Ralos.
  • Etusivu
  • Teknologia
  • Tuotteet
  • Blogi
  • Yhteys
  • Jälleenmyyjäksi

BLOGI

Aurinkovoimalan tuottohäviöt osa 1.3

10/16/2020

0 Comments

 
Aurinkovoimala tuottaa sähköenergiaa yhteensä auringon säteilyn määrän, josta vähennetään järjestelmän itsensä häviöt. Häviöissä on valtavia eroja, joista tässä blogisarjassa kerrotaan. Raloksen visio ja strategia on aina ollut minimoida aurinkovoimalan häviöitä ja sitä kautta parempaan tuottoon. Tuotto vaikuttaa investoinnin kanssa voimalan takaisinmaksuaikaan. Kannattaa siis panostaa häviöiden minimoimiseen. Voimalan häviöit jaetaan karkeasti kolmeen eri kategoriaan; Säteilynvoimakkuudesta johtuvat häviöt, tasasähköjärjestelmän häviöt ja vaihtosähköjärjestelmän häviöt. Blogisarja ei keskity pelkästään osoittamaan ongelmakohtia, vaan tarjoamaan myös ratkaisuja.

LID-Häviöt

Piin vanhenemisesta johtuvat häviöt (LID-häviöt) kuuluvat aurinkovoimalan tasasähköjärjestelmän häviöihin. Muita tasasähköjärjestelmän häviöitä ovat toleranssihäviöt, sopimattomuushäviöt, liitoksista johtuvat häviöt, tuottoeroista johtuvat häviöt ja kaapeloinnista johtuvat häviöt.

​
LID-häviöt ovat valon aiheuttama piikiteen heikkeneminen (Light Induced Degradation, LID) on vähemmän tunnettu ilmiö, joka vaikuttaa piikiteisiin aurinkokennoihin. Piikiteen laatu ja tuottokyky heikkenee vuosittain. Hajoaminen on luonnollista ja se johtuu elektronien virtauksen kuluttamisen seurauksena piikiteen varauskyvyn kustannuksella. Mitä vanhempi paneeli on, sitä huonommin elektroni liikkuu kiteessä. LID-häviöt johtuvat tarkemmin sanottuna boorihappiyhdisteiden muodostumisesta piikiekkoihin. Yksikiteisissä aurinkopaneeleissa on enemmän booria kuin monikiteisissä, joka tarkoittaa sitä että yksikiteisessä aurinkopaneeleissa on monikiteistä paneelia suurempi piikiteen luonnollinen hajoaminen.
Picture
RALOS ESM445H -aurinkopaneelin LID-häviöt
Paneelin laatu kertoo LID-kertoimen suuruudesta. LID-häviöitä on kahdentyyppisiä.

ENSIMMÄISEN VUODEN LID-HÄVIÖT

Lyhyesti sanottuna aurinkokennoissa tapahtuu hajoamista muutaman ensimmäisen päivän ajan asennuksen jälkeen auringonvalolle altistumisen seurauksena. Tämä voi johtaa 0,5 - 3 % häviöihin paneelin tuotossa. Lisäksi piikide heikkenee vuosien mittaan tasaisesti. 

JATKUVAT LID-HÄVIÖT
Aurinkopaneelivalmistajat lupaavat tietyn tehontuottotakuun paneelille. Käytännössä tuotto tippuu ensimmäisen vuoden aikana sen 3 % ja tämän jälkeen 0,4..1 % vuodessa riippuen paneelin laadusta. Useimmat valmistajat tarjoavat paneeleita, joissa tuottotakuu on 80 % ja 25 vuotta. Tässä tapauksessa paneelin vuosittainen heikkeneminen on 1 %. Laadukkaammissa paneeleissa tehontuotto tippuu vain 0,5 % vuodessa ja tuottotakuuta annetaan 30 vuotta.


HÄVIÖT
LID-häviöitä voi esiintyä ensimmäisen vuoden kohdalla 1,5..3 % ja tästä vuosittain 0,4...1 % heikkenemisenä paneelin tuotossa riippuen aurinkopaneelin laadusta ja tyypistä.

HÄVIÖIDEN POISTAMINEN TAI VÄHENTÄMINEN
LID-häviöitä voi poistaa panostamalla laadukkaampiin aurinkopaneeleihin.
0 Comments

Aurinkovoimalan tuottohäviöt osa 1.2

8/21/2020

0 Comments

 
Aurinkovoimala tuottaa sähköenergiaa yhteensä auringon säteilyn määrän, josta vähennetään järjestelmän itsensä häviöt. Häviöissä on valtavia eroja, joista tässä blogisarjassa kerrotaan. Raloksen visio ja strategia on aina ollut minimoida aurinkovoimalan häviöitä ja sitä kautta parempaan tuottoon. Tuotto vaikuttaa investoinnin kanssa voimalan takaisinmaksuaikaan. Kannattaa siis panostaa häviöiden minimoimiseen. Voimalan häviöit jaetaan karkeasti kolmeen eri kategoriaan; Säteilynvoimakkuudesta johtuvat häviöt, tasasähköjärjestelmän häviöt ja vaihtosähköjärjestelmän häviöt. Blogisarja ei keskity pelkästään osoittamaan ongelmakohtia, vaan tarjoamaan myös ratkaisuja.

SOPIMATTOMUUSHÄVIÖT

Sopimattomuushäviöt (mismatch losses) kuuluvat aurinkovoimalan tasasähköjärjestelmän häviöihin. Muita tasasähköjärjestelmän häviöitä ovat toleranssihäviöt, piikiteen vanhenemisesta johtuvat häviöt (LID), liitoksista johtuvat häviöt, tuottoeroista johtuvat häviöt ja kaapeloinnista johtuvat häviöt.
Sopimattomuushäviöllä tarkoitetaan häviöitä, jotka johtuvat pienistä tuottoeroista asennettujen aurinkopaneelien tuotossa. Vaikutus näkyy kun tarkastellaan kokonaista paneeliketjua yhden aurinkopaneelin sijasta. Häviöt ovat suuremmat mitä suuremmat paneelien tuottoerot ovat. 

Tuottoeroja syntyy ympäristöstä johtuen esimerkiksi varjostumista, lämpötilaeroista, roskista, liasta tai vain paneelien toleranssieroista (kts. häviöt toleranssieroista). Paneelien tuottoeroja syntyy myös LID-häviöiden sekä paneelien yksilöllisen ikääntymisen seurauksena. Epäsopivuushäviöitä ilmenee myös string-invertteriketjujen erimittaisten kaapelinpituuksien vuoksi. Toisessa ketjussa voi kaapelin pituus olla 200 metriä ja toisessa vain 100. Vaikka molempien ketjujen teho on sama, muodostuu jännitteenaleneman vuoksi toiseen ketjuun enemmän häviöitä. Myös paneelien eri asennussuunnat vaikuttavat tuottoeroihin.​


Kun yhden MPPT-säätöpiirin rinnankytkettyjen ketjujen tuottoerot eroavat toisistaan, laskee invertterin MPPT-säätöpiiri parasta tuottoa keskiarvon mukaan. Keskiarvo on perinteisellä algoritmilla puolesta välistä molempia ääripäitä. Tällöin MPPT-säätöpiirin teho ei ole optimitasolla vaan toimii keskiarvolla. 
Picture
Picture
Picture
Kuten ylläolevasta esimerkistä nähdään, valaisintolppa varjostaa viittä paneelia. Paneelien nimellisteho ilman valaisintolppaa olisi 1100 W (29 V x 7,59 A x 5 kpl). Tolpan varjostaessa varjostetut paneelit tuottavat vain 424 W. Tolpan varjot aiheuttavat pelkästään näille viidelle paneelille 61 % tuottohäviön. 

Kyseisessä installaatiossa paneeleja on kytketty 14 kappaletta samaan ketjuun. Ketjusta 9 paneelia käy täydellä teholla ja kyseiset viisi varjon vuoksi hieman huonommalla. Optimitilanteessa kaikkien paneelien käydessä täydellä teholla (3081 W) verrattuna viiden paneelin tuottamaan häviöön, muiden yhdeksän käydessä täydellä teholla (2404 W) on ero huima 22 %.

HÄVIÖT
Sopivuushäviöitä voi olla kaapeloinnin ja muiden olosuhteiden vuoksi 0,3...3 %. Alan käytetty vakio häviöille on 2 %. Varjostetulla alueella häviöt tietysti kasvavat. Mikroinverttereitä käytettäessä sopivuushäviöt ovat 0 %. Tämä johtuu siitä, että moduulitason tehoelektroniikka käyttää maksimitehoseurantaa jokaiseen paneeliin erikseen, joihin ne ovat kytketty. ​​

HÄVIÖIDEN POISTAMINEN TAI VÄHENTÄMINEN
Häviöitä paneeliketjuissa ja kokonaisissa järjestelmissä voidaan vähentää paneelikohtaisella MPPT-säätöpiirillä.
Jokaisessa mikroinvertterissä on oma MPPT-säätöpiiri, joka optimoi jokaisen paneelin ulostuloa riippumatta muista paneeleista. ​
0 Comments

Aurinkovoimalan tuottohäviöt osa 1.1

8/14/2020

0 Comments

 
Aurinkovoimala tuottaa sähköenergiaa yhteensä auringon säteilyn määrän, josta vähennetään järjestelmän itsensä häviöt. Häviöissä on valtavia eroja, joista tässä blogisarjassa kerrotaan. Raloksen visio ja strategia on aina ollut minimoida aurinkovoimalan häviöitä ja sitä kautta parempaan tuottoon. Tuotto vaikuttaa investoinnin kanssa voimalan takaisinmaksuaikaan. Kannattaa siis panostaa häviöiden minimoimiseen. Voimalan häviöt jaetaan karkeasti kolmeen eri kategoriaan; Säteilynvoimakkuudesta johtuvat häviöt, tasasähköjärjestelmän häviöt ja vaihtosähköjärjestelmän häviöt. Blogisarja ei keskity pelkästään osoittamaan ongelmakohtia, vaan tarjoamaan myös ratkaisuja.

TOLERANSSIHÄVIÖT

Toleranssihäviöt kuuluvat aurinkovoimalan tasasähköjärjestelmän häviöihin. Muita tasasähköjärjestelmän häviöitä ovat sopimattomuushäviöt, piikiteen vanhenemisesta johtuvat häviöt (LID), liitoksista johtuvat häviöt, tuottoeroista johtuvat häviöt ja kaapeloinnista johtuvat häviöt.
​Aurinkopaneelin tyyppikilvessä oleva toleranssi (tyypillisesti + - 3..5 W) vastaa tehoeroa joka paneelissa voi esiintyä suhteessa toiseen vastaavanlaiseen paneeliin. Ilmoitettu arvo on usein keskiarvo normaaleissa testiolosuhteissa tehdyistä mittauksista. Nykyiaikaisissa aurinkopaneeleissa toleranssihäviöt ovat ilmoitettu markkinointimielessä siten, että paneelin nimellisteho on se heikoin arvo, jota mittauksissa on saatu. Toleranssia esitetään täten vain + 3 tai + 5 W lisää nimellistehoon. Paneeleissa esiintyy todellisuudessa useiden kymmenien wattien tehoeroja, josta johtuu valmistajien paneelimallien ryhmittely 5 watin välein.
Picture
Canadian Solarin Superpower CS6K-aurinkopaneelin arvot
Tämä ei kuitenkaan poista sitä faktaa, että jokaisessa voimalan paneelissa voi olla esimerkiksi 5 watin ero paneeleiden tehossa. Tämä tarkoittaa useimmiten jopa 2 %:n eroa vuosituotossa. Ongelmaksi muodostuu string-invertterin mppt-säätöpiiri, joka käsittelee paneelikokonaisuutta yhtenä ja optimoi tehoa keskiarvon mukaan. Tällä tavalla string-invertterin mppt-säätöpiiri ei toimi optimitasolla koskaan. Vaikka string-invertterivalmistaja kertoo tiedoissaan invertterin mptt-säätimen toimivan 99,9 % hyötysuhteella, se ei ole käytännössä mahdollista, johtuen mm. aurinkopaneelien toleranssieroista.
HÄVIÖT
Laskennallisesti toleranssihäviöiden vuoksi aurinkovoimalan tuotosta on syytä vähentää 2 %, jotta tuotto olisi totuudenmukaisempi.  

HÄVIÖIDEN POISTAMINEN TAI VÄHENTÄMINEN
​Toleranssihäviöitä voidaan poistaa paneelikohtaisella MPPT-säätöpiirillä. Jokaisessa mikroinvertterissä on oma MPPT-säätöpiiri joka optimoi jokaisen paneelin ulostuloa riippumatta muista paneeleista. 

​
0 Comments

MIKROINVERTTERIT TASAKATOLLA

2/28/2020

 
Picture
Picture
Tasakattorakenteessa paneelirivit joudutaan nostamaan kulmasäätötelineillä toiselta puolelta tarvittavaan kulmaan. Paras paneelin kulma tuoton suhteen Etelä-Suomessa eteläpuolen asennuksessa on noin 35-40 astetta. Koska paneelin taaempi reuna nostetaan ylös, se varjostaa seuraavaa riviä aurnigon paistaessa matalalta. 

Ylemmässä kuvassa vasemmalla ovat paneelit keskipäivällä ja oikealla ne ovat iltapäivällä. Paneeleiden tuotoissa on huomattava ero, edellisten paneelirivien varjojen vuoksi. Paneelirivit ovat asennettu noin 2 metrin etäisyydelle toisistaan. Kolmannen ja neljännen rivin väli on useampi metri johtuen katolla olevista savunpoistoluukuista.

Mikroinvertteriteknologian avulla paneelirivien varjostukset vaikuttavat vain varjostuneisiin paneeleihin, eikä koko järjestelmään. String-invertterillä toteutettuna koko järjestelmän tuotto heikkenisi merkittävästi varjostuksen seurauksena. Kohteessa mikroinvertterit tuottavat 22 % paremmin kuin vanhanaikaisella string-invertterillä.

AURINKOKENNOTEKNOLOGIAT

1/31/2020

 

ESTODIODIT

Nykyaikaisissa aurinkopaneeleissa on liitoskoteloissa estodiodit (bypass diodes) ja useimmiten niitä on 3 kpl. Diodi on elektroniikan komponentti, joka päästää sähkövirran kulkemaan lävitseen vain yhteen suuntaan. Aurinkopaneelin kennot kytketään useaan sarjaan ja jokaisen sarjan päähän kytketään diodi. Tämä estää sähkövirran kulkua toiseen suuntaan, joten jos joku osa varjostuu tai on likaisempi kuin toinen, ei koko paneelin tuotto tipu tämän huonoimman kennon tasolle. Estodiodien vaikutusta on vaikea arvioida, koska vaikutus riippuu ainoastaan asennuspaikasta. Estodiodien on todettu parantavan paneelin tuottoa varjoisessa ympäristöissä jopa 40 %.
Picture

PERC-TEKNOLOGIA

​Aurinkopaneelimarkkinoilla on tapana kehittyä erittäin vauhdikkaasti. Hyvä esimerkki on aurinkopaneeleissa käytetty PERC-teknologia, jonka ennustettiin vuonna 2014 valtaavan markkinat vuoteen 2020 mennessä. Tänään, lähes jokainen uusi valmistettu aurinkopaneeli käyttää PERC-teknologiaa.

PERC-tekniikka kehitettiin ensimmäisen kerran Australiassa 1980-luvulla tutkija Martin Greenin ja hänen tiiminsä New South Walesin yliopistossa lisäämällä ylimääräinen kerros aurinkokennon takapuolelle. Valmistajat käyttivät useita vuosia keskittyen aurinkokennon etupuolelle, ja vähemmän huomiota kiinnitettiin tuotantomahdollisuuksien hyödyntämiseen kennon takaosassa. PERC: n sisällyttäminen aurinkokennoon kasvattaa ensimmäisen sukupolven aurinkokennojen käyttöä vielä pidemmäksi.

PERC, Passivated Emitter and Rear Contact, tarkoittaa aurinkokennorakennetta, jossa kennon taustalla oleva kerros on ns. passiivinen. Passiivinen kerros nimensä mukaan passivoi säteilyä pääsemästä kennon taustan läpi hukkaan. PERC-solun luomiseksi käytetään kahta lisävaihetta kennon vakiotaustaan (BSF) valmistusprosessin aikana. Ensin levitetään takapinnan passivointikalvo. Toiseksi käytetään lasereita tai kemikaaleja avaamaan takana oleva passivointikerros ja luomaan kerrokseen pieniä taskuja, jotta ne absorboivat enemmän valoa. Tällä tavoin säteily saadaan paremmin kokonaisuudessaan hyötykäyttöön kennon taustan läheisyydessä. Vaikka valmistusprosessissa on enemmän vaiheita, tehokkuuden lisääminen mahdollistaa kustannusten alenemisen, myös järjestelmätasolla. PERC_teknologialla voidaan parhaimmillaan saavuttaa 1 % lisä paneelin hyötysuhteeseen.

PID-HÄVIÖT

Indusoituneen jännitteen purkautuminen (Potential Induced Degradation, PID) on yksi aurinkosähkömodulien heikkouksista ja siksi useat valmistajat tuottavat ANTI-PID tuotteita tavanomaisten aurinkopaneelien rinnalla. Aurinkopaneelin tuottaman jännitteen indusoituminen paneelin kehyksiin ja sitä kautta asennuskiskoihin ja maahan voi aiheuttaa jopa 30 % hukkaa paneelin tuotossa. Usemmiten valmsitajat ovat testanneet ja sertifoineet aurinkopaneelinsa ANTI-PID tai PID-Resistance -merkinnöillä. 

Haitallisten vuotovirtojen syy aurinkokennon rakenteen lisäksi on yksittäisten aurinkosähkömoduulien (PV) jännite maahan. Useimmissa maadoittamattomissa PV-järjestelmissä PV-moduulit, joilla on positiivinen tai negatiivinen jännite maahan, altistetaan PID:lle. PID tapahtuu pääosin negatiivisessa jännitteessä suhteessa maapotentiaaliin, ja sitä kiihdyttävät suuret järjestelmän jännitteet, korkeat lämpötilat ja korkea kosteus. PID-ongelmat kasaantuvat suurimmalta osiltaan string- tai keskusinverttereillä toteutettuihin järjestelmiin.

Indusoitumista voidaan ennaltaehkäistä kolmella tavalla. Panostamalla laadukkaisiin PID-suojattuihin paneeleihin, tekemällä järjestelmä mikroinvertteriteknologiaa käyttäen tai maadoittamalla aurinkokennojen rungot järjestelmän miinus- tai plusnapaan (kumpi, selviää paneelin valmistajalta). Järjestelmän maadoittamattajättäminen ei tule kyseeseen sähköturvallisuusmääräysten perusteella.
Picture

LID-HÄVIÖT

Valon aiheuttama hajoaminen (Light Induced Degradation, LID) on vähemmän tunnettu ilmiö, joka vaikuttaa suureen segmenttiin kiteisen piin aurinkokennoista. Lyhyesti sanottuna aurinkokennoissa tapahtuu hajoamista muutaman ensimmäisen päivän ajan asennuksen jälkeen auringonvalolle altistumisen seurauksena. Tämä voi johtaa 0,5 - 1,5 % häviöihin paneelin tuotossa.

Tärkeää on, että LID vaikuttaa joihinkin moduulityyppeihin, mutta ei toisiin. Ymmärtääksesi LID: n syitä ja miksi se vaikuttaa vain tietyntyyppisiin moduuleihin, on ensin ymmärrettävä kaksi tekijää, jotka erottavat aurinkokennot: niiden kiderakenne (yksikiteinen tai monikiteinen) ja niiden sähköiset ominaisuudet (P-tyyppi tai N-tyyppi).

1. Kiderakenne-erot:
  • Yksikiteiset - aurinkokennot, joita valmistetaan prosessilla (Czochralski-prosessi), joka tuottaa tasaisen kiderakenteen, joka sitten leikataan aurinkokennojen valmistamiseksi. Näillä on yleensä parempia sähköominaisuuksia, koska ovat puhtaampaa ainetta. Niillä on myös jonkin verran korkeammat happipitoisuudet, mikä on tärkeää LID: lle.
  • Monikiteiset - aurinkokennot, joita tuotetaan höyrykerrostuksella, jossa piikidettä valmsitetaan substraatille. Niissä on monia kiteisiä osioita, jotka näkyvät erilaisina heijastavina reunoina aurinkokennossa. Ne ovat vähemmän tehokkaita sähkön tuotannossa verrattuna vastaavan kokoisiin monokiteisiin kennoihin, mutta ovat halvempia ja nopeampia tuottaa. Niissä on myös vähemmän happea.

2. Sähköiset ominaisuudet:
  • P-tyyppi: p-tyyppinen piikiekko sisältää tietyn määrän epäpuhtauksia, joihin viitataan seosaineena ja jotka hyväksyvät elektronit helpommin joka sitten vaikuttaa kennon ominaisuuteen tuottaa jännite-ero, luodakseen sähkövirtaa. Useimmat p-tyypin solut käyttävät booria seosaineena, kun taas toiset käyttävät galliumia. Boorilla on tärkeä rooli LID: ssa.
  • N-tyyppi: nämä piikiekot sisältävät epäpuhtauksia, joilla on päinvastainen vaikutus; ne vapauttavat ennemmin kuin hyväksyvät elektroneja. N-tyyppisillä piikiekkoilla ei ole LID:sta.

LID johtuu tyypillisesti boorihappiyhdisteiden muodostumisesta piikiekkoihin. Tämä tarkoittaa, että yksikiteisillä aurinkokennoilla, jotka ovat p-tyyppiä, sisältävät eniten booria, joten niillä on eniten LID-häviöitä. Myös P-tyypin monikiteisillä kennoilla on LID-häviöitä, mutta vähemmän kuin yksikiteisillä, johtuen pienemmästä happipitoisuudesta. LID-prosessia ei yleensä oteta huomioon moduulien laboratoriotestauksessa, joten sitä ei sisällytetä PV-moduulin tekniseen taulukkoon.

    AMMATTILAISEN

    Ajatuksia aurinkosähköön liittyen. Tarkoituksena on jakaa vastaantullutta tietoa kaikille kuluttajille, yhteistyökumppaneille sekä ennenkaikkea alan toimijoille.

    ARKISTO

    November 2020
    October 2020
    September 2020
    August 2020
    July 2020
    June 2020
    March 2020
    February 2020
    January 2020

    KATEGORIAT

    All
    Amorfinen
    Ara
    A-Si
    Asiakas
    Aurinkoenergia
    Aurinkokenno
    Aurinkopaneeli
    Aurinkopaneelit
    Aurinkopuisto
    Aurinkosähkö
    Aurinkosähkö
    Aurinkovoimala
    Bifacial
    CdTe
    CIGS
    CO2
    Energia-avustus
    Energiatodistus
    Energiatuki
    Estodiodit
    Häviöt
    Häviöt
    Hiilidioksidi
    Hiilijalanjälki
    Hyötysuhde
    Invertteri
    Invertterit
    Investointituki
    Järjestelmähäviöt
    Keskusinvertteri
    LID
    Markkina
    Mikroinvertteri
    Mikroinvertterit
    MLPE
    Monikide
    Ohutkalvo
    Optimizers
    Optimoijat
    Päästöt
    Paneeli
    Pelastuslaitos
    PERC
    PID
    Pii
    PPA
    Puolikenno
    Ralos
    Referenssi
    Riski
    Sammutus
    Sharp
    String-invertteri
    Taloyhtiö
    Taloyhtiö
    Tehon Optimoijat
    Teknologia
    TIER
    Toleranssi
    Tuki
    Tulipalo
    Tuotto
    Tuottoennuste
    Tutkimus
    Yksikide

    RSS Feed

RALOS.

​Tarjoamme alan tehokkaimmat aurinkovoimalaitokset markkinoiden edistyneimmällä teknologialla yksityisille, yrityksille ja yhteisöille. Olemme aurinkosähköteknologian ja -markkinoiden edelläkävijä.

YHTEYS

ASIAKASPALVELU
020 155 2222
​info@ralos.fi

SEURAA MEITÄ


Picture
 Ralos.eco © Copyright 2020. Kaikki oikeudet pidätetään.
  • Etusivu
  • Teknologia
  • Tuotteet
  • Blogi
  • Yhteys
  • Jälleenmyyjäksi