Oppgave om solenergi

Screen Shot 2016-05-09 at 9.50.42 PM

Lovinda ga oss oppgave om solenergi

På vårt arrangementet om Teknologi for en bedre verden 20. april fikk vi en oppgave av Lovinda. Denne oppgaven ble laget for å gi en praktisk introduksjon til solcellepaneler, rettet mot de som ikke har noen forkunnskaper. Deltakerne fikk mulighet til å ta og vende på et typisk solcellepanel, og oppgaven skulle hjelpe dem til å reflektere over hva de så. I tillegg var oppgaven ment til å gi en grunnleggende forståelse for hvordan man kan beregne størrelsen på et solcelleanlegg knyttet til en bolig. For å løse oppgaven trengs kun en enkel kalkulator.

Siden vi ikke rakk å gå igjennom oppgaven på arrangementet legger vi ut fasiten her.

FASIT TIL SOLCELLEOPPGAVEN 

  1. Bli kjent med solcellepanelet

Studer solcellepanelet. Ta på det, vend på det. Finn tilkoblingene, pluss og minus. Finn navneskiltet, prøv å forstå informasjonen som er angitt der.

Kablene bakpå solcellepanelet har to ulike ender, hvor den ene er markert med et lite plusstegn og den andre med et lite minustegn, som man kan se på bildet under. Pluss-enden er til høyre og minus til venstre. Disse typen plugger heter “MC4” og er vanlige å bruke på solcellepaneler.

Et bilde av navneskiltet er vist under. “IBC SoloSol 100 CS” er navnet på modellen til panelet.

solcelle

Tallene  som står på navneskiltet sier noe om hvor mye strøm og spenning solcellepanelet kan gi under såkalt STC (standard testing conditions),  som er spesifikke verdier av solinnstråling (W/m2), temperatur og AM (air mass = luftmasse) som solcellepanelet er testet ved, slik at ulike solcellepanelers ytelser kan sammenliknes under samme testforhold.

De forskjellige parametrene fra skiltet er vist på figuren under, hvor U er byttet ut med V og “mpp” er byttet ut med “mp”. Den røde kurven viser de mulige kombinasjonene av strøm (målt i Ampere) og spenning (målt i Volt) et solcellepanel kan gi ut, mens den blå kurven viser hvor mye effekt  (= strøm ganget med spenning, målt i Watt) den kan gi. Den høyeste effekten panelet kan gi er Pmax, som skjer når strømmen er IMPP og spenningen er VMPP.

Et solcellepanel består av solceller som er koblet i serie.

  • Hvor mange solceller har dette panelet?
  • Ser du hvordan og hvor solcellene er koblet sammen? 

Solcellepanelet har 36 solceller. Hver blå-svarte firkant er én solcelle. Solcellene er koblet sammen via metalliske strømledere (de to stripene av metall som er på hver celle), hvor strømmen flyter gjennom solcellene i banen under.

solcellepanel

  1. Beregn et solcellesystem

På navneskiltet finner du angitt PMPP. Dette er effekten som solcellepanelet kan produsere, angitt i Wp, som står for watt-peak.

  • Hva er PMPP for dette panelet?

PMPP = 100 W, og betyr som nevnt at dette er den høyeste effekten solcellepanelet kan produsere. 

Panelet vil bare yte PMPP når sola er på sitt høyeste punkt midt på dagen om sommeren, og panelet er vendt mot sola (typisk mot sør).

  • Hvor mye yter panelet om natta?

Om natten får panelet ikke noe energi fra sola, og produserer ikke noe strøm (og dermed ingen effekt). P = 0.

For beregninger kan vi likevel late som sola står på sitt høyeste punkt, og justere for antall «ekvivalente timer med full sol». I Trondheim er dette litt under 3 timer. Man kan altså regne at panelet yter PMPP i ca. 3 timer hver dag, hele året, i Trondheim. (Sagt på en annen måte: I 3 av døgnets 24 timer vil panelet yte maks effekt.)

En moderne, godt isolert enebolig, hvor varmebehovet dekkes av fjernvarme eller jordvarme med varmepumpe, vil behovet for elektrisk energi ligge på under 10 000 kWh (ti tusen kilowatt-timer) i året.

a) Regn ut hvor mange solcellepaneler av denne typen du omtrent vil trenge for å produsere halvparten av denne mengden energi i løpet av ett år. (Tips: Et år har 24 x 365 timer. Hvor mange av disse timene kan du regne at panelet produserer PMPP?)

b) Solcellepanelet har et areal på litt under 0.7 m2. Hvor stort sørvendt takareal trenger du?

a) Man kan regne med at solcellepanelet produserer maks effekt (100 W) i 3 av 24 timer per døgn. Det er 365 døgn i året og 24 timer per døgn, så regnestykket blir for ett solcellepanel:

                    100 W x (3/24) x 365 x 24 h = 109599 Wh = ca. 110 kWh

            (evt. snarveien:   100W x 3h x 365 = 109599 Wh = ca. 110 kWh)

Halvparten av 10 000 kWh er 5000 kWh. For å produsere 5000 kWh på et år, med solcellepaneler som produserer 110 kWh per år trenger man

                               5000 kWh/110 kWh = 45,4545 = ca. 46 solcellepaneler

b) Arealet som trengs på taket for å få plass til 46 solcellepaneler blir:

                                       46 x 0.7 m2  = 32.2 m2

Dersom  du har noen spørsmål angående oppgaven er det bare å ta kontakt!

Ønsker du å lære mer om solcellepaneler, hvordan de lages og hvordan de fungerer, kan de to følgende nettsidene sterkt anbefales som relativt lettforståelig lesestoff:

  1. http://www.fornybar.no/solenergi enkelt forklart, på norsk)
  2. http://www.pveducation.org/ (litt tyngre stoff, på engelsk)