Test av solcelleanlegg

Tradisjonelle elektriske installasjoner, slik vi kjenner dem i boliger, kontorer og industri, har en eller tre faser, vekselspenning, nøytral og jord. Når vi kobler noe til en stikkontakt, forsynes det med 230 V AC, mens større apparater, for eksempel maskiner, kobles til 400 V AC.

Solcelleanlegg bygges annerledes, mindre systemer består vanligvis av en enkelt streng med solcellepaneler, mens større anlegg kan ha flere uavhengige strenger. Felles er at solcellestrenger består av en rekke serie- eller parallellkoblede paneler, som til sammen leverer ønsket likestrøms effekt til en omformer som er koblet til det tradisjonelle strømnettet.

Det er viktig å være klar over at solcelleanlegg gir andre tekniske utfordringer enn vanlige elektriske anlegg. Solcellepaneler er i utgangspunktet alltid under spenning, og må håndteres deretter. Spenningen på større solcelleanlegg kan til og med være opptil 1500 V, så det er viktig at måleutstyret som brukes er av riktig kvalitet.

Testing og inspeksjon av solcelleanlegg kan deles inn i to kategorier: 

En solcelleinstallasjonstester kan med fordel brukes til verifisering og idriftsettelse av solceller.

Solcelleinstallasjonstesteren skiller seg fra den ordinære installasjonstesteren ved at funksjonene er tilpasset mål etter NEK/EN 62446, hvor den tradisjonelle installasjonstesteren er rettet mot NEK/HD 60364. Ved å bruke en solcelleinstallasjonstester sikrer du at du kan gjøre alle nødvendige målinger.

De fleste solcelletestere har minne og tilhørende programvare som du kan bruke til dokumentasjon. Du bør imidlertid være klar over at du i noen tilfeller må bruke ekstra tilbehør for å få fullt utbytte av solcelleinstallasjonstesteren.

Vær oppmerksom på at NELFO har utarbeidet et skjema for bruk ved slutten av befaringen.

Installasjonen på AC-siden av omformeren er verifisert som enhver annen AC-installasjon i henhold til NEK/HD 60364-6, som kan gjøres med en installasjonstester.

Installasjonen på DC-siden av omformeren er konstant under spenning og må omgås tilsvarende. For å verifisere at installasjonen er sikker og klar til drift, er det en rekke tester som må utføres:

Kontinuitetstest

Utjevningsforbindelser mellom solcellepanelene og eventuell tilkobling til jordspyd/terminal testes med 200 mA. Alle paneler skal ha samme potensial, da spenningsforskjeller mellom panelene kan påvirke ytelsen og i verste fall gi fare for støt.

Polaritetstest

Polaritetstesting er spesielt viktig, siden reverserte poler vil påvirke systemspenningen og kan føre til skade på paneler med omvendt polaritet. Polariteten kan verifiseres med en spenningstester eller multimeter egnet for måling på solceller.

Isolasjonstest

Feil på ramme eller jord er noen av de hyppigste feilene i solcelleanlegg, og det er derfor nødvendig å teste isolasjonsmotstanden mellom ledere og ramme/jord. Rammen til solcellepanelene er ikke nødvendigvis koblet til AC-installasjonens jord og i disse tilfellene er det viktig at isolasjonstesten utføres til rammen eller DC jordklemmen. Tradisjonelt gjøres isolasjonstesting med en isolasjons- eller installasjonstester i spenningsløs tilstand, men solcellepaneler er ikke spenningsløse, så det må brukes et testinstrument som kan utføre isolasjonstester under spenning. 

Åpen kretsspenning (Uoc/Voc)

Åpen kretsspenning er spenningen til solcellepanelet/strengen uten belastning. Merkespenning, antall seriekoblede paneler, solinnstråling og celletemperatur vil påvirke målingen.

Korslutningsstrøm

Kortslutningsstrømmen måles ved å kortslutte polene på solcellepanelet/strengen og måle strømmen. Merkestrøm, antall paneler, celletemperatur og i stor grad solinnstråling påvirker kortslutningsstrømmen.

Temperatur

Hvis celletemperaturen blir for høy, reduseres ytelsen til solcellepanelet. På en varm dag med høy omgivelsestemperatur og dårlig luftsirkulasjon på baksiden av solcellepanelet vil celletemperaturen være annerledes enn ved frittstående paneler på en vinterdag.

Celletemperaturen måles med en temperaturprobe montert på baksiden av solcellepanelet, mens omgivelsestemperaturen måles i friluft. Temperaturproben kan være den samme, og kan med fordel kobles til en solcelle installasjonstester, da målingen da kan brukes sammen med andre målinger.

DC-kraft og virkningsgrad

For å få mest mulig korrekt måling anbefaler vi å bruke en solcelletester som måler spenning, strøm, solintensitet og temperatur samtidig. Virkningsgraden er forholdet mellom målt effekt (Pmpp) og oppgitt effekt, men beregnes av solcelletesteren.

For å sjekke at et solcellepanel, en streng eller et system yter som det skal, måles strømmen (Impp) med en strømtang og driftsspenningen (Vmpp), som solcelletesteren konverterer til likestrøm (Pmpp).

Installasjonens effektivitet (nDC) og utbytte er i stor grad avhengig av solintensiteten, men smuss, støv, rusk og løv kan også spille en rolle, for å få korrekte mål bør panelene være rene og fri for skygge.

Målingen kan enten gjøres for hele anlegget eller deles opp i strenger eller paneler.

Den totale effektiviteten er det store bildet av tilstanden til installasjonen. Det er også et her-og-nå-bilde, som påvirkes av vind og vær samt installasjonen, så for å kunne sammenligne målinger må de ytre forholdene ikke variere for mye fra gang til gang. Solsystemets totale effektivitet er forholdet mellom DC-utbyttet og vekselstrømseffekten som leveres til nettet. Det er altså et uttrykk for hvor effektiv den samlede installasjonen er.

Effektiviteten kan først måles når installasjonen er ferdigstilt og satt i drift. For å måle effektiviteten monteres DC strømtenger og spenningsprober på inngangssiden av omformeren, referanseceller for solstråling og temperaturprober er montert på panelene, og AC strømtenger og spenningsprober er montert på utgangssiden av inverter. Siden paneler og omformere ofte er plassert et stykke fra hverandre, vil det ofte være nødvendig med en fjernkontroll for å foreta målingen. Solcelletesteren registrerer og behandler alle måledata samtidig, og beregner totalvirkningsgraden til solcelleanlegget.

Installasjonens effektivitet er en god indikasjon på systemets generelle tilstand, hvis utbyttet er lavere enn den burde være, kan det være en indikasjon på at noe ikke stemmer.

Jordfeilsøking

Feil på rammeverk eller jord er typiske feil, som for eksempel kan skyldes skadet isolasjon eller vanninntrenging. Feilsøking kan skje ved gjentatte isolasjonstester, hvor solsystemet brytes metodisk ned til feilen er funnet. Heldigvis finnes det instrumenter som kan gjøre det lettere å finne feilen. HT PV-ISOTEST og Emazys Z200 kan for eksempel måle strengen og angi feilplasseringen – enklere blir det ikke!

I-V- Kurve

I-V-kurven eller solcellenes strøm/spenningskarakteristikk er et uttrykk for ytelsen og nært knyttet til effektivitetsgraden. Som navnet antyder, er I-V-kurven dannet fra målte strøm- og spenningsverdier. Ved å korrigere måleverdier for solintensitet og temperatur, er det mulig å sammenligne den faktiske ytelsen med databladet, dersom ytelsen og formen på kurven avviker fra normalen, kan dette gi en indikasjon på årsaken til feilen.

Termografering

Dersom man under sammenlignbare forhold har konkludert med at installasjonen ikke fungerer som det skal, kan termografi være en mulig feilsøkingsmetode. Man må imidlertid være klar over at temperaturen på solcellene vil være forskjellig i løpet av dagen, så metoden er basert på relativ temperatursammenligning av komponenter.

Lav ytelse og dårlig effektivitet er et produkt av installasjonen så vel som miljøet, og målinger er kun sammenlignbare dersom forholdene også er like, det vil derfor ikke gi et riktig bilde å sammenligne målinger fra en gråværsdag med målinger fra en solskinnsdag.

Standard testbetingelser (STC) er nedfelt i IEC 60904 og gjør det mulig å sammenligne egenskapene til ulike solcellepaneler på like vilkår. Solinnstrålingen ved STC er 1000 W/m2, som på våre breddegrader i beste fall kan oppnås på en skyfri sommerdag. I tillegg til STC er det også ofte oppgitt NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) og NMOT (Nominal Module Operating Temperature), så man må holde tungen rett i munn når man sammenligner spesifikasjoner.