Skötsel
Allmänt
Solcellsanläggningar kräver till sin natur väldigt lite underhåll eftersom det inte finns några rörliga delar och solcellsmoduler har lång livslängd (20 - 30 år). Några olika typer av underhåll kan dock identifieras.
Rengöring av moduler
Avlägsnande av snö
Kontroll av elsystemet invändigt (funktionen hos växelriktare, säkringar etc)
Kontroll av utvändig installation (modulmontage och el-konstruktion)
Utföra dataöverföring och underhålla mätinsamlingssystemet
Utföra prestandamätningar
Service i form av reparation och utbyten av komponenter
Felsökning av jordfel och avbrott i den  utvändiga kretsen på DC-sidan

När en anläggning tas i drift är det lämpligt att i en loggbok anteckna alla åtgärder som görs. Det gäller även då anläggningen fungerar utan anmärkning så att man efteråt lättare kan tidfästa när ett problem uppstod.



Rengöring

Detta är oftast inte nödvändigt från energiproduktionssynpunkt eftersom vårt klimat har regelbundna regn som sköter det på ett tillräckligt bra sätt. Om rengöring ska utföras för att öka energiutbytet måste det göras i paritet med hur ofta det regnar eller mer.

Mer läsning om olika nedsmutsningsfenomen finns på sidan 15 till 17 i en IEA-PVPS Task 7 rapport.

För fasadintegrerade solcellsanläggningar kan det av estetiska skäl vara motiverat att lägga upp ett schema för rengöring. En fasad rengörs inte heller så effektivt av regn som en lutad yta gör. I skriften "Glasfasader" presenteras ett stort antal byggnader med glasfasader. Den rengöring som rekommenderas är 2 - 3 gånger per år. Vid ren miljö kan intervallen förlängas. Såväl glas och som exponerade profiler ska tvättas.

Glas och aluminium är känsliga för alkalier. Därför skall sådana ytor inte utsättas för stänk av kalk, cement eller betong eller från urlakningsprodukter från dessa material. Speciellt viktigt är att dessa stänk inte tillåts att torka in. Rengöring ska aldrig göras i starkt solljus. Rengöringen utförs från fasadhiss, skylift eller från hängställning som löper i skena vid takfot runt byggnaden. Rengöring vid lätt nedsmutsning sker med mycket vatten, tvättsvamp, gummiskrapa, sämskskinn eller trasor. Rengöringsmedel är i handeln vanligt förekommande flytande, neutrala eller svagt basiska och för fasaden ej aggressiva. Starkt basiska eller sura rengöringsmedel ska inte användas. I många fall är det tillräckligt att skölja av modulerna med vattenslang. Möjligheten att använda högtryckstvätt måste undersökas innan det utförs, men både tak och fasader förväntas i alla fall vara dimensionerade för att klara ett slagregn.

Tillbaka till start av avsnittet "SKÖTSEL"



Avlägsnande av snö

Snö på moduler är ett problem som naturligtvis ökar ju längre norrut vi kommer i landet. Problem med snö ökar också med minskande modullutning. Fasadmoduler påverkas knappt alls. Energiförluster på årsbasis i Stockholmstrakten under snörika år är 3 - 4 % mot moduler med 60º lutning. På Bergsjö skola i norra Hälsingland finns en anläggning med lutningen 9º. Den är snötäckt i stort sätt hela vintern om inte snön skottas bort.

När lutningen är tillräcklig och solen börjar lysa kommer snön närmast modulytan värmas upp av solljuset och smälta, med resultat att hela snötäcket glider av. Förloppet illustreras i figurerna nedan. (Snön som glider av har förövrigt en rengörande funktion). Eventuell borttagning av snö från takbaserade moduler kräver samma säkerhetsåtgärder som traditionell snöröjning av tak. Extra försiktighet bör dock iakttagas pga av risken att halka på glasytor är större än för andra takmaterial. Risken att spräcka glas genom oförsiktig hantering måste också beaktas.

Anläggningen på Glashusett i Hammarby Sjöstad med 25 cm snö 4 februari 2003 (till vänster). I mitten glider snötäcket av den 13 februari 2003. Kort tid efter var hela anläggningen snöfri. (1% av årsproduktionen förlorades pga snötäckning 4 till 13 februari) Bild: Energibanken AB
Bilden till vänster visar också hur snabbt ett snölager smälter undan även vid minusgrader när skuggan förflyttar sig bort över en anläggning.

 

 

 

 

 

 

 

(Naturhistoriska Muséet, Göteborg, feb-04)
Bild: Energibanken AB

Tillbaka till start av avsnittet "SKÖTSEL"



Elsystemet invändigt

De problem som oftast uppstår gäller växelriktarna. De har alltid ett antal signallampor som indikerar status och som regel lyser en grön lampa då växelriktaren är infasad på nätet. En kontroll innebär att studera signallamporna vid tillfällen då det är uppenbart att tillräcklig sol finns för att driva växelriktarna. Om alla växelriktare visar "grönt" är allt i sin ordning. Om en växelriktare inte visar grönt kan en instruktion med följande lydelse användas:

1.  Notera i loggboken övriga signallampors tillstånd (På, av, blinkande etc)

2.  Kontrollera att nätet inte är frånslaget vid tillfället (nätavbrott t.ex.)

3.  Kontrollera att både AC- och DC-brytaren är tillslagna

4.  Kontrollera att säkringar på både AC och DC-sidan är hela

Om inte denna snabbkontroll ger resultat måste en projektspecifik instruktion följas för hur service ska utföras. Denna instruktion ska hantera frågan om man på plats kan göra ytterligare mätningar som kan bekräfta orsaken till felet. Det är viktigt att fastställa om växelriktaren är felorsak eller om problemet ligger hos inkommande likström eller om något annat problem uppstått, t.ex. ett jordfel. Tänk på vid arbete med växelriktare att de är spänningssatta från två håll. Slå ifrån både AC- och DC-brytaren i följande ordning: AC-brytare först och sedan DC-brytare. När växelriktaren kopplas in igen så slå först till DC-brytaren och sedan AC-brytaren.

Tillbaka till start av avsnittet "SKÖTSEL"



Utvändig installation

En grundläggande fråga vid utvändiga åtgärder är åtkomligheten

●   Hur är moduler och profiler åtkomliga för inspektion och byten?
●   Går vitala infästningar att inspektera?
●   Är den elektriska kabeldragningen åtkomlig för inspektion och service

Utgående från vad som är rimligt att kontrollera kan en instruktion skrivas. Det som är viktigt att beakta är:

●   Isolationen hos den elektriska installationen
●   Infästningarna hållbarhet
●   Kvaliteten hos fogmassor i tätningar

Genom åldring av kablar kommer läckströmmen till jord att öka med tiden. På sikt kan läckströmmen bli så stor att ett jordfel uppstår. Flera typer växelriktare klarar pga av sin konstruktion inte detta utan slår ifrån.

Åldring hos fogmassan i tätningar kan leda till läckage i både tak och fasader. Idag är förväntad livslängd hos vanligt använda fogmassor 25 - 30 år. Det är i paritet med livslängden hos modulerna, men inte i paritet med byggnadens livslängd på 50 - 60 år. Solcellsanläggningar kan därför i likhet med glasfasader och glasade tak behöva bytas en gång under byggnadens livslängd.

När de elektriska delarna inte är enkelt åtkomliga och ett fel har uppstått som tros bero på likströmsmatningen till växelriktaren måste felet lokaliseras. Det är antagligen ett avbrott någonstans eller ett jordfel. Om inte kabeldragningen är åtkomlig blir det svårt att lokalisera felet. Det finns dock kapacitiva metoder och andra möjligheter att lokalisera felet

Tillbaka till start av avsnittet "SKÖTSEL"



Monitoring
(se detta avsnitt i projekteringsverktyget ! )
Monitoring med hög dataåterbäring ingår i en anläggnings skötsel. I sin enklaste form består monitoring av avläsningar från elmätaren som noteras i loggboken. Anläggningar med mer sofistikerade mätinsamlingssystem har ofta dessa kopplade till modem. Beroende på graden av automatisering kopplas dessa med regelbundna intervall till en central plats för dataöverföring och analys eller rings manuellt upp för tömning av lagrade data. För anläggningar utan modemuppkoppling krävs en på plats manuell överföring av data till t.ex. en bärbar dator.

Dataöverföring och analys bör därför ingå i anläggningens skötselinstruktion. En del av denna instruktion ska vara rengöring av smuts och snö från solinstrålningsmätare (referensceller). vikten av det sistnämnda framgår av figurerna nedan. (Vid tillfället var ännu inte solinstrålningsmätaren inkopplad till loggern) 

Referenscellen under snön.
Bild: Energibanken AB

Referenscellen med snön borttagen.
Bild: Energibanken AB

Tillbaka till start av avsnittet "SKÖTSEL"

Prestandamätningar
Med en prestandamätning menas att anläggningens toppeffekt under kontrollerade omständigheter mäts upp. Till denna kategori av mätning kan även tillfogas behovet att kalibrera verkningsgraden hos växelriktare och att kalibrera de olika givare som är anslutna till mätinsamlingssystemet. Toppeffekten bör mätas då anläggningen tas i drift, men det kan av olika skäl finnas behov att göra detta med regelbundna intervall eller då frågor uppstår vid garantifall.

Mätningen består i att med en så kallad IV-upptagare bestämma relationen mellan ström och spänning för anläggningen eller den del av anläggningen som man väljer att mäta. Förutsättningarna är att man så nära det går ska befinna sig vid standardiserade förhållanden (Standard Test Conditions STC: 1000 W/m2, celltemperaturen 25, AM1,5 spektrum, vinkelrätt infall på solljuset). Mätningen bör därför endast utföras mitt på dagen någon gång från början av april till början av september för att det spektrala felet ska minimeras och så vinkelrätt infall som möjligt ska föreligga. De rekommendationer som ges av skrivningen i standarden SS-EN 60891 bör följas när man ska kompensera faktiska förhållanden till STC. Även följande standarder är tillämpbara i detta fall: SS-EN 60904-1, SS-EN 60904-2, SS-EN 60904-5, SS-EN 60904-6, SS-EN 60904-7. För att få ett rättvisande värde på anläggningens toppeffekt måste man rengöra modulerna innan mätningen.

I korthet kan SS-EN 60891 utföras genom att kompensera spänningen i varje uppmätt ström-spänningspar med +0,4% för varje grad över 25ºC som cellerna har. Strömmen kompenseras med 1000/(uppmätt solinstrålning) [W/m2]. Vid stora avvikelser från STC (+/- 30%) anger SS-EN 60891 en mer komplex kompensationsmetod som bara bör tillämpas på solceller av kristallint kisel.

Det är också möjligt att göra mätningen utan en speciell IV-upptagare om man litar på att växelriktaren håller anläggningen vid sin optimala spänning under drift. Då behöver endast ett ström-spänningspar registreras. Kompletteras detta med en mätning av kortslutningsströmmen och öppenspänningen ökas kvaliteten på kalibreringen.

Vid mättillfället används en pyranometer eller referenscell monterad i modulplanet för att fastställa solinstrålningen. Krav på referenscellen (eller referensmodulen) ges i SS-EN 60904-2 och SS-EN 60904-6. Celltemperaturen mäts med en ytgivare fastlimmad på en utvald moduls baksida. Dessa instrument är ofta redan anslutna till mätinsamlingssystemet. Celltemperaturen kan också fås från öppenspänningen genom en metod som beskrivs i SS-EN 60904-5.

Tillbaka till start av avsnittet "SKÖTSEL"



Felsökning
av jordfel och avbrott i den utvändiga kretsen på DC-sidan

Inledning
Det har visat sig lönsamt att innan en sträng kopplas till en växelriktare fastställa om jordfel eller avbrott i seriekopplingen föreligger. Om möjligt bör man kontrollera detta under installationens gång genom upprepade tester. På så sätt kan man undvika att behöva åtgärda denna typ av fel i efterhand då åtkomsten försvårats genom att t.ex. byggställningar har tagits ned eller att avtäckning av kabelrännor kräver specialkompetens.

Jordfel och avbrott kan även uppstå efter flera års drift.


Detektering och lokalisering av jordfel
Rekommendationen är att solcellsanläggningar ska vara ojordade på likspänningssidan även om jordning av en strömförande pol är tillåten om isoleringen mellan lik- och växelströmssidan är tillräcklig. Anläggningen ska detektera för jordfel. Denna funktion är oftast inbyggd i växelriktaren. De flesta växelriktare stänger automatiskt av matningen till växelströmssidan vid jordfel. Vissa transformatorlösa växelriktare kan inte upprätthålla sin funktion vid jordfel och kan inte startas innan jordfelet är åtgärdat.

Ett jordfel kan ha karaktären av en linjär slutning till jord. Det kan också ha karaktären av en olinjär resistans med ett ström-spänningsförhållande som påminner om det hos en metalloxidvaristor. I det första fallet kan det vara tillräckligt att använda en handhållen multimeter, men i det andra fallet måste en isolationsmätare (megger) användas. Svårigheten är oftast att kunna lokalisera felet i de fall man endast har tillgång till strängens plus- och minuspol i elskåpet.

Om jordfelet är av den första typen, linjär slutning till jord, kan felet lokaliseras genom att mäta strängens öppenspänning (Uoc), spänningen mellan pluspolen och jord (U+) samt spänningen mellan jord och minuspolen (U-).

Exempel: Mätning görs på en sträng, med misstänkt jordfel, som består av 10 stycken likadana och jämnt belysta moduler. Mätningarna ger följande resultat: Uoc = 200V, U+ = 40V och U- = 160V. Av detta kan man dra slutsatsen att jordfelet befinner sig mellan den åttonde och nionde modulen om modul nummer ett räknas från strängens minuspol. Varje modul bidrar i exemplet med 20V till Uoc.

Om jordfelet är av den olinjära typen kan inte metoden för lokalisering ovan tillämpas eftersom jordfelet är högohmigt vid låga spänningar och U+ och U- inte kan definieras. Det man måste tänka på vid isolationsmätning i detta fall är att koppla ur alla ventilavledare (åskskydd) eftersom de kan ge missledande resultat och eventuellt skadas. (Följ isolationsmätarens anvisningar då spänningar upp till 1000 V ofta används!


Detektering och lokalisering av avbrott i strängens seriekoppling.
På samma sätt som för jordfel bör man före driftsättning undersöka strömkontinuiteten i varje sträng. Det kan enkelt utföras genom att mäta strängens Uoc eller kortslutningsström (Isc). Man bör koppla en likströmsbrytare seriellt med mätinstrumentet för att undvika ljusbågar om mätning av Isc tillämpas. Rimligheten av värdena på Uoc eller Isc bedöms genom uppskattning av solinstrålningen och celltemperaturen vid testtillfället och jämförelser med databladet för den aktuella modultypen

Även om mätningen som beskrivs ovan visar på korrekt funktion kan i vissa fall funktionen endast fastställas genom mätning av strängens ström-spänningsförhållande (IV-kurvan) för alla spänningar. Det görs med speciella instrument (IV-upptagare) och anses inte vara ett standardförfarande. Liksspänningen under drift kan indikera ett problem om den ligger under förväntad spänning. Ett skäl till låg spänning kan vara att förbikopplingsdioden leder strömmen förbi en defekt, skuggad eller dåligt ansluten modul.

Felsökning av ett avbrott i kretsen kan vara komplicerat på anläggningar där kablar är förlagda i profilsystem och liknande byggkomponenter samtidigt som felet antas vara beläget på svåråtkomliga tak eller fasader

En metod som bygger på kapacitiv koppling till celler vid frekvenser runt 1 MHz har visat sig fungera för att lokalisera avbrott. Principen är att koppla en av strängens poler till en högfrekvent spänningskälla. Till en metallskiva med samma area som cellerna kopplas en detektor för den sända frekvensen. Metallskivan hålls mot glaset framför en cell och om strömkontinuitet finns så kan en ström med inställd frekvens registreras i kretsen. Genom att söka sig fram över anläggningens moduler kan platsen för avbrottet detekteras. Metoden är inte kommersiell.

 

Tillbaka till start av avsnittet "SKÖTSEL"