Sidan finns inte tillgänglig på det valda språket.

Vill du byta språk och besöka startsidan, eller vill du stanna kvar på den nuvarande sidan?

Byt språk
SOLAR ENERGY
Småhus

Skuggning av solpanelsmoduler – ett problem som tillhör det förflutna?

Användbar information

2023-04-11
Utvecklingen av smarta lösningar på solcellsmarknaden som Fronius Dynamic Peak Manager ställer det gamla problemet med skuggning i skuggan.
Ju mer sol, desto mer solenergi. Småhusägare som planerar att montera en solcellsanläggning på taket behöver ta reda på under vilka förhållanden som anläggningen fungerar som den ska och ger optimal avkastning. Skuggning av solpanelsmoduler ses fortfarande som en av de största störande faktorerna, men i det här blogginlägget får du reda på varför delvis skuggning nu bara har en försumbar effekt på en solcellsanläggnings avkastning. 

Så här påverkas solpanelsmodulerna av delvis skuggning

Klart solsken, inte ett moln på himlen och en solcellsanläggning på taket – perfekta förhållanden för solcellsanläggningsägare som vill uppnå en solenergiproduktion med hög avkastning. Men mycket få tak är helt skuggfria eftersom stolpar, TV-antenner och angränsande byggnader ofta kastar skugga över solpanelsmodulerna. Det förmodade resultatet är lägre effekt och avkastning. Men om man studerar detta närmare visar det sig snabbt att förluster till följd av ojämn skuggning faktiskt har en försumbar effekt på den totala avkastningen under året. Det viktiga här är att se till att placera modulerna på rätt sätt och att välja rätt växelriktare.

Slår hål på en envis myt

Det är fortfarande en vanlig föreställning att skuggning av solpanelsmoduler – t.ex. från fallna löv – innebär att solcellsanläggningen som helhet producerar mycket liten eller ingen effekt alls. Man tänker sig att det fungerar på liknande sätt som med en trädgårdsslang som oavsett var den kläms åt genererar mycket litet eller inget vatten alls. Det här resonemanget är sedan länge föråldrat eftersom lösningen nu är inbyggd i varje modul i form av bypass-dioder.

Alternativ väg till god avkastning med bypass-dioder

Alla solpanelsmoduler levereras nu utrustade med bypass-dioder som fungerar som en brygga när delar av en modul ligger i skugga. Bypass-dioderna aktiveras i dessa fall och får ledningsförmåga genom att likspänningen från växelriktaren som tillämpas på strängen ändras, vilket gör att strömmen leds förbi den berörda cellsträngen hos solpanelsmodulen. Detta förebygger överhettning och potentiella hot-spots samtidigt som det genererar en lönsam avkastning trots delvis skuggning.

Förbättringar på marknaden för solpanelsmoduler

Fortgående framsteg inom solpanelsmoduler hjälper också till att göra solcellsanläggningar på småhustak ännu mer effektiva. Halvcellsteknik, som delar upp enskilda solceller på två, innebär att vanliga solpanelsmoduler inte bara kan minska effektförlusten utan även förbättra ljusets nyttjandegrad och garantera en stabil funktion även vid höga temperaturer.

Skuggningsbeteendet förbättras också med halvcellsmoduler, där bypass-dioder delar modulerna på mitten. Om den nedre eller övre halvan av halvcellsmodulen skuggas av exempelvis löv, kan den andra modulhalvan ändå fortsätta att generera full utgångseffekt. I jämförelse skulle en fullcellsmodul med samma skuggning förlora hela modulens effekt.

Mer utgångseffekt med effektiv MPP-spårningsalgoritm

För att så långt som möjligt minimera skuggningsförluster eller förlust på grund av felanpassning är krets- eller flerkretsväxelriktare försedda med en – eller eventuellt flera – Maximum Power Point-tracker (MPP-tracker). Helst bör varje sträng vara försedd med en MPP-tracker som löpande fastställer den optimala arbetspunkten för de anslutna strängarna och på så sätt ser till att solcellsanläggningens utgångseffekt alltid är maximal.

Dynamic Peak Manager – effektiv skuggningshantering ingår som standard

Ett smart skuggningshanteringssystem – som helst bör vara inbyggt i växelriktaren redan från början – garanterar maximal avkastning trots delvis skuggning. Det betyder att takdelar med delvis skuggning också kan vara med när anläggningen utformas. Dynamic Peak Manager från Fronius är en intelligent MPP-spårningsalgoritm som identifierar skuggning och optimerar avkastningen på strängnivå. Det gör den genom att läsa av och analysera hela spänningskurvan med regelbundna intervaller på ca 10 minuter så att den alltid hittar solcellsanläggningens mest effektiva arbetspunkt (global punkt för maximal effekt).

Exempel på skuggning från en skorsten

En skuggningssimulering där oberoende skuggningsprogramvara används visar att den årliga skuggningsförlusten är liten.  Det är i huvudsak två olika förlustkategorier man behöver ta hänsyn till.

Förlust till följd av modulspecifik delvis skuggning: Olika skuggande föremål – i det här fallet en skorsten – blockerar solljuset och gör att mindre ljus faller på solpanelsmodulerna. Det minskade ljusinfallet kan inte optimeras med en växelriktare, effektoptimerare eller mikroväxelriktare; enda lösningen i det här fallet är att ta bort föremålet som kastar skuggan.

Förlust på grund av felanpassning – det vill säga sammanlänkningsförluster i strängar – kan däremot förbättras betydligt med en intelligent MPP-spårningsalgoritm: enligt tabellen är förlusten på grund av felanpassning tack vare Dynamic Peak Manager ca två tredjedelar lägre än skuggningsförlusten på modulnivå.

Typ av skuggningsförlust  Förlust i %   Förlust i kWh  
 Modulspecifik delvis skuggning  -0,18 %

 26,07 kWh

(från 14,485 kWh)

Går inte att påverka med växelriktare, optimerare osv. 
 Förlust på grund av felanpassning (sammanlänkning/skuggning)  -0,06 %

  8,7 kWh

(från 14,485 kWh)

 Minskas kraftigt med Dynamic Peak Manager

Skuggningsresultat på årsbasis från simuleringen med horisontellt placerade solpanelsmoduler

 

Resultaten från simuleringen visar tydligt att modulspecifik delvis skuggning leder till en mycket högre procentuell förlust (ca 0.18 %) än förluster på grund av felanpassning (ca 0.06 %). Om växelriktaren som är den centrala delen i solcellsanläggningen har effektiv MPP-spårning och smart skuggningshantering, vilket alla Fronius-växelriktare har, kan du vara säker på att uppnå maximal avkastning även under svåra miljöförhållanden, och att din maskinvara och programvara fungerar i perfekt harmoni – utan extra komponenter eller kostnader.

Kan en effektoptimerare vara en lösning?

Även om likströmsoptimerare också kan förbättra anläggningens utgångseffekt vid en eventuell skuggning är de sällan kostnadseffektiva: en optimerare försöker att optimera varje modul med sin egen MPP. Eftersom en effektoptimerare styr spänningen på modulnivå har den definitivt vissa fördelar, i synnerhet när det gäller lätt skuggning, men bara så länge bypass-dioderna inte är aktiverade.

Likspänningsomriktare är extrakomponenter som själva kräver energi och som till och med drar ström i standbyläge, vilken först måste samproduceras av solcellsanläggningen. Det medför att den extra avkastningen ofta blir lägre och därför oftast inte motiverar den högre investeringskostnaden. Den stora mängden extrakomponenter som måste placeras på varje modul minskar dessutom anläggningens övergripande tillförlitlighet och ökar därför även sannolikheten för fel i solcellsanläggningen.

 Sammanfattningsvis:

Skuggning av solpanelsmoduler går inte alltid att undvika, men tack vare lovande framsteg på marknaden – både vad gäller solpanelsmoduler och kretsväxelriktare – kan skuggningsförluster nu motverkas på ett effektivt sätt.

Det viktiga är typen av skuggnings- eller utgångseffektsförlust: Nu finns det i synnerhet hjälp mot förluster på grund av felanpassning, vilka kan orsakas av ojämn skuggning av solpanelsmodulerna. Med hjälp av integrerad skuggningshantering som Dynamic Peak Manager från Fronius kan man hålla dessa förluster på en mycket låg nivå.

Den största andelen skuggningsförluster orsakas konsekvent av minskat ljusinfall på grund av föremål som kastar skuggor (träd, hus, stolpar osv.). Detta går inte att minska med likströmsoptimerare, mikroväxelriktare eller annan kraftelektronik på modulnivå – att ta bort föremålet är det enda som hjälper. 

Att investera i extrakomponenter som likströmsoptimerare för att optimera utgångseffekten är sällan kostnadseffektivt. I synnerhet vid kraftig skuggning eller i solcellsanläggningar där bara några få moduler skuggas verkar effektoptimerare inte löna sig eftersom de kräver extra el och även gör hela solcellsanläggningen mer känslig för fel.