Slik virker et solcelleanlegg

Et av de vanligste spørsmålene vi får er hvordan et solcelleanlegg faktisk fungerer. Her skal vi prøve å gi en enkel og grei forklaring på nettopp det! Men aller først litt kvantefysikk.

Neida, vi skal holde dette på et ganske overordnet nivå. Men i utgangspunktet fungerer en solcelle nettopp ved hjelp av kvantefysikken. Faktisk så ble selveste Albert Einstein tildelt Nobelprisen i fysikk for sitt arbeid med det vi kaller den fotoelektriske effekt, en viktig årsak til at solceller fungerer slik de gjør.

Mye har skjedd siden Einstein skrev fysikkformler med kritt på tavlen. Solceller lages av nye og mye mer effektive materialer, har mangedoblet sin ytelse, og ikke minst blitt så billige at solcelleanlegg er lønnsomt å installere på husene våre. Men det som skjer inni solcellene når solen skinner er fortsatt i stor grad den samme effekten som gode gamle Einstein beskrev.

Slik fungerer et solcellepanel

En solcelle fungerer slik at den omgjør energien i sollyset til elektrisk energi. Dette skjer helt av seg selv og uten noen form for påvirkning fra annet enn lyset som skinner på panelene. Solcellene, som oftest er laget av et materiale som heter silisium, absorberer sollyset og genererer en elektrisk ladning. Denne ladningen kan utnyttes ved at solcellene har to sett metalliske ledere som fungerer som en positiv og negativ pol, akkurat som et batteri.

I et solcellepanel er mange solceller koblet sammen i serie, slik at spenningen som panelet leverer blir større. Solcellepanelet er også forseglet med glass og et laminat, slik at luft og fukt ikke skal påvirke solcellene over tid. En aluminiumsramme er også ofte brukt for at panelene skal bli mer robuste.

Spenningen som solcellene yter er ganske konstant så lenge de treffes av sollyset, men strømmen som de leverer er avhengig av intensiteten i lyset. Derfor er den elektriske effekten som et solcellepanel yter i stor grad avhengig av hvor sterkt lyset er, som igjen er avhengig av tiden på døgnet og året. Været påvirker de fleste av oss, solcellepanelene inkludert. Er det overskyet eller tåkete vil strømmen fra solcellepanelene bli lavere, og effekten de leverer synker. På morgenen og kvelden, når solen står lavt på himmelen, er også effekten fra solcellepanelene lavere enn den typisk er midt på dagen på sommeren.

Elektrisk effekt måles som oftest i watt (W), og en ofte brukt benevnelse for solceller er det vi kaller for nominell effekt, eller watt peak (Wp). Det er ikke annet enn en beskrivelse av ytelsen til solcellepanelene i en bestemt situasjon, og brukes for å kunne sammenligne ulike solcellepaneler. Ettersom sollyset som treffer panelene varierer fra time til time og dag til dag, er den faktiske effekten fra solcellene i stor grad varierende, mens nominell effekt er den ytelsen panelene leverer med en standardisert solinnstråling og temperatur. I virkeligheten vil panelene levere en effekt som gjerne er litt under nominell ytelse om formiddagen og ettermiddagen, og i noen tilfeller litt over den nominelle ytelsen midt på dagen på sommeren når solen står høyt på himmelen.

Komponenter og oppbygging av anlegget

Solcellepanelene er selvfølgelig de viktigste elementene i et solcelleanlegg, men det er flere andre komponenter som må inngå for at anlegget skal kunne levere strøm til nettet. I all hovedsak er et solcelleanlegg bygget opp av fem deler:

  • Festemateriell for å sikre panelene til taket
  • Solcellepaneler
  • Kabler for å koble solcellepanelene sammen
  • Inverter (vekselretter)
  • Elektrisk tilkobling til sikringsskapet

Festemateriellet som benyttes er tilrettelagt for hvert enkelt taktekke. Har du for eksempel takstein på taket benyttes det kroker som skrus fast i sløyfene under steinen. Fellesnevneren er at festemateriellet er laget og festes på en slik måte at taket er like tett som det var fra før.

Solcellene kobles sammen med kabler for å lage en sammenhengende streng, ofte slik at panelene er koblet sammen i serie. Fra panelene trekkes det deretter kabler ned fra taket og gjerne inn i huset til inverteren (også omtalt som vekselretteren).

I inverteren gjøres likestrøm fra solcellepanelene om til vekselstrøm, som er det vi bruker i stikkontaktene våre. Inverteren er innstilt slik at kravene fra nettselskapene til for eksempel spenningskvalitet og innmatingseffekt blir fulgt.

Når man dimensjonerer et solcelleanlegg er det viktig å sørge for at inverteren passer til og er godt dimensjonert i forhold til solcellepanelene. Ofte vil man se at vekselstrømseffekten til inverteren er noe lavere enn den nominelle likestrømseffekten til inverteren.

Dette betyr ikke at anlegget leverer mindre energi, faktisk som oftest tvert i mot. Dette er på grunn av at nominell effekt til solcellepanelene ikke nødvendigvis er den effekt de leverer mesteparten av tiden, slik som diskutert tidligere. Ved å tilpasse forholdet mellom likestrøms- og vekselstrømseffekten kan vi optimalisere energiutbyttet fra solcelleanlegget over hele året.

Fra vekselretteren trekkes det opp en vanlig strømledning inn til sikringsskapet, der inverteren får sin egen kurs med en egen sikring. Deretter er det bare å skru på anlegget og nyte selvprodusert, kortreist strøm med høy kvalitet!

Hvor tar strømmen veien?

Når solen skinner produserer solcelleanlegget ditt ren, fornybar energi rett inn i din egen stikkontakt. Hvor mye strøm du produserer er jo avhengig av hvor mye sol som skinner på solcellepanelene dine. Den strømmen som anlegget produserer går uansett rett inn i det elektriske anlegget i huset ditt.

Har du et høyere forbruk enn det du produserer vil du selv bruke opp all solstrømmen. Det du ikke klarer å dekke av forbruk ved hjelp av solcellene suppleres fra det elektriske nettet, helt automatisk. Nettet sørger for å toppe opp tilførselen, slik at du kun kjøper den kraften du ikke klarer å dekke med egen produksjon.

På solrike dager eller når du er bortreist har du kanskje et lavere forbruk enn produksjonen fra solcelleanlegget. Da vil overskuddsstrømmen mates inn på nettet og komme dine naboer til gode. Også dette går helt av seg selv, uten at du trenger å foreta deg noe spesielt. I tillegg vil din strømleverandør betale deg for denne kraften, gjennom en plusskundeavtale du inngår med de. Da blir du kraftleverandør, og kan le hele veien til banken :-)