og man skal heller ikke tråkke på dem, men å spyle dem i nedbørsfattige perioder, kan være en god investering. Bruk hageslangen, høytrykksspyler frarådes.

I Norge har vi ellers mye regn, så det er sjelden behov for vasking. Hvis du er i tvil, kan du vaske en del av solcelleanlegget og se om det utgjør en forskjell. Hvis produksjonen øker på den delen som er vasket, kan du med fordel gå over resten også.

2. Teknisk begrensning

En del bilprodusenter legger inn en teknisk begrensning for toppfarten til de raskeste bilene. Det er imidlertid ikke sikkerhet som ligger til grunn for begrensningen av energiproduksjon fra solceller. Det skyldes først og fremst pris.

For at kraften skal bli anvendelig i norske bygg, må den gjennom en vekselretter som vender strømmen fra likestrøm til vekselstrøm. Som regel settes solcelleanleggene opp med 20 til 30 prosent lavere kapasitet i vekselretteren enn solcellekapasiteten målt i Wp (toppeffekt). Et solcelleanlegg på 12 kWp vil for eksempel ofte ha en vekselretter på 10 kW. I et slikt tilfelle er altså maksimal effekt på anlegget begrenset av vekselretteren til 10 kW.

I praksis betyr dette lite eller ingenting, for i Norge har vi sjelden innstråling på 1000 W/m2 (i tillegg synker virkningsgraden når det er mye sol og varmt).

– På denne måten kan vi spare litt penger på å kjøpe en mindre vekselretter uten at vi taper kraftproduksjon, sier Bjørn Thorud, seniorrådgiver i Multiconsult, som er en del av Solenergiklyngen.

3. Soltimer

Selv om vi har få eller ingen soltimer om vinteren i Norge, har vi faktisk flere soltimer på årsbasis enn land lenger sør. Det er faktisk 225 flere soltimer ved polarsirkelen enn ved ekvator.

Intensiteten eller energien i solstrålene som treffer norske vegger og tak, er imidlertid lavere enn for eksempel i Sør-Europa. Ifølge Georg Hagen ved Institutt for materialteknologi ved NTNU kan man i Italia regne med at et solcelleanlegg på 1 kWp vil kunne produsere 1300 kWh per år. I Norge vil vi måtte nøye oss med 600–1000 kWh fra det samme anlegget.

Hvis solcelleanlegget står på en énakset tracker som følger solen fra øst til vest, kan man få opp til 1300 kWh i Norge.

Solceller soiling effekt produksjon solenergi thorud fusen multiconsult enøkplan strøm sintef
Denne figuren fra Solsmaragden, et kontorbygg i Drammen, viser hvordan orientering og vinkel påvirker produksjonen. Sørvendte paneler i 45 graders vinkel mot sola er best. Faksimile: Solar Energy 211 (2020)

Antallet soltimer varierer også fra landsdel til landsdel. Det samme gjelder energien i solstrålene, og selv om det angivelig er flere soltimer i Bodø enn i Kristiansand per år, er solstrømproduksjonen 340 kWh lavere (945 mot 1285 kWh) i Bodø, ifølge simuleringer som Carl Christian Strømberg i Solcellespesialisten har foretatt.

Les også

4. Skygge

I et kupert land som Norge er det ikke alle som har et tak der ingenting skygger for sola. I dalstrøk går sola tidligere ned enn i lavlandet og i høyden, og også trær og annen vegetasjon, nabobygg, flaggstenger, piper, skorsteiner og egne takkonstruksjoner kan kaste skygge over de dyrebare silisiumskivene. Jo mer skygge, dess mindre energi.

Gjør skyggene seg gjeldende i mange nok timer, vil det ikke lønne seg å legge solcellepanel på det berørte feltet.

Et unntak kan være skygge fra et delvis skydekke. Da kan skyene av og til fungere som et forstørrelsesglass, og i Grimstad har man målt strålingsintensiteter på over 1800 W/m2 under slike forhold. Ved ekvator er solinnstrålingen i klart vær cirka 1276 W/m2, mens vi i Norge sjelden har innstrålingsintensiteter over 1000 W/m2.

5. Solvinkel

I den høyden sola beveger seg over horisonten i Sør-Norge, regnes en takvinkel på cirka 45 grader av mange som det aller ypperste. Desto skråere solstrålene treffer solcellene, desto mindre energi frigir de.

Man skal ikke så veldig langt nord i landet, hvor sola står lavere, før fasadepaneler kan være vel så effektive som takpaneler (mer om det i en artikkel neste uke). Solcellepaneler som står i stativ kan også vinkles mot sola slik at strålingen treffer overflaten mest mulig vinkelrett.

Solceller som er vendt mot øst og vest får jevnere produksjon i løpet av dagen enn sørvendte, men de egner seg mindre når sola står lavt. Mange steder kan en kombinasjon være det beste.

Det kan også være fornuftig å orientere solcellene mot der hvor sola står når forbruket i bygget er høyest. For en enebolig er det normalt høyere forbruk morgen og kveld, og derfor er det ideelt å ha noen solceller mot øst og noen mot vest. 

Bevegelige paneler som vender seg etter solas nøyaktige posisjon, har vært prøvd ut. Mekaniske feil som gir nedetid samt at det går med en del energi til å drive motorene, har gjort at denne løsningen ikke er så mye i bruk lenger.

Derimot har såkalte énaksede, horisontale trackere, hvor modulene følger sola fra øst til vest, vist seg å være en driftssikker og effektiv løsning. Denne løsningen brukes mye i store solparker.

Forsøk viser at tracking-anlegg kan gi fra tre til 15 prosent mer energi enn konvensjonelle, stillestående solceller.

6. Temperatur

Denne faktoren taler i Norges favør fordi solceller trives når det er kaldt. Ifølge temperaturkoeffisienten for solceller stiger effekten med 0,4 prosent for hver grad temperaturen synker.

På en høysommerdag kan det være 30 grader i Oslo og 10 grader i Tromsø. Det vil si at, om alle andre forhold er like, vil solcellene i Tromsø gi åtte prosent mer energi en slik dag (20 x 0,4).

En tilsvarende  koeffisient finnes ikke for vind, men vind er også med på å kjøle ned panelene. En gunstig bieffekt av veggmonterte solceller er at skaper en luftstrøm når de varmes opp.

– Det gjør at det kan bli bedre kjøling på veggen enn på taket, sier Eivind Johannes Øvrelid, seniorforsker ved avdeling for bærekraftig energiteknologi ved Sintef Community.

Les også

En av årsakene til at det ikke bør være for varmt, er at overflaten på de svarte solcellene stiger raskere enn lufttemperaturen. På gode soldager kan overflaten på anleggene komme opp i 60 grader, noe som ifølge Sintef fører til et effektfall på rundt 12 prosent.

Det er temperaturen inne i selve solcellen som ikke må bli for høy. Det kommer varme fra sola som frigis til omgivelsene. Jo kaldere omgivelser, des mer varme kan man bli kvitt.

Dette er også grunnen til at solceller på vann, såkalt flytende solceller, kan oppnå svært høy effekt, og det er flere selskaper som jobber med å utvikle vannkjølte solceller på land (noe vi også kommer nærmere inn på i en senere artikkel).

Høy temperatur er også grunnen til at solceller i Sahara ikke nødvendigvis er det drømmescenarioet mange har sett for seg (i tillegg til ekstrem varme er det dårlig med infrastruktur til å frakte strømmen til folk). I Sahara er det dessuten mye sand og støv som skaper store soilingtap.

Svalbard, derimot, har vist seg å ha en svært så gunstig beliggenhet for solkraftverk.

7. Snø

Vinterstid vil snø naturligvis kunne redusere solenergiproduksjonen til null når den blir liggende som et pledd over panelene. Nok et argument for å velge eller supplere med vertikale paneler, kanskje, skjønt snøen neppe fester seg dersom du har en bratt takflate til disposisjon.

Solceller soiling effekt produksjon solenergi thorud fusen multiconsult enøkplan strøm sintef
Snøkorn er en ekstrem form for «soiling» – partikler som forstyrrer solcellenes lysabsorpsjon. Illustrasjonsfoto: Knut Bjørheim

Samtidig er det de ikke så mye solstrømproduksjon å snakke om midt på vinteren, særlig ikke fra november til februar. Simuleringer viser at årsproduksjonen bare vil svekkes én til to prosent selv om solcellene er badet i snø i denne perioden. Dette eksempelet er fra Trondheim, og i mars vil tapet være på 7,5 prosent hvis solcellene dekkes av et hvitt teppe hele måneden. Da er det flere soltimer som går tapt, og sola har dessuten mer energi på denne tiden.

Den glatte, varme overflaten til solcellepanelene gjør selvsagt at snøen smelter og glir fortere av et skråtak med solcellepaneler enn et tak med asfaltpapp eller annen ru overflate.

– Man bør derfor gjøre en vurdering av behovet for snøfangere for å unngå takras når man legger solceller på taket, råder Bjørn Thorud.

Det finnes paneler som kan varmes opp for å smelte snø, noe som er særlig aktuelt i mars og april. Da kan energien som går med til smeltingen, fort tjenes inn igjen ved at solcellene ligger fritt.

Men først og fremst er snøsmelting med solceller beregnet på tak som ikke tåler mye snølast. Med en slik løsning kan snøen smeltes hvis lasten blir for tung, og man unngår risikoen ved å sende folk opp på taket for å måke snø.

For vertikale solceller kan snøen være en fordel ettersom sollyset reflekteres og kan øke energiproduksjonen. Frittstående, tosidige paneler (bifacial) drar enda større nytte av denne effekten. De kan angivelig øke produksjonen opptil 80 prosent når det ligger snø på bakken.

8. Faste laster

Vi nevnte snøsmelting. Andre kobler utendørsbelysningen direkte til solkraften, og selv om led-lys krever lite energi, og det er klart at slike laster reduserer mengden strøm du kan bruke ellers i bygget – eller selge til nettselskapet.

– Det vil også være noe tap i systemet mellom solcellepanelene og sikringsskapet, påpeker Eivind J. Øvrelid.

9. Kjemi

Så å si alle solceller er lagd av silisium. De beste silisiumsolcellene har virkningsgrad opp mot 28 prosent, det vil si hvor mye av solenergien de klarer å omdanne til elektrisitet. De beste panelene på forbrukermarkedet kan komme opp i 25 prosent, men det vanlige for svarte, monokrystallinske solceller er snarere 17–21 prosent, og fem prosent lavere for multikrystallinske solceller, som er billigere.

Til sammenligning er virkningsgraden på en bensinmotor cirka 20 prosent, mens en dieselmotor har en virkningsgrad opp mot 40 prosent. 

I laboratorier er det oppnådd høyere virkningsgrad med solceller av andre materialer, og enkelte tror at mineralet perovskitt av den grunn kommer til å ta over for silisium, eventuelt utfylle silisium i såkalte tandemceller. Foreløpig er imidlertid problemene mange for perovskitt-cellene, deriblant svært kort levetid. Tandemceller, derimot, er ventet å komme på markedet i 2023.

Solcellepaneler med kjøling vil kunne utnytte potensialet i silisiumet bedre ved at temperaturen holdes nede når sola står høyt på himmelen.

10. Aldring

De fleste solenergi-leverandører i Norge opererer med en effektgaranti på 85 prosent, det vil si at effekten til cellene ikke skal falle mer enn 15 prosent i løpet av de første 25 årene. For de fleste er reduksjonen lavere, og uansett vil nok anlegget være nedbetalt lenge før den tid.

Fallende priser har gjort solceller aktuelt for stadig flere. Takstein med solceller og andre bygningsintegrerte produkter vil sannsynligvis øke populariteten for solceller ytterligere, for det er mange som rynker på nesa av de klassiske solcellepanelene med blåskjær som dekker en del av taket.

Les også

Økende strømpriser og effektledd (strømmen koster mer når forbruket er høyt) vil naturligvis bidra til at flere ser verdien i solceller. Billigere og mer energitette batterier og andre anvendelige energilagringsformer vil sannsynligvis innebære et paradigmeskifte for solkraftbransjen.

Kilder: Multiconsult, Sintef, Fusen, Enøkplan, Solenergiklyngen, NTNU, Solcellespesialisten, Apollotech, arkitekt Finn Sandmæl, Joule, Wikipedia, Store Norske leksikon

Les også

Kommentarer (3)

Kommentarer (3)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå