Fra energiwiki.dk

Solindstrålingen i Danmark er på ca. 1.000 kWh pr. m2 pr. år målt på en vandret flade og ca. 1.200 kWh pr. m2 pr. år målt på en flade med 45° hældning.

Solvarmeanlæg
Solvarmeanlæg omsætter solens strålingsenergi til varme. Strålingsenergien er både den direkte stråling fra solen og den diffuse stråling fra himmelrummet. På en gråvejrsdag er der kun diffus stråling, men solvarmeanlægget producerer stadig energi.

Et solvarmeanlæg består af en solfanger forbundet til en lagertank med et rørsystem. I dette rørsystem cirkulerer frostsikret væske, som transporterer solvarmen til lagertanken, hvor varmen overføres til brugsvandet igennem en varmeveksler. Se figur 1. Stort set alle anlæg er opbygget med plane solfangere, der har væske som varmemedie. Der findes dog også andre typer solfangere.

Ved opvarmning af brugsvand kan solvarmen dække næsten 100 % af behovet i sommermånederne og typisk 50-70 % af det årlige forbrug. Ved rum- og brugsvandsopvarmning kan solvarmen dække behovet i sommermånederne og typisk op til 30-40 % af det årlige varmebehov med et større solfangerareal. Begge anlægstyper suppleres derfor med andre energikilder.

Indtil nu er der installeret mere end 40.000 solvarmeanlæg i Danmark. Langt de fleste er små anlæg på 4-6 m2 til enfamiliehuse, men der er også ca. 500 større anlæg (20-200 m2) til plejehjem, skoler, boligblokke o.l. Derudover er der ca. 12 store solvarmeanlæg på over 3.000 m2 i forbindelse med fjernvarmecentraler. Det største solfjernvarmeanlæg ligger på Ærø og er på 18.000 m2.

Solfangeren
I princippet er solfangeren opbygget af en sort, væskekølet plade (absorberen), der er monteret i en beskyttende kasse. For at gøre varmetabet fra absorberen så lille som muligt kan den påføres en selektiv belægning, isoleres på undersiden og langs kanterne, samt beskyttes af et dæklag af glas, som lægges henover i en passende afstand. Absorberen kan være udformet som en kanalplade eller en plade med fastgjorte rør, hvori den væske cirkulerer, som optager solenergien og overfører varmen til lagertanken. Rørene kan være metal- eller plastrør.

Varmelager
Som varmelagre benyttes almindeligvis vandfyldte beholdere. Størrelsen af lageret har betydning for udbyttet af et solvarmeanlæg. Beregninger og erfaringer har vist, at en lagerkapacitet på 40-60 liter/m2 solfanger er en passende størrelse.

Lageret er normalt en høj, slank velisoleret ståltank, hvor solenergien overføres til varmelageret via en varmeveksler. Varmeveksleren er enten en spiral, der er placeret i bunden af tanken eller i en kappe placeret udvendigt på tanken. Der tilføres koldt vand til tanken i bunden, og det varme vand tappes fra toppen af tanken, hvor det naturligt vil stige op. Dette system giver en naturlig temperaturlagdeling af vandet og dermed den bedste udnyttelse af solenergien.

Gennem en ekstra spiral i den øverste halvdel af lagertanken eller i en efterfølgende beholder kan der overføres supplerende varme fra olie-, gas- eller brændefyr eller fjernvarme. Om sommeren er denne spiral ikke i brug, idet man normalt kan slukke for fyret og i stedet supplere med varme fra et el-varmelegeme i solfattige perioder.

Solfangerkredsen
For at undgå frostskader i solfangerkredsen anvendes en blanding af frostvæske og vand. Typisk blandes vandet med propylenglykol tilsat farve, så eventuel indtrængning i brugsvandet kan opdages.

Væskestrømmen i anlæg med varmeveksleren placeret i bunden af lageret bør være omkring 1⁄2-1 liter/min pr. m2 solfanger, mens der i anlæg med kappebeholdere normalt benyttes et mindre flow på ca. 0,2 liter/min pr. m2 solfanger. Disse anlæg kaldes derfor også low-flow-anlæg.

Til start/stop af pumpen i solfangerkredsen anvendes et styresystem, der er udviklet til solvarmeanlæg. Trykket i solfangerkredsen bør være så højt, at kogning ikke finder sted, hvis anlægget kommer ud af drift (stagnationstilstand).

Solfangerens placering
Den bedste orientering for solfangeren opnås, når den vendes mod syd, men orienteringer mod sydøst eller sydvest er acceptable, se tabel 1. Ved et brugsvandsanlæg bør solfangeren installeres med en hældning i forhold til vandret på 45 grader ± 15 grader, anlæg til både brugsvand og rumopvarmning med en hældning på 60 grader ± 15 grader og anlæg til udendørs svømmebadsopvarmning med en hældning på 30 grader ± 15 grader.

Brugsvandsanlæg
Til brugsvandsanlæg bør solfangerarealet være 1-1 1⁄2 m2 pr. person, der skønnes at have et varmtvandsforbrug på 40-50 liter pr. dag. Det vil give en dækningsgrad på ca. 60 % af det årlige energiforbrug til opvarmning af brugsvand. Lagertankens størrelse bør være på 40-60 liter/m2 solfanger.

Et anlæg på 4-6 m2 solfanger med en varmtvandsbeholder på 200-300 liter er i dag den mest solgte anlægstype og vil normalt være tilstrækkeligt til en familie på fire personer. For typiske anlæg til énfamiliehuse vil lagertank og pumpe være sammenbygget i en unit, og den kræver ikke mere plads end et almindeligt skab.

Den årlige energibesparelse er sammensat af den ydelse, der fås fra solvarmeanlægget og det sparede tomgangstab fra den eksisterende kedel i sommermånederne.

Økonomi
Et solvarmeanlæg til et enfamiliehus koster typisk 30.-35.000 kr. plus moms i anskaffelse (6.-8.000 kr. pr. m2 solfanger). Den årlige energibesparelse udgør 1.500- 3.000 kr. afhængig af hvilken form for energiforsyning, man har.

For mellemstore anlæg til institutioner og boligbebyggelse koster anlæggene noget mindre pr. m2, og store anlæg kan etableres for 4.-5.000 kr. plus moms pr. m2 solfanger.

Solvarmeanlægs årlige ydelse ligger på 300-500 kWh pr. m2 solfanger afhængigt af anlæggets effektivitet og størrelse.

Solcelleanlæg
En solcelle er en halvleder, som omsætter lysstråling direkte til elektricitet ved hjælp af den såkaldte fotoelektriske effekt. Solceller producerer el helt uden bevægelige dele, og der er derfor tale om en meget robust og driftsikker teknologi. Indtil starten af 1990erne blev solcelleanlæg mest benyttet til elforsyning i områder, hvor der ikke er adgang til den offentlige elforsyning. Anlægget er da forsynet med et batteri til energilagring. Anlæg af denne type er solgt igennem mange år og bruges bl.a. til drift af telekommunikation, lysbøjer, vejbelysning samt til decentral elforsyning af enkelthuse eller landsbyer.

Siden starten af 1990erne er der specielt i Europa blevet bygget en lang række anlæg med direkte nettilslutning, hvor overskudsstrøm sendes ud på det offentlige elnet eller den producerede el sælges til de nationale elselskaber. Den stigende interesse for at anvende solceller, hvor der i forvejen findes et elnet, skyldes, at man ønsker en stigende andel af vedvarende energiproduktion og forventer, at solcelleteknologiens tekniske og økonomiske udvikling vil gøre anlæggene rentable uden tilskud inden for en årrække. Blandt andet forventes nye muligheder for anvendelse i projekter med bygningsintegrerede solcelleanlæg.

Solcellerne placeres typisk på taget af den bygning, som skal forsynes, men det er også muligt at bruge facader eller stativer på jorden til fastgørelse. Et typisk anlæg til et énfamiliehus er på 1-6 kWp solcelleeffekt og vil producere ca. 850 kWh/kWp pr. år.

Solcelletyper

Modultyper
De solceller som findes på markedet i dag kan opdeles i 3 hovedkategorier:

Mono- eller polykrystallinsk silicium
Monokrystallinske solceller er som standard sorte eller grå med ensartet overflade og er „født” cirkulære. De enkelte celler er påført et metalgitter som kontaktnet og er monteret mellem to glaslag. Polykrystallinske siliciumceller findes ofte i blålige nuancer og i kvadratisk form. De enkelte krystaller tilbagekaster lyset forskelligt efter deres orientering. Det giver en „levende” overflade. Virkningsgraden er lidt dårligere end for monokrystaller, men pakningen i modulet er gerne tæt, hvad der delvis kompenser er for dette forhold. Modulerne har virkningsgrader på 13-19%.

Tyndfilm
Der findes i dag 3 forskellige typer tyndfilmteknologi på markedet. Tyndfilmmoduler baseret på amorf silicium også kaldet a-Si eller en variation heraf, mikro amorf a-Si/µc-Si. En anden type tyndfilm er produceret af et mix bestående af f.eks. kobber, indium, gallium og selenium (CIS/CIGS). Den sidste teknologi er baseret på cadium og tellorid (CdTe). Tyndfilmmodulerne har virkningsgrader på 5-15 %. Fælles for tyndfilmmodulerne er, at de ikke indeholder meget aktivt materiale og derfor er billige i fremstillingen.

3- generation
3-generations solceller er solceller, der som udgangspunkt ikke er produceret med anvendelse af silicium. Der er flere forskellige typer 3-generations solceller på markedet og endnu flere under udvikling. Solcellerne kan være af typen PEC (PhotoElectroChemical) som også kaldes brombær- solcellen eller Gräetzel-solcellen, og vil kunne anvendes i vinduer, da den kan produceres til at være gennemsigtig. En anden type kan være de polymere solceller, ”plastik”-solceller, som er meget billige i produktion.

3-generations solcellerne har i dag en begrænset del af markedet og produceres ofte til andre anvendelser end bygningsintegration. Men med den store udvikling inden for teknologierne forventer man sig meget af teknologierne.

Solcellemoduler findes i et stort udvalg af størrelser, udseende og kvaliteter. Solcellemodulerne kommer i standardstørrelser og hver modul er på ca. 1-3 m2 og har effekter fra 50 Wp til 400 Wp pr. modul. Modulerne har udgangsspændinger på mellem 36 og 125 Vdc og kan sammenkobles i serieeller parallelforbindelser afhængigt af hvilken konfiguration, de skal benyttes i.

Systemer med spændinger på op til 800 volt kan opnås ved at serieforbinde modulerne. Større strømstyrke opnås ved at parallelforbinde modulerne. Eftersom et moduls enkelte celler er serieforbundne, vil skygge på en enkelt celle betyde, at effekten falder i de dele af modulet, der er i samme serie. Det er derfor yderst vigtigt at undgå skygge på nogen som helst del af anlægget.

For montage på tagflader findes moduler, der enten er indstøbt i glastegl eller er udformet som tagplader til erstatning for det traditionelle anlæg. Tilsvarende findes moduler for facadebeklædning, som f.eks. kan erstatte glas- eller stenplader på kontorfacader m.v.

Nettilsluttede anlæg
Denne anlægstype består af en række solcellemoduler, som via en vekselretter er koblet direkte til det offentlige elnet. Anlæggene kan være centrale eller decentrale, og de kan være opbygget på stativ eller være bygningsintegreret. Anlæggene kan være placeret på landjorden og kan være på flere MWp men kan også være mindre bygningsintegrerede (BIPV) solcelleanlæg på få kWp.

Ved at integrere solceller i bygninger, kan stativer og kabler til en vis grad spares bort. Kan solcellerne benyttes som en aktiv bygningskomponent, der erstatter andet materiale, forbedres anlægsøkonomien også.

Ved mindre anlæg kobles modulerne sammen så de giver en spænding på 250 - 800 volt dc, som vekselrettes og transformeres op til netspændingen i en vekselretter. Foruden vekselretteren kræves en måler for køb/salg af el samt diverse afbrydere og sikringer, se figur 3.

Økonomi
Et solcelleanlæg til et enfamiliehus koster typisk 25.000-30.000 kr./kWp i anskaffelse afhængig af anlægsstørrelsen og solcelletype. Anlægget tilkobles den eksisterende elinstallation og vil producere el når der er lys på anlægget. Såfremt der produceres mere el end der forbruges i huset, sendes den overskydende el ud på elnettet og hentes tilbage når der er større forbrug i huset end solcellerne kan dække. Det er for private husstande tilladt at installere op til 6 kWp solceller og benytte elnettet til parkering af solstrømmen, ordningen kaldes i daglig tale ”nettomålingsordningen”.

Læs også Hvilke krav skal jeg stille i et solcelle udbud?
hvor Hvidovre Kommune har prøvet at samle gode råd om solcelleudbud baseret på egne erfaringer

Kilder og yderligere oplysninger =

• Solenergicentret, [http:/www.solenergi.dk www.solenergi.dk]
• www.elsparefonden.dk
• www.energitjenesten.dk
• www.altomsolceller.dk
• BYG‐SOL. Vejledning v 1.0, marts 2009
• www.solarcitycopenhagen.dk
• www.skrotditoliefyr.dk