Test af solcelleanlæg

Traditionelle el-installationer, som vi kender dem i boliger, kontorer og industrien, har én eller tre faser vekselspænding, nul og jord; når vi tilslutter noget i en stikkontakt, forsynes det med 230 V AC, mens større brugsgenstande, fx maskiner tilsluttes 400 V AC.

Solcelleanlæg er anderledes bygget op; mindre anlæg består typisk af en enkelt streng af solcellepaneler, mens større anlæg kan have flere uafhængige strenge. Fælles er, at solcellestrenge består af et antal serie- eller parallelkoblede paneler, som tilsammen leverer den ønskede jævnstrømseffekt til en inverter, der er koblet til det traditionelle elnet.

Det er vigtigt at være klar over, at solcelleanlæg er en anden boldgade end almindelige el-installationer; solcellepaneler er i udgangspunktet altid under spænding, og skal håndteres derefter; spændingen på større solcelleanlæg kan endda være op til 1500 V, så det er vigtigt, at det benyttede måleudstyr er af rette kvalitet.

Test og eftersyn af solcelleanlæg kan opdeles i to kategorier: 

Til verifikation og idriftsættelse af solceller kan med fordel bruges en solcelleinstallationstester.

Solcelleinstallationstesteren adskiller sig fra den almindelige installationstester ved, at funktionerne er tilpasset målinger iht. DS/EN 62446, hvor den traditionelle installationstester er rettet mod DS/HD 60364. Ved at bruge en solcelleinstallationstester sikrer man sig at kunne foretage alle nødvendige målinger.

De fleste solcelleinstallationstestere har hukommelse og medfølgende software, som man kan bruge til dokumentation. Dog skal man være opmærksom på, at man i nogle tilfælde skal bruge ekstra tilbehør for at få det fulde udbytte af solcelleinstallationstesteren. 

Bemærk, at Tekniq har udarbejdet et skema til brug ved slutkontrol.

Installationen på inverterens AC-side verificeres som enhver anden AC-installation iht. DS/HD 60364-6, hvilket kan gøres med en installationstester.

Installationen på inverterens DC-side er konstant under spænding og skal omgås derefter. For at verificere, at installationen er sikkerhedsmæssigt forsvarligt og klar til drift, er der en række test, som skal udføres:

Kontinuitetstest

Udligningsforbindelser mellem solcellepanelerne, og en eventuel forbindelse til jordspyd/-plint testes med 200 mA. Alle paneler skal have samme potentiale, da spændingsforskelle panelerne imellem kan påvirke ydeevnen, og i værste fald give risiko for stød.

Polaritetstest

Polaritetstest er særlig vigtig, da ombyttede poler vil påvirke anlæggets spænding og kan resultere i skader på paneler med ombyttet polaritet. Polaritet kan verificeres med en spændingstester eller multimeter egnet til måling på solceller.

Isolationstest

Fejl til stel eller jord er nogle af de mest hyppige fejl på solcelleanlæg, og det er derfor nødvendigt at teste isolationsmodstanden mellem lederne og stel/jord. Solcellepanelernes stel ikke nødvendigvis er forbundet til AC-installationens jord og i disse tilfælde er det vigtigt, at isolationstesten udføres til stel eller DC-jordplint.

Traditionelt udføres isolationstest med en isolations- eller installationstester i spændingsløs tilstand, men solcellepaneler er imidlertid ikke spændingsløse, og der skal derfor bruges et testinstrument, som kan udføre isolationstest under spænding. 

Tomgangsspænding (Uoc)

Tomgangsspændingen er solcellepanelets/-strengens spænding uden belastning. Mærkespænding, antallet af serieforbundne paneler, solindstråling samt celletemperatur vil have indflydelse på målingen.

Korslutningsstrøm (Isc)

Kortslutningsstrømmen måles ved at kortslutte solcellepanelets/-strengens poler og måle strømmen. Mærkestrøm, antallet af paneler, celletemperatur og i høj grad solindstrålingen påvirker kortslutningsstrømmen. Tekniqs slutkontrolskema har endda reserveret plads til korrektion af Isc ift. solintensiteten.

Solindstråling

I Danmark vil solindstrålingen stort set altid være mindre end databladets STC-værdi, men den er vigtig at måle, da den er afgørende for solcelleanlæggets udbytte. Ved samtidig at bruge et inklinometer sikrer man sig, at solen ikke står for lavt til at foretage en valid måling.

Solintensiteten måles med et pyranometer, som enten kan være et selvstændigt, håndholdt instrument eller en referencecelle som tilbehør til en solcelletester, hvor data sammenholdes og lagres med øvrige måleværdier. Pyranometeret/referencecellen skal anvendes i samme hældning som solcellepanelet, og kan i nogle tilfælde monteres på siden af solcellepanelet.

Temperatur

Bliver celletemperaturen for høj reduceres solcellepanelets ydeevne. mPå en varm dag med høj omgivelsestemperatur og dårlig luftcirkulation på bagsiden af solcellepanelet, vil celletemperaturen være anderledes end ved fritstående paneler på en vinterdag. 

Celletemperaturen måles med en temperaturprobe monteret på solcellepanelets bagside mens omgivelsestemperaturen måles i fri luft. Temperaturproben kan være den samme, og kan med fordel være tilsluttet en solcelleinstallationstester, da målingen i så fald kan bruges sammen med øvrige målinger.

DC-effekt og -virkningsgrad

For at få den mest korrekte måling anbefaler vi at bruge en solcelletester, som måler spænding, strøm, solintensitet og temperatur samtidig. Virkningsgraden er forholdet mellem den målte effekt (Pmpp) og den opgivne effekt, men beregnes af solcelletesteren.

For at kontrollere at et solcellepanel, -streng eller -anlæg yder, som det skal, måles strømmen (Impp) med et tangamperemeter og driftsspændingen (Vmpp), hvilket solcelletesteren omregner til DC-effekten (Pmpp).

Solcelleanlæggets virkningsgrad (nDC) og udbytte er i høj grad afhængig af solintensiteten, men smuds, støv, skidt og blade kan også spille ind; for at få korrekte målinger bør panelerne være rene og fri for skygge.

Målingen kan enten foretages for hele anlægget eller opdeles i strenge eller paneler.

Den samlede virkningsgrad er det store billede af solcelleanlæggets tilstand. Den er også et her-og-nu-billede, som påvirkes af vind og vejr såvel som installationen, så for at kunne sammenligne målinger, må de ydre forhold ikke afvige for meget fra gang til gang. Solcelleanlæggets samlede virkningsgrad er forholdet mellem DC-udbyttet og AC-effekten, som leveres til elnettet. Det er således et udtryk for, hvor effektiv den samlede installation er. 

Virkningsgraden kan først måles, når installationen er færdiggjort og sat i drift. For at måle virkningsgraden monteres DC-strømtænger og spændingsprober på inverterens tilgangsside, referencecelle for solindstråling og temperaturprobe monteres ved panelerne, og AC-strømtænger og spændingsprober monteres på inverterens afgangsside. Da paneler og inverter ofte er placeret et stykke fra hinanden, vil en remote ofte være nødvendig for at foretage målingen. Solcelletesteren registrerer og behandler alle måledata samtidig, og beregner solcelleanlæggets samlede virkningsgrad.

Solcelleanlæggets virkningsgrad er en god indikation på anlæggets overordnede tilstand; er udbyttet lavere end det burde, kan det være udtryk for, at noget ikke er i orden.

Jordfejlsøgning

Fejl til stel eller jord er typiske fejl, som fx kan skyldes beskadiget isolering eller vandindtrængen. Fejlfinding kan foregå ved gentagne isolationstest, hvor solcelleanlægget metodisk opsplittes indtil fejlen, er fundet.

Der findes heldigvis instrumenter, som kan gøre der nemmere at finde fejlen. HT PV-ISOTEST og Emazys Z200 kan fx måle på strengen og angive fejlens placering – lettere bliver det ikke!

I-V-kurve

I-V-kurven eller solcellernes strøm/spændings-karakteristik er et udtryk for ydelsen og nært beslægtet med virkningsgraden. Som navnet antyder, dannes I-V-kurven ud fra målte strøm- og spændingsværdier. Ved at korrigere måleværdier for solintensitet og temperatur, er det muligt at sammenligne den faktiske ydelse med databladet; afviger ydelsen og kurvens form fra det normale, kan dette give en indikation af fejlårsagen.

Termografering

Har man under sammenlignelige forhold konkluderet, at solcelleanlægget ikke yder som det skal, kan termografering være en mulig fejlsøgningsmetode. Man skal dog være opmærksom på, at solcellernes temperatur vil være forskellig over dagen, så metoden beror på relativ temperatursammenligning af komponenter.

Lav ydelse og dårlig virkningsgrad er et produkt af installationen samt omgivelserne, og målinger er kun sammenlignelige, hvis forholdene også ens; det vil derfor ikke give et korrekt billede at sammenligne målinger fra en gråvejrsdag med målinger fra en solskinsdag.

Standard Test Conditions (STC) er fastlagt i IEC 60904 og gør det muligt at sammenligne forskellige solcellepanelers egenskaber på lige vilkår. Solindstrålingen ved STC er 1000 W/m2, hvilket på vore breddegrader i bedste fald kan opnås en skyfri sommerdag. Foruden STC oplyses ofte også NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) og NMOT (Nominal Module Operating Temperature), så man skal holde tungen lige i munden, når man sammenligner specifikationer.