Decentraliserade omriktare effektiviserar solcellsanläggningar

På forskningsstationen Sol-El Sankt Jörgen i Göteborg drivs forskning på solenergi. När Björn Lindgren började sitt forskningprojekt på Sol-El Sankt Jörgen hade man stora problem med energiförluster i försöksprojektet.

– Vi såg hur upp till 90 procent av den potentiella solenergin försvann när solcellerna skuggades, trots att skuggningen kunde vara mycket liten, berättar Björn Lindgren. Skuggningarna ledde till energibortfall på 25-35 procent varje år och Björn Lindgrens uppgift blev att ta reda på vad det berodde på. Han insåg snart att bortfallet hade att göra med hur solcellerna kopplades samman.

Solceller

Varje solpanel består av ett antal solceller. Spänningen ligger på 0,5 volt, vilket är lägre än spänningen i ett vanligt batteri. För att underlätta energiutvinningen seriekopplas solcellerna. I försöksanläggningen upptäckte man att så fort en liten skugga träffade någon av solcellerna så utvann alla solceller i hela seriekopplingen mindre energi. Det var inte endast det lilla parti som skuggades som slutade att fungera. Med detta i bakhuvudet genomförde Björn Lindgren ett antal försök och upptäckte att det var mer effektivt att koppla samman solcellerna i flera mindre grupper med varsin omriktare. Dessa grupper blev då helt oberoende av varandra vilket resulterade i ett mer skuggningstolerant system jämfört med ett stort system seriekopplingar. Skuggades en grupperna kunde de andra fortfarande arbeta förfullt. Även de solceller som var med i samma decentraliserade grupp fick bättre resultat, när någon av dem skuggades.

Elnätet

Björn Lindgren har också studerat hur elnätet behöver förändras om en stor mängd småhus börjar producera solenergi. De nät som används idag är gjorda för att ström bara ska skickas åt ett håll, från kraftverk till hus och villor. Om även villor börjar producera energi krävs det att ledningarna och elmätarna klarar av att skicka ström även åt andra hållet. Exempelvis en solrik sommar dag när mycket ström produceras av solcellerna så ökar spänningen på nätet. Den ökade spänningen innebär att exempelvis datorer och teleapparater går sönder. I framtiden måste därför spänningen på nätet regleras. Detta sker genom att man reglerar den reaktiva effekten vilket inte kräver mycket mer än den nödvändiga regleringen från likström till växelström.

– De närmaste tio åren är det här inget problem, men när mer solenergi börjar produceras måste något göras åt den reaktiva effekten, förklarar Björn Lindgren.

Han är övertygad om att solenergi kommer att bli ett allt vanligare fenomen och anser att man redan nu bör tänka på kommande typer av elförsörjning när man dimensionerar nya ledningar som ska ligga nedgrävda mer än femtio år.

– Det är viktigt att ledningarna blir anpassade efter kommande typer av elförsörjning, och det handlar inte bara om solceller, det kan också vara små vindkraftverk eller bränsleceller som folk har hemma i sina villor. Framtida elsystem måste alltså klara av att hantera ström som går i båda riktningarna, både från hushållen och till hushållen, utan att spänningen varierar alltför mycket, säger Björn Lindgren.

Framtida energikälla

Solcellstekniken är idag långt kommen i flera länder med soligt klimat. Japan och Australien är två av de länder som ligger längst fram och det är också i solrika länder som man kan förvänta sig att solenergi kommer att bli störst.

– För utvecklingsländer kan solenergi bli ett miljöriktigt sätt att att höja levnadsstandarden. Solenergin kan driva kylskåp, belysning och hemelektronik eftersom det är dyrt att bygga ut hela elnät, säger Björn Lindgren.

Men idag är det fortfarande dyrt med solceller, även om ny teknik är på väg och för privatpersoner är det kostsamt att investera. Solcellsenergi kostar flera kronor per kilowatttimme om man räknar på en avskrivningstid på 30 år. Marknaden är ännu inte mogen, men Björn Lindgren är övertygad om att solceller så småningom kommer att användas även i Sverige.