Solpanel

Solpanel för batteriladdning

En solpanel, eller solcellspanel, som är avsedd för laddning av batterier med en spänning på 12 volt, består normalt av 36 solceller och för 24 volt blir antalet celler det dubbla, 72 stycken, men det finns även modeller med upp till 144 celler. Fördelen med många celler är att sådana solpaneler inte blir lika känsliga för partiell skuggning.

Obs! Solpaneler med 60 celler, sådana som är avsedda för anslutning mot elnätet, ger för hög spänning för inkoppling i ett 12-voltssystem och för låg spänning vid 24 volt. Dessa paneler är lockande att köpa eftersom de är billigare, men de kräver MPPT-regulatorer så väljer man sådana paneler får man istället lägga pengar på en dyrare regulator.

Varje solcell ger 0,5 volt under belastning och 36 seriekopplade solceller ger tillsamman ca: 18 volt (0,5 x 36). Obelastad ger en solcell ca: 0,6 volt och för hela panelen blir det ca: 21,5 volt. Solpaneler med 72 solceller är i princip två ssammankopplade paneler. Kopplas alla solcellerna i serie får man en solpanel avsedd för 24 volt (0,5 x 72= 36 volt). Parallellkopplas panelerna blir istället strömmen från dem dubbelt så hög och spänningen stannar vid 18 volt.

Varje solcell ger en ström på ca: 3,5 ampere per kvadratdecimeter. Eftersom solcellerna är seriekopplade blir den totala strömmen lika med strömmen från en solcell. 36 seriekopplade solceller ger alltså inte mer ström än en enda solcell. Antalet solceller bestämmer bara panelens spänning.

Priser på solpaneler

Det senaste året har solpaneler fallit i pris och här i vår webbutik kan ni köpa dem från ca: 15 kronor per watt.
Till webbutiken -->

Garantitiden för solpaneler varierar. Oftast lämnar tillverkarna dessutom 20-25 års effektgaranti, vilket normalt brukar innebära att solpanelen garanteras ge 80% av den ursprungliga effekten efter 20-25 år, men även detta varierar.

Specifiktation för en 100 watts solpanel

Tittar man på specifikationen för en vanlig 100 watts solpanel står bl.a. följande:

Energi specifikation (12V)
1000 W/m², 25°C, 1.5 am

1000 W/ m² är solens instrålning en klar och molnfri sommardag när solen står som högst på himlen. Bor man i de norra delarna av landet har man inte så hög instrålning, men 1000 W/ m² är det referensvärde man använder och det gör man vid en solcellstemperatur på 25°C. Detta har egentligen inte så stor betydelse, det är ändå kWh/dygn som är det intressanta. En parentes i det hela, är att lätta moln kan halvera solens instrålning och när man knappt längre ser sin egen skugga, eller att någon del av panelen blir skuggad, har instrålningen fallit till ca: 120-130 W/m², vilket betyder att panelen då bara ger 12-13% av sin angivna effekt.

Vidare ser man att solpanelen har en toppeffekt (Wp) på 100 watt. Denna effekt gäller när förutsättningarna ovan råder och de gör det sällan eftersom solcellerna blir varmare än 25°C. Solens infallsvinkel mot panelen har också betydelse. Instrålning

Kortslutningsström (Isc), är den ström solpanelen ger om man kortsluter den och tomgångsspänning (Voc), är solpanelens spänning obelastad.

På bilden till höger ser man hur strömmen i en solcell varierar med spänningen. Den är som högst vid kortslutning och vid 0,5 volt får man den anpassning mellan ström och spänning som ger den högsta effekten. Att kurvan visar negativa värden har bara med strömriktningen att göra.

Max spänning (Vmp), 18 volt och max ström (Imp), 5,56 ampere anger spänning och ström under belastning och vid maximal effekt. Med hjälp av Ohms lag, P = U x I, får man fram maximal effekt för panelen och 18V x 5,56A blir mycket riktigt 100 watt och detta gäller vid en instrålning på 1000 W/m² och en temperatur på 25°C. Vid stigande temperatur i cellerna sjunker spänningen. Solcellernas ström varierar med instrålningen medan spänningen inte påverkas lika mycket.

Vad som bör påpekas är att den effekt som kan nyttjas beror på batteriets spänning och är den 13 volt får vi 13 x 5,56 = 72 watt, övriga 28 watt blir förluster. Skulle batteriets spänning istället vara 11 volt blir effekten 11 x 5,56 = 61 watt. Man får alltså ut minst energi när man som mest behöver den.

När det gäller den fysikaliska specifikationen får man veta att solcellerna är 36 stycken till antalet, att de är kvadratiska och har arenan 125 x 125 mm. Eftersom en solcell med arean 1 dm² ger ca: 3,5 ampere, kan vi se hur det stämmer för dessa celler med arean 1,563 dm² (125 x 125 mm). Eftersom 1,563 x 3,5 ampere = ca: 5,5 ampere, ser vi att det stämmer bra med angiven ström.

Vidare ser man också att cellerna är av typen polykristallina och normalt har sådana en verkningsgrad runt 15-16 procent. Om panelens mått anges till 1200 x 550 mm, ger det arean 0,66 m². Detta ger i sin tur 660 W instrålning från solen och panelens verkningsgrad blir då 100W/660W = 15,2 %. Räknar man enbart på solcellernas area blir verkningsgraden 17,8 procent.

Typer av solceller och paneler

Polykristallina solceller känns igen på deras spräckliga blå färg. Den andra typen av kristallina celler är de monokristallina och de är klarblå till färgen, eller ibland nästan svarta. Deras verkningsgrad är något högre, ca: 18-22 procent. Den tredje vanliga typen av solceller är tunnfilmscellen av amfort kisel, den böjbara solcellen och dess verkningsgrad ligger normalt runt 10-14 %. Tunnfilmspanelerna har dock en annan fördel och det är att man bara tappar effekt på den del av panelen som hamnar i skugga. En polykristallin, eller monokristallin solpanel tappar effekt ned till den mest skuggade cellens nivå, så ett löv på en av cellerna kan få solpanelen att tappa nästan all effekt. Dessa solpaneler fungerar alltså på samma sätt som en julgransbelysning.

Solpanelens effekt

Solpanelens effekt varierar över dagen beroende på solens rörelse över himlen och för att förenkla beräkningarna av den energi en solpanel ger under ett helt dygn brukar man säga att solpanelen ger max effekt under fyra timmar och inget den övriga tiden. Detta är inte sant, solpanelen laddar även vid molnigt väder och under en större del av dagen, men inte alls med samma verkningsgrad. Det hela beror också på var man bor i landet och hur panelen är monterad. Med tumregeln fyra timmar gånger solpanelens effekt ger för en 100-wattspanel ca: 400 Wh/dygn, detta gäller under sommarmånaderna. Under ett helt år kan man multiplicera panelens effekt med 0,8, vilket blir ca: 80 kWh/år.

Motorstyrning och montering

Har man motorstyrning som gör att panelen följer solen (solföljare), kan solpanelen ge drygt 60% mer energi per dygn, enligt tillverkarnas siffror. En solcellsregulator av MPPT-typ kan minska förlusterna mellan solpanel och batteri så att ytterligare upp till 30 procent högre effekt erhållas. Den genomsnittliga vinsten torde dock ligga runt 10 procent och bäst fungerar de vid kallt väder (vintertid).

Med den här kalkylatorn kan man beräkna effekt till batteriet och total verkningsgrad (panel + regulator och kabel). För att få fram verkningsgraden krävs att man vet solens instrålning och kan man inte mäta den blir det svårt och det bästa man kan göra av det hela är att testa sin anläggning en sommardag när solen ligger rakt mot panelen i 90° vinkel.

Obs! Använd punkt vid decimaltal, ej komma.

Resultat:

Panelens effekt:	W
Verkningsgrad:	%

Solvinkel

Bilden till höger förklarar varför solens instrålning mot panelen blir lägre när panelen inte står i rät vinkel mot panelen. Eftersom solens instrålning mäts i W/m² kommer en stor del av solens ljus inom denna kvadratmeter att träffa utanför panelen om den inte står i rät vinkel mot solen och detta gäller både i horisontell och vertikal riktning. Man förstår då att väldigt mycket av solens energi går förlorad hos en fast monterad panel och att en solföljare med motorstyrning kan höja panelens effekt avsevärt under stora delar av dagen.