Olika lutningar i samma väderstreck på samma MPPT?

[Spangek]

Jag håller på att utreda och jämföra olika offerter som jag fått på solcellsanläggningar till mitt tak och skulle vilja få bekräftat om jag tänker rätt gällande om/hur/när man kan blanda lutningar på samma MPPT och vilka konsekvenser det ger. Har läst runt på nätet så ögonen blöder men känner mig fortfarande osäker….

Bakgrunden och komplikationen är att jag planerar att sätta solceller i två olika väderstreck MEN dessa taksidor har båda en uppvikt takfot (27 grader uppe och 14 grader nere).

En grundfråga som jag behöver besluta är om jag ska gå på optimerat system ELLER traditionellt med vanliga slingor utan elektronik på taket. Jag är inte riktigt 100% komfortabel med att sätta 39st kraftelektronik-boxar utomhus på taket utsatt för alla vädrets makter under 30 år OM jag inte ser att det har en rejäl ekonomisk uppsida som kan betala utbyte/reparation inom rimligt kort tid samt kompensera för effektbortfall innan jag märker att det strular OCH min tid att få problemet löst (om)/när! det strular…..ja, det finns garantier MEN energiförluster innan fix och min tid ersätts såklart aldrig… Tid som jag verkligen skulle vilja prioritera till annat dessutom.

Jag har fått offerter även på vanliga icke-optimerade system, dock utan info om sling-design vilket bekymrar mig nu när det är fyra kombinationer av azimut och elevation i systemet och växelriktare typiskt har två MPPT’er….

Så här tänker jag (beskrivet för ETT av väderstrecken men tanken är motsvarande för det andra) utifrån det jag lärt mig framförallt i beskrivningen: http://solcellforum.18852.x6.nabble.com/Skugga-solcell-modul-en-betraktelse-tp5009209.html

Alternativ 1: Optimerat system. Med antagandet 1% förlust i optimerarna ger detta 6294kWh/år enligt SITIS-beräkningsprogram med mitt panelantal, verkningsgrad, storlek, azimut, elevation, latitud etc.

Alternativ 2: Parallellkoppla tre slingor med 6 paneler vardera till en MPPT, alla med samma azimut men en slinga med 6 paneler har alla lägre lutning och alla övriga har den högre. Detta eftersom spänningen inte varierar så mycket med varierande instrålning och de rätt så olika strömmarna kommer att adderas vid nästan optimala spänningen om jag förstår det rätt. MEN när jag tittar på databladet på panelerna och räknar på temp-koefficienten så verkar det dock tyvärr som att lägsta sling-spänningen vid max effekt och 75 grader inuti cellerna på en högsommardag bara blir 194 volt för 6st moduler i serie vilket ligger under min-spänningen på 200V för alla växelriktare som jag har offerter på. (Huawei + Fronius Symo) Tänker jag rätt när jag stryker detta alternativ helt pga min-spänningen som skulle få växelriktaren att stanna helt på varma soliga sommardagar MEN att det annars med längre (men fortfarande lika långa) slingor skulle fungera och jag skulle få ut en årsenergi motsvarande väldigt nära de 6294kWh/år som alternativ 1 ger?

Alternativ 3: Strunta i panelerna på takfoten och acceptera 29% lägre årsenergi eftersom man aldrig kan blanda azimut och elevation på samma MPPT om man inte har optimerare. => 4480kWh/år totalt enligt SITIS.

Alternativ 4: Lägg alla 18 paneler med samma azimut i EN slinga till EN MPPT även om 1/3 av dessa har lägre elevation. Då kommer vad jag förstår den lutning med högst solinstrålning vid varje tidpunkt att vara den som producerar. Alla andra paneler med annan lutning ger NOLL i energi-bidrag. (Jag försummar förluster i schottkydioderna för enkelhetens skull). Specialfallet är de timmar under året när instrålningen för de olika lutningarna ligger inom 1% från varandra och alla moduler borde kunna fungera tillsammans. (Att jag valde just 1% här är både pga beskrivningen ovan OCH det faktum att solcellsdatablad brukar ha olika artikelnummer för samma panelstorlek/typ där spänning och ström varierar inom just 1%-intervall. Det kanske inte är en slump….man behöver ju kunna seriekoppla moduler utan att helt tappa effekten från vissa moduler i serien om instrålningen verkligen är densamma för alla) Har gjort en beräkning mha SITIS där jag för var och en av alla timmar under årets alla månader kollar vilken vinkel som får mest solinstrålning och satt den andra vinkeln till noll kWh/m2/år. För de timmar när de ligger inom 1% från varandra använde jag den lägsta av de två för alla moduler. => 5032kWh/år totalt enligt SITIS. Jämfört med alternativ 1 så blir det storleksordningen 15 års payback-tid på att addera paneler med lägre lutning…tveksamt om det är värt det då det finns andra nackdelar som att det blir svårare att rensa hängrännan när panelen går så nära takfoten att man inte kan gå på taket när man rensar. ( 5032kWh/år = 20% lägre årsenergi än optimerade alternativ 1, motsvarande ca 1390kr/år i minskad besparing/intäkt vilket skulle kunna köpa storleksordningen ca 2 nya optimerare per år till alternativ 1 oräknat arbetskostnaden att byta, men optimerat system är ju också dyrare i inköp typiskt verkar det som.)

- Har jag gjort någon tankevurpa ovan när jag räknat årsenergier?
- Finns det fler realistiska alternativ?
- Vilket alternativ hade ni andra valt och varför?
- OM ni skulle ha valt ett icke-optimerat alternativ ovan, vilket alternativ skulle ni prioriterat högst?

[Arne]

Så hög temperatur som 75 grader tror jag inte det blir inne i solcellerna, men kanske 45 grader.

Ja, så få som 6 seriekopplade paneler blir nog alltför låg spänning på den strängen. Räcker knappt för att väcka växelriktaren.

Att ha effektoptimerare till panelerna kräver plats under panelerna så att effektoptimerarna kan härbärgeras. SolarEdges P401 på 400 W är ca 30 mm tjocka och de ska fästas i något också.
Har man långa skenor som panelerna vilar på, kan man skruva fast effektoptimerarna i skenorna.

Är det totalt 18 st paneler det är frågan om och du har 2 takfall i två olika väderstreck?
Dessa två takfall har 2 olika taklutningar, 27 grader och vid takfoten uppvikt till 14 grader.
Det är mycket enklare att förstå om du gör en enkel skiss på hur du tänkt möbleringen av paneler på dina takfall.

Beräkning av kWhårsskörden gör väl solcellsfirman som installerar din anläggning och du tänkt köpa nyckelfärdig anläggning.

Det finns Tigo effektoptimerare, t.ex. Tigo Energy TS4-A-O på 500 W. Sådana kanske du kan sätta på panelarna på takvinkel 14 grader. Man behöver nämligen med Tigo effektoptimerare inte sätta på varenda panel, som man måste med SolarEdges. Då seriekopplar du alla panelerna(är det 18 st) (både de med uppvinkling 27 grader och de med 14 grader) på ett takfall och kopplar till växelriktarens ena MPPTingång.

Man brukar sätta sådana Tigo enbart på paneler i en seriekopplad sträng som riskerar att delvis eller helt skuggas. Men då brukar alla panelrna ha samma uppvinkling. I ditt fall kan man betrakta panelerna på 14 graders takbiten som delvis skuggade. Tigo effektoptimerarna är tunnare ca 23 mm och kläms fast på panelens alu-ram och får plats.

Varför hjälper och förklarar inte solcellsfirmorna som lämnat dig offert hur de tänker göra?

Har du tänkt att gå och vingla på en takremsa på endast ca 300 mm för att rensa hängränna? Stor risk då att falla ner. Även om takremsan skulle vara 800 mm bred. Är det inte väldigt sällan man behöver rensa hängrännor? En gång var 5:e år. Eller har ni väldigt mycket träd kring huset. I så fall skuggar träden troligen panelerna. Rensa hängrännor kan man inte göra det från en stege?

Så pass liten anläggning som 18 paneler à ca 300 Wp blir bara installerad paneleffekt 5,4 kW, och blir därmed ganska dyr om du köper den nyckelfärdig av en solcellsfirma. Det är så många fasta avgifter vid installation såsom byggnadsställning, elinkoppling växelriktaren, restidskostnad, snö-och vindkraftberäkningar, sammanställning dokumentation. Dessa kostnader är ca samma oberoende av storlek på anläggningen inom vissa gränser. Frågan är om det lönar sig med solcellsanläggning? Det är kanske annat du ska göra för att få ner elförbrukningen? Luft-luft-värmepump kanske?

Tillverkaren ger köparen en så kallad flashlista över alla paneler där varje panel har uppmätts på fabriken, då nytillverkad. Där ser du att panelernas effekt varierer litet grand, men inom angivna toleranser, se exempel på sådan flashlista över paneler med märkeffekt 325 Wp. Några ligger uppe på 328,5 Wp.

[Spangek]

Tack Arne, du gör en viktig insats genom all den tid du lägger på att ge kloka svar i detta forum!
All respekt till dig!

Bifogar bild på hur det skulle kunna se ut om jag väljer optimerat system med paneler i tre väderstreck. (Vardera med två lutningar där nedersta raden lutar 14 grader och resten 27) 14,8kWpeak och nästan 12´000kWh/år estimerat.

Tanken var att OM jag skulle välja icke-optimerat system istället så blir det inga paneler på den västra/vänstra sidan av huset som ändå har en skorsten och lite träd som skuggar.

Min trådfråga ovan avsåg bara den östra/högra delen av taket med 18 paneler för att inte komplicera frågan och göra frågan/svaren mer generellt användbar för andra.

Om man skulle sätta Tigo på nedre radens moduler, kommer man inte då att tappa märkbar effekt de timmar under dagen som den nedre raden har högre effekt/ström? (Jag har inte riktigt förstått hur en optimerare fungerar. Att den kan öka sin utström och därmed sänka sin utspänning för att få ut effekt även vid delskugga är klart, MEN kan en Tigo även sänka sin utström och höja sin utspänning för att jobba optimalt ihop med andra slingmedlemmar som har MINDRE effekt/ström? Reglertekniskt skulle det vara intressant isåfall att se hur man garanterar systemstabilitet om man inte har en centralt styrande ”dirigent” som jag gissar att SolarEdge implementerat eftersom man måste ha optimerare överallt?) Sett över årets timmar så har östra sidans nedersta rad med lägre lutning i mitt fall faktiskt högre åreenergi pga väderstrecket så det är inget ovanligt case att nedre modulerna vill ge högre ström.

Intressant att lära sig att det finns ”flash-listor”. Noterar att i listan du visade som exempel så är skillnaden mellan max- och min-ström hela 4%! (9,48-9,86A Impp) Man kan ju undra hur mycket årsproduktionen skulle påverkas om man skulle byta ut serienummer 8053 som sticker ut nedåt till en modul som ligger mer i mitten av strömområdet. Mitt grova antagande var ju att man vill/behöver ligga inom 1% intervallet för att inte tappa för mycket av den total potentialen. (Systemet nedan kanske hade optimerare iofs och då spelar ju panelvariationer inte någon egentlig roll)

På din fråga om ”varför säljarna inte hjälper” så kan jag ju bara spekulera….i mitt fall frågade jag om vilken slingkonfigurering som var tilltänkt för de icke-optimerade systemen då jag var ”orolig”…. och fick som svar en offert på ett optimerat system istället….det kan man ju sen dra egna slutsatser utifrån.

[Arne]

Bra med en skiss då förstår man vad du är ute efter.
Om du tittar på hur solen stiger upp över horisonten och vandrar från öster till väster under en dag, då förstår du att takfallsbiten som har 14 grades uppvinkling aldrig eller sällan kommer att bestrålas starkare än den takbiten på samma takfall som har uppvinkling 27 grader.
Solen når som högst i Stockholm  ca 55 grader, tror jag det är, över horisonten och står då i söder och det är midsommartid och kl. är ca 13:00(sommartid).

Då är solens strålar för:
Södertakbiten som har 14 graders uppvinkling:  21 grader mot panelens normal
Södertakbiten som har 27 graders uppvinkling:  8 grader mot panelens normal

Dvs panelen på takbiten med 27 graders uppvinkling träffas nästan vinkelrät av solstrålarna. Optimalt är när solstrålarna är 0 grader mot en panelens normal för att få högsta momentan effekt från de direkta solstrålarna.

Tittar du sedan på östertakbiten, när solen står i öster, då är solhöjden betydligt lägre, och då blir paneler på 14 graders östertakbiten ändå mer "fel".
Ta fram gradskiva och skissa litet, och kontrollera det jag nu säger.

Du kan installera utan några effektoptimerare och seriekoppla alla paneler(18 st paneler på ca 350 Wp går bra att seriekoppla, men om fler kan det bli alltför hög spänning. Får man kolla) som är åt ett och samma väderstreck och köra så och se hur det funkar. Skulle det gå dåligt kan du i efterhand skaffa och montera på Tigo på panelerna på 14-grades-takbiten.  
Du får givetvis montera loss de paneler som ska ha Tigo, och klämma fast Tigona i deras alu-ramar och koppla in Tigona i strängen.

Du verkar vilja ha panelerna i landskapsläge(liggande). Det är väl för att det får plats fler paneler då.
Men det kan behövas dubbla lager med skenor då, som korsar varandra. Först ett skenlager med horisontella skenor och ovanpå det ett lager med vertikala skenor. Blir mer dyrare jämfört att ha paneler i porträtt, då det räcker med ett lager med horisontella skenor. Fråga firmorna som offererat hur de tänker göra! Vilket fabrikat och typ på montagematerial avser de använda, men det ska stå angivet i offerten?

En effektoptimerare är en DC-DC omvandlare. Kolla på t.ex. SolarEdges datablad för P401, så står inspänningområde och utspänningområde och strömområde. Vitsen med effektoptimerarna är att de kan ge samma utström som sina kamrater i samma sträng, även om panelen är mindre bestrålad än de andra kamraterna.  

De 5 st panelerna på östertaket kanske inte kommer att se så snyggt ut med sådant lapptäcke? Det är väl takfönster som gör att det inte går att ha fler?

Det finns inget garaget som har tak? T.ex. sätta några paneler där.

En del personer sorterar panelerna efter flashlistan så varje sträng får så lika paneler som möjligt.
Vi eller bekanta har aldrig brytt sig om att göra det, utan tog ur de ur förpackningen som de var förpackade och lade upp på taket. Solis här på forumet sorterade sina paneler, har jag för mig han skrev.

Jag kollade solcellstemperaturen för paneler helt integrerade i ett tak, och som bestrålas med 1000 W/m2 vid utomhustemperatur 25 grader, och de blir faktiskt ganska heta, ca 68 grader. Integrerade paneler i ett tak, har i stort sett ingen kylning alls. Är panelerna på skenor ovan takytan, då ca 53 grader. Fritt uppställt på ett fält, då ca 47 grader. Men i Sverige är det ofta inte ens på sommaren så stark globalstrålning som 1000 W/m2.

Det går att ha paneler även på norrtak, på ditt tak skulle en panel mot norr ge kWh-årsskörd ca 65 % av vad en panel på södertak ger, båda med 27 graders uppvinkling. BenktK här på forumet har paneler rakt mot söder men även rakt mot norr och med taklutning just 27 grader. http://solcellforum.18852.x6.nabble.com/Driftdata-kWh-kWp-td5010911i420.html
BengtK visar också någonstans vad det blir för årsskörd separat för södertaket och för norrtaket.

[Spangek]

Njaee, jag håller inte riktigt med om slutsatsen om att paneler med 14 graders lutning aldrig får mer solinstrålning än vid 27 graders lutning om båda lutar åt samma väderstreck.

Jag kan hålla med om det (med exakt de vinklar du anger) så länge azimut'en är hyfsat samma för panel och solen läge (vilket för mitt östra tak är runt klockan 7 på morgonen), men inte annars. Tänk tex i det läge när solen står rakt i söder och lyser på en panel riktad rakt åt öster, då kommer ju en panel med 27 graders lutning att uppvisa en mindre yta än samma panel med 14 graders lutning om man ser det från solen och får därför lägre instrålning per ytenhet. Man kan även tänka sig specialfallet på eftermiddagen på hösten när solens strålar faller med exakt 27 graders lutning mot marken rakt från väster, då får en panel riktad rakt österut med 27 graders lutning INGEN direkt solinstrålning MEN 14 graders lutningen i samma väderstreck kommer att få direkt-sol även om det är med ganska flack vinkel.

Jag gjorde en färgkarta utifrån data från SITIS så att man ser fördelningen över årets alla timmar lättare i just fallet med mitt östra tak (azimut 63 grader):

Blåmarkerade timmar har störst instrålning på paneler med 27 graders lutning
Gröna timmar har solinstrålning inom 1% från varandra och
Gula timmar har störst instrålning på paneler med 14 graders lutning

Jag drar därmed slutsatsen att jag i praktiken verkligen behöver optimerare på alla paneler på östra sidan för att inte tappa rejält med effekt men OM jag bara skulle ha på en av lutningarna så skulle det vara på 14 graders panelerna precis som du säger.

Detta eftersom direktstrålningen på östra sidan är störst på morgontimmarna när 27 graders panelerna dominerar, MEN det är rätt många effekt-timmar senare på dagen där 14-graders panelerna får mer instrålning och därmed får nytta av optimerare även på 27-graders panelerna.

Tusen tack för infon om risk för dubbla skenor, det har jag inte tänkt på!
Det skulle inte bli så snyggt i mitt fall eftersom man typiskt ser mitt tak i linje med takfotens lutning pga tomtens utformning och då framgår "tjockleken" på taket tydligt. Ska kolla hur firmorna tänkt lägga rälsen...

Tack också för info om runt 53 grader celsius som max på sommaren med 1000W/m2 när man använder "räls". Det ger faktiskt en lägsta spänning på 209 volt med 6 paneler i en sträng som faktiskt ÄR större än min-spänningen på en typisk Fronius eller Huawei icke-optimerad växelriktare. Gränsen går vid 66 grader som ger 200 volt med 6 paneler. Frågan är dock om man vågar och vilken årsenergi man skulle få med tre parallelkopplade ickeoptimerade slingor från min ursprungsfråga.

Hade hoppats att den här utvärderingen och beslutet skulle bli lätt....nu blev det svårt.... :-(

[Spangek]

Hmmm, kom på en grej som nog gör beslutet om optimering eller inte lite lättare....

=> spänningsfallet i kabeln börjar faktiskt spela roll OM jag ska parallellkoppla mina korta slingor. Hela marginalen på 9 volt vid 53 grader skulle ju faktiskt ätas upp av totalt 30meter 4mm2 kabel och de 33A som blir efter parallellkopplingen som ett exempel.

I praktiken blir det något bättre pga att det bara är 11A i varje slinga och man KAN-, och måste kanske av elsäkerhetsskäl till och med använda grövre kabel där man har 33A men ändå, marginalen till min-spänningen för växelriktare får jag nog anse vara för liten med 6 panelers slingor så jag stryker nog det alternativet och enligt ovan så blir inte del-optimering speciellt bra skulle jag tro så det får nog bli heloptimerat iallafall.

BESLUT!! :-)

[Arne]

Jag undrar om det är bra att oroa sig alltför mycket. Avses en mörk natt att fälla alla träd hos grannar i en radie 1 km runt fastighet? Träden kan ju riskera att störa anläggningen. Tänk om det blir en molnig dag, då minskar ju produktionen? Skicka upp raketer med sprängsats med kvicksilverjodid för att tömma molnen på vatten och få klart vädet? Naturen kan ställa till oreda och och ta sig till och börja snöa så det ligger snö på panelerna i veckor. Fiskmåsar kan illsinningt sätta välriktade blaffor på panelerna. Löv kanske lägger sig på paneler, ve och fasa. Allt ställs på ända. Skämt å sido.

Vad du kan göra är att höra med solcellsfirmorna om de har monterat på ett hus med sådant valmat tak som du har. Hör sedan hur de gjort där och hur det fungerar. Men jag vet ju hur hantverkare då svarar, "det fungerar jättebra" då även om det fungerar dåligt vill de inte erkänna det.
Här på forumet för ca 3 år sedan var det en villaägare som gjorde inlägg i forumet som jag har för mig hade valmat tak, men jag kan ha fel. Jag tror det var i Stockholmstrakten. Se om du hittar det här på forumet. Jag hittar det inte. Men jag har för mig att han endast funderade på att skaffa en solcellsanläggning, om han verkligen byggde, anger han inte.

Varför bygger man valmade tak med två olika takvinklar? Är det för att få större takhöjd på vinden för att inreda vinden för boende? Det borde fördyra takkonstruktionen också, tycker jag.

Din skiss är inte korrekt vriden, om ditt "östertak" har azimut 63 grader. Man tror att det är azimut  90 grader. Visserligen visar du inte på skissen vart norr är.

Du kan glädja dig åt att det är mindre byråkrati numer med att installera en solcellsanläggning. Nu behöver du endast:
a. Göra föranmälan till ditt elnätsbolag(gör din elektriker) och sedan färdiganmäla(gör också din elektriker).

I och med att elcertifikat numer är i stort sett värdelösa, är det ingen mening att anmäla anläggningen till Energimyndigheten för att erhålla elcertifikat, inte ens anmäla den till dem. Man behöver inte ha något alls att göra med Energimyndigheten.

Tänk på att montagematerialet är mycket viktigt. Det ska sitta stabilt under kanske uppåt 40 år. Det finns tyvärr undermåliga takfästen för betongpannetak, som riskerar också att trycka sönder takpannor med vatteninläckage som följd. Undermåligt montagesystem går snabbt för solcellsfirman att montera, men husägaren är den som riskerar att få problemen efter några år. Du ser inte heller om pannor är knäckta pga ligger paneler på taket.

Vad har du för avstånd mellan takstolarna? På enfamiljshus som byggdes i Sverige ca 1960 och framåt verkar det vara standard med 1200 mm. Men du kanske har annat? Har du råspont på takstolarna eller ingen råspont alls och så kallad fribärande bärläkt? Det har betydelse för vilka takfästen som kan användas.
Dimension på takstolsvirket har också betydelse. Standard är ca 145-170 x 45 mm. Alltså väldigt smala, bara 45 mm. I Norra Sverige där mer snö gör de helt enkelt bara takstolsvirket högre, t.ex. 230 x 45 mm.

Tigo effektoptimerarna fungerar bara om de sitter på paneler som är del eller helskuggade jämfört de andra i samma seriekopplade sträng. Då ska det vara samma märkeffekt på alla panelerna i strängen, t.ex. 330 Wp.
Vissa timmar under ett år kan det nog vara som du påpekar att 14-graders-panelerna får större besrtålning än 27-graders-panelerna, men kanske få timmar.

Ska du gå på säkra kort, får du bita i sura äpplet och krypa till korset och välja SolarEdge. Du kan välja en SolarEdge-växelriktare SE17k-N4 SetApp på 17 kW, och ha SolarEdge tandem-effektoptimerare P730 på 730 W. En tandem-optimerare kopplas till 2 st paneler och blir därför billigare än att ha en på varje panel.  Då kommer du ner i pris. Priset för en SE17k-N4 SetApp jämfört en SE16k-N4 SetApp på 16 kW, är bara kring ca 500 kr. En SolarEdge SE10k-N4 SetApp på 10 kW är dyrare än en på 17 kW, konstigt men så är det. För att kunna ha tandem-effektoptimerare måste man ha en SE16k-N4 SetApp eller större. Du måste ha minst 14 st tandem-effektoptimerare P730 i seriekopplade, men det blir det ju, då du seriekopplar alla P730 effektoptimerarna, alltså de på östertaket och de på södertaket. Det blir alltså en enda sträng.  Har du ett SolarEdge-system, kan du även nu eller framtida lägga paneler på norrtaket. Med SE17k-N4 SetApp kan du framtida bygga ut till max 22,95 kWp paneler, rejält kraftverk.