Måling af solcellers virkningsgrad

Virkningsgrad (Performance ratio) er et udtryk for hvad et solcelleanlæg yder i praksis sammenholdt med den teoretiske ydelse. Virkningsgraden udtrykkes typisk som % vis eller en faktor 0,xx (Herefter anvendes udtrykket som en faktor 0,xx). Den beregnes og måles under hensyntagen til hhv. givne og aktuelle forhold forskellige fra STC (Standard Test Conditions).

Jo tættere virkningsgraden kommer på 1, jo bedre yder anlægget. En virkningsgrad på 1 er dog i praksis ikke opnåelig da der uundgåeligt opstår tab i anlægget, f.eks. termisk tab pga. opvarmning af cellerne m.m.

En typisk virkningsgrad for et højtydende anlæg ligger over 0,8.

Hvad bruges virkningsgraden til?

Den teoretiske virkningsgrad og den målte virkningsgrad er sammenlignelige, og er et udtryk for om anlægget yder som forventet. Samtidig anbefales det at måle virkningsgraden, allerede første sæson anlægget tages i brug, da selv et godt anlæg forventeligt vil miste ca. én % i virkningsgrad pr. år.

Ved større fald i virkningsgrad bør en fejlfinding på anlægget finde sted.

Note: Et fald på f.eks.1 procent er regnet i forhold til foregående års måling. Dvs. har anlægget en virkningsgrad i år 1 på 0,85 vil virkningsgraden i år 2 være 99% af 0,85=0,8415 i år 3 være 99% af 0,8415=0,833. osv. osv. Da instrumenterne typisk måler med 2 decimaler (0,XX) vil et fald i virkningsgraden i omegnen af en procent knap være synlig fra år til år pga. afrunding, men klart synlig over en længere periode. Til gengæld bør man øjeblikkeligt opdage fejl ved større fald i virkningsgraden.

Hvordan udregnes teoretisk virkningsgrad?

Typisk anvendes et stykke software, som typisk udbydes af solcelleproducenter til udregning. Softwaren er opbygget omkring en mængde brugerinputs, som består af producentdata for anlægget samt (forventede) ydre forhold. Som regel er leverandørerne af anlægget behjælpelige med denne teoretiske beregning for et givent anlæg.

Hvordan måles virkningsgrad?

Virkningsgraden kan f.eks. måles med HT Kit Solar Basic fra Elma Instruments. Instrumentsættet kan måle et komplet anlæg med 3 strenge DC samt 3 faser AC i én måling. Det sparer tid i forhold til 1 fasede analyseinstrumenter. Samtidig kan instrumentet bruges til IV-kurvetest, som typisk anvendes til at grafisk karakteristik af et panel eller en hel streng ved mistanke om fejl. F.eks. ved en hastigt faldende virkningsgrad, eller kvalitetssikring af paneler før montage.

Virkningsgraden udregnes af instrumentet ud fra målte værdier under hensyntagen til den aktuelle solindstråling, celletemperatur m.m. i forhold til normen STC (Standard Test Conditions 1000W/25°C). Instrumenter anvender en formel, hvor der i visse lande anvendes en korrektionsfaktor. I DK bør dog ikke anvendes korrektionsfaktor. I f.eks. i HT’s måleinstrumenter hedder denne ”rene” formel til udregning af virkningsgrad ”Corr: nDC”

Forenklet forklaret: Et panel (eller streng af paneler) vil ved STC yde en opgivet effekt [PSTC], lad os anslå 5kW. Afviger ydre forhold (temperatur og indstråling) fra STC ved måling (som de altid gør i den virkelige verden) vil anlægget yde en anden effekt [PMÅLT], lad os anslå 4kW. Måleinstrumentet måler disse ydre forhold (temperaturer og indstråling). Alle disse målte parametre tages i betragtning for at beregne hvad anlægget havde ydet hvis forholdene havde svaret til STC [P@STC], lad os anslå 4,5kW. Pga. tab fra ledningsmodstand, tilsmudsning o.a. er [P@STC] mindre end den teoretiske [PSTC] og virkningsgraden er altså i dette tilfælde= [P@STC]/ [PSTC] = 4,5/5 = 0,9

Har man ikke adgang til den teoretiske virkningsgrad, må man ”nøjes med” at konstatere at et typisk, godt anlæg bør have en virkningsgrad over 0,8. Skal man f.eks. køre en servicekontrakt for en kunde over en årrække, kan man notere virkningsgraden ved første måling som reference, og derefter årligt måle at virkningsgraden max falder et par % pr. år.