Introduktion: Fra solcellemodul til solcelleanlæg

Begrebet „solaranlæg“ dækker både over solcelleanlæg (PV) og solvarmeanlæg. Solcelleanlæg omdanner sollys til elektrisk energi, mens solvarmeanlæg producerer varme. I denne artikel fokuserer vi på solcelleanlæg.

I den forrige artikel Fra foton til volt: Hvordan virker en solcelle? kiggede vi på den enkelte solcelle. Her ser vi på helheden: Hvordan bliver enkeltceller til et fuldt funktionsdygtigt solcelleanlæg?

Fra celle til solcellepark

Et solcelleanlæg er opbygget i en klar hierarki:

• Solcelle → modul: Flere celler forbindes elektrisk og indstøbes mekanisk i en ramme
• Modul → streng (string): Moduler seriekobles for at opnå den nødvendige spænding til vekselretteren
• Streng → anlæg: Flere strenge føres ind i én eller flere vekselrettere
• Anlæg → solcellepark: Mange anlæg samlet udgør en solcellepark

Allerede et enkelt modul eller en enkelt streng kan fungere som et komplet solcelleanlæg – fx et altan-/plug-in-anlæg.

Men placeringen af solceller og moduler er kun den ene halvdel. For at få et funktionsdygtigt anlæg kræves desuden:

• Montagesystemer og stativer
• Kabler og tilslutningsdåser
• Effektelektronik (vekselretter, MPPT)
• Valgfrit: Batterilager
• Elmålere og overvågningssystemer

Montage & opstilling

Solcellemoduler kan monteres mange steder:

Private anlæg

• Hustage (skråtag eller fladt tag)
• Garager og carporte
• Altan-/plug-in-anlæg
• Facader

Erhvervs- og industriløsninger

• Fabriks- og kontorbygninger
• Jordmonterede anlæg (solcelleparker)
• Agri-PV (kombineret med landbrug)

Typer af opstilling

Fast opstilling:

• Modulerne er fastmonterede på tag eller jord
• Geometrisk bundet til bygning eller stativ
• Enkel, relativt billig og med lavt vedligehold
• Standardløsningen til de fleste anlæg i Danmark

Sporende opstilling (trackere):

• Modulerne følger solen i løbet af dagen
• Bevægelse via elmotorer eller hydraulik
• Kan øge elproduktionen med ca. 15–35 %
• Højere anlægspris og mere vedligehold
• Typisk kun økonomisk interessant i større solcelleparker

For alle montageformer gælder: Robusthed, vindlast og – ved bygninger – tagets bæreevne og konstruktion er afgørende for valg af montagesystem. I Danmark skal statik og fastgørelse dimensioneres efter de gældende vind- og snelastkrav i Bygningsreglementet (BR18) og relevante Eurocodes.

Strømvej: Fra modul til stikkontakt

Strømmen fra solcellerne kan beskrives i fem hovedtrin:

1. DC-produktion

Solcellemodulerne omdanner sollys til jævnstrøm (DC). Den resulterende spænding afhænger af antallet af seriekoblede celler i modulet og af, hvor mange moduler der er koblet i streng.

2. MPPT & DC-optimering

En Maximum Power Point Tracker (MPPT) tilpasser løbende arbejdsspændingen, så modulet/strengen arbejder i det punkt, hvor effekten er størst. Det er især vigtigt ved skiftende skydække eller delvis skygge.

3. AC-omformning

Vekselretteren omformer jævnstrømmen til netkompatibel vekselstrøm:

• 230 V enfaset til små anlæg og plug-in-løsninger
• 400 V trefaset til større hus- og erhvervsanlæg

I Danmark skal vekselretteren opfylde de tekniske tilslutningskrav fra netselskabet (fx Energinet/DSO’ens tekniske forskrifter), herunder krav til spænding, frekvens, netbeskyttelse og evt. reaktiv effekt.

4. Egetforbrug eller indfødning

Vekselstrømmen bruges enten direkte i bygningen, lagres i et batteri eller sendes ud på det offentlige elnet.

5. Måling og afregning

Elmålere registrerer både forbrug og indfødning og danner grundlag for afregning og energistyring. I Danmark sker dette via den fjernaflæste elmåler, som netselskabet stiller til rådighed.

Batteriintegration: AC- vs. DC-kobling

Solcelleanlæg med batteri har et energilager, som kan udjævne forskellen mellem produktion og forbrug. Med intelligent styring kan strømmen lagres, når solen skinner, og bruges, når forbruget er højt eller produktionen lav.

AC-koblede systemer

• Vekselretteren sidder direkte efter modulerne
• Batteriet til- og frakobles på AC-siden (230/400 V)
• Batteriet kræver en ekstra AC/DC-omformer
• Velegnet til eftermontering på eksisterende anlæg
• En smule lavere samlet virkningsgrad pga. ekstra omformning

Fordele: Stor fleksibilitet, uafhængig af den eksisterende PV-vekselretter, enkel eftermontering i danske parcelhuse med eksisterende solcelleanlæg.

DC-koblede systemer

• Batteriet er koblet direkte på DC-siden sammen med solcellemodulerne
• Opladning og afladning sker uden ekstra AC-trin
• Først ved tilslutning til husnettet omformes til AC
• Giver typisk en højere samlet virkningsgrad

Fordele: Færre omformningstab og bedre effektivitet ved højt egetforbrug, hvilket er interessant i Danmark, hvor værdien af egenproduceret strøm ofte er højere end indtægten ved salg til nettet.

Strømmåling & måler-typer

For at solcelleanlæg, batteri og elnet kan spille sammen, kræves en samlet styring af anlægget. Grundlaget er måledata fra elmålerne.

Enkeltfunktionsmålere

Måler kun strøm i én retning:

• Forbrugsmåler: Strøm fra nettet til bygningen
• Produktions-/indfødningsmåler: Strøm fra solcelleanlægget til nettet
• Produktionsmåler internt i anlægget: Den samlede elproduktion fra anlægget

I mange danske installationer er disse funktioner i dag samlet i én fjernaflæst elmåler hos netselskabet, som registrerer både forbrug og indfødning.

Tovejsmålere

Registrerer både forbrug og indfødning i samme enhed og erstatter dermed separate forbrugs- og indfødningsmålere. Dette er standarden i Danmark for nettilsluttede solcelleanlæg.

Smart meters (fjernaflæste elmålere)

Den mest moderne løsning:

• Digital måling og kommunikation
• Næsten realtidsdata tilgængelig via netselskabets kundeportal eller tredjeparts-energistyring
• Grundlag for avanceret energistyring og tidsvariable eltariffer
• Kommunikation sker via netselskabets infrastruktur (fx RF-mesh eller PLC) og et integreret kommunikationsmodul

Lastprofiler & selvforsyningsgrad

Et typisk dansk husholdningsforbrug varierer meget i løbet af dagen:

• Morgen: Relativt lavt forbrug (mange er ude af huset), samtidig lav solproduktion pga. lav solhøjde
• Middag: Lavt forbrug, men maksimal solproduktion → batteriet kan lades
• Aften: Højt forbrug (madlavning, TV, varmepumpe, elbil), ingen solproduktion → batteriet aflades

For at opnå en høj selvforsyningsgrad (autarkigrad) skal tre forhold passe sammen:

1. Produktion (kWp): Hvor meget kan anlægget maksimalt levere?
2. Lagerkapacitet (kWh): Hvor meget energi kan lagres i batteriet?
3. Forbrug (kWh/år): Hvor meget strøm bruger husstanden?

I Danmark påvirkes den økonomiske optimering også af:

• Elafgifter og moms på købt strøm
• Aftale med elhandelsselskab om afregningspris for overskudsproduktion (typisk timepris baseret på spotmarkedet)
• Eventuelle særaftaler for bygninger med elvarme eller varmepumper

Regulering, standarder og krav i Danmark

Selv om den elektriske opbygning af solcelleanlæg er ens i hele EU, er der nationale forskelle i regler, standarder og støtteordninger. I Danmark gælder bl.a.:

Bygningsreglement og energikrav

• Bygningsreglementet (BR18) fastlægger energikrav til nye bygninger og større renoveringer, herunder krav til bygningens samlede energiramme (kWh/m²/år) og til integration af vedvarende energi.
• Solcelleanlæg kan indgå i energirammen og dermed hjælpe med at opfylde kravene til lavt energiforbrug.
• U-værdier og isoleringskrav til tag, vægge og vinduer følger BR18 og tilhørende vejledninger. Beregning af U-værdier sker efter de europæiske standarder (bl.a. EN ISO 6946), som er implementeret i dansk praksis via SBi-anvisninger.

El-tekniske standarder og tilslutning

• Dimensionering og udførelse af solcelleanlæg skal ske efter Stærkstrømsbekendtgørelsen / Bekendtgørelse om sikkerhed for udførelse og drift af elektriske installationer og de tilhørende standarder (bl.a. DS/HD 60364-serien).
• Tilslutning til elnettet sker efter netselskabets tekniske forskrifter og Energinets regler for decentral produktion, herunder krav til netbeskyttelse, spændingskvalitet og evt. effektbegrænsning.

Energimærkning og dokumentation

• Bygninger over 60 m² skal have energimærke, når de sælges eller udlejes. Ordningen administreres af Energistyrelsen, og beregningerne følger danske metoder og SBi-anvisninger.
• Solcelleanlæg kan forbedre bygningens energimærke, da egenproduktion af el reducerer det beregnede leverede energiforbrug.
• Solcellemoduler og vekselrettere skal være CE-mærkede og opfylde relevante EU-standarder (fx EN 61215, EN 61730 for moduler og EN 62109 m.fl. for vekselrettere).

Støtteordninger og økonomiske incitamenter

Direkte anlægstilskud til solcelleanlæg har ændret sig flere gange i Danmark. Aktuelle muligheder omfatter typisk:

• Skattefordele for egenproduktion: For private husstande beskattes egenproduceret og egetforbrugt strøm som udgangspunkt ikke, mens salg af overskudsstrøm beskattes efter gældende regler (fx som kapitalindkomst ved visse ordninger). Reglerne kan ændre sig, så det anbefales at tjekke de nyeste vejledninger fra Skattestyrelsen og Energistyrelsen.
• Afregningsordninger for overskudsstrøm: Elhandelsselskaber tilbyder aftaler, hvor overskudsstrøm afregnes time for time til markedspris (spotpris) minus et mindre gebyr.
• Kombination med andre energitiltag: I nogle kommuner og boligforeninger indgår solceller i samlede energirenoveringsprojekter, hvor der kan søges støtte til fx isolering, varmepumper eller fælles energiløsninger via puljer, EU-midler eller lokale initiativer. Aktuelle puljer offentliggøres typisk via Energistyrelsen og kommunernes hjemmesider.

Da støttebetingelser og satser ændres løbende, bør man altid orientere sig i de nyeste regler hos Energistyrelsen, Skattestyrelsen og sit netselskab, inden man investerer i et solcelleanlæg.

Konklusion: Sådan finder strømmen vej til stikkontakten

Læs videre: AC/DC i solcelleanlæg: Vekselrettere og strømomformning

Kilder

• Solaranlage-Ratgeber: Photovoltaik-Technik
• DZ4: Solar-Installation
• 1KOMMA5°: PV-Aufbau
• HTW Berlin: Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme