Varför är skugga ett problem?

En en solpanel består av ett antal (vanligen runt 60) solceller som är kopplade i serie. Lite förenklat kan man säga att varje solcell uppför sig som två olika elektriska apparater samtidigt. Dels som ett litet batteri som alstrar energi (runt 0,5 V) och dels som en liten resistor som hindrar strömmen från att röra sig. Ju med ljus, desto mer ström och ju mörkare desto svårare har elektronerna att röra sig.

Eftersom solcellerna är seriekopplade så byggs spänning (V) upp och en normal solpanel med 60 celler har en spänning runt 30-35 V. Tyvärr byggs även den potentiella resistansen upp när man seriekopplar solceller.

När man täcker ett tak med solceller och gör en hel installation kopplar man normalt alla paneler i serie med varandra. Det gör att om man kopplar exempelvis 20 paneler i serie så kan man egentligen se hela installationen som en enda stor solpanel med 1200 solceller på dryga 30 kvadratmeter, med en spänning på 600-700 V.

Här uppkommer problemet

Tänk att vi nu skuggar en liten del av taket och resistansen här ökar. Eftersom alla elektroner måste gå igenom alla solceller innan de kan komma ut och rädda världen kommer den lilla skuggade delen av huset att påverka all elproduktion. Man kan jämföra med en julljusstake där man släcker alla ljus genom att skruva ut en enda lampa. Det är naturligtvis inte bra.

Parallellkoppling som lösning?

Det mest uppenbara för alla som någonsin har kopplat någonting är att försöka parallellkoppla systemet. Med en parallellkoppling av alla paneler så skulle en enda skuggad panel inte påverka någonting.

Tyvärr innebär detta ett praktiskt problem:

När man seriekopplar så går spänningen (V) upp men strömmen (A) ändras inte.

När man parallellkopplar ökar istället strömstyrkan (A) men spänningen (V) är densamma.

Alla kablar begränsas av hur mycket ström de kan bära. Exempelvis hemma har vi kablar som klarar runt 20 A, men för att vara på den säkra sidan har vi ett proppskåp med 10 A-säkringar för att inte kablarna skall brinna upp.

En normal solpanel kan ge 6-8 A så det skulle räcka att koppla ihop 2-3 paneler innan våra kablar skulle förstöras. I praktiken skulle vi behöva jättetjocka kablar – men det är inte praktiskt genomförbart. Därför gör vi inte så.

Vi kan konstatera att skugga är ett problem för solpaneler – men det finns lösningar.

Skuggoptimering

Ett solcellsystem består av flera olika komponenter. Traditionellt sitter en växelriktare kopplad till panelerna och inuti växelriktare finns något som kallas för MPPT. Du kan läsa mer om detta på vår sida om komponenterna.

MPPT (Maximum Power Point Tracking) har till uppgift att optimeras efter hur mycket energi som panelerna kan producera, men detta skiljer sig inte bara i solinstrålning utan det skiljer sig också på panelnivå beroende på om en panel är skuggad eller inte. Om en panel är skuggad så kommer MPPT:n att anpassa sig efter taket som ”helhet” och alltså inte vara otimerat för alla individuella paneler.

Själva tanken bakom skuggoptimering är att flytta ut MPPT:n till panelerna och optimera varje panel för sig.

När en panel blir skuggad skapar MPPTn som är kopplad till just den panelen en parallell övergång som gör att strömmen har två vägar att gå. Dels kan strömmen gå ”förbi panelen” med minimal resistans, men samtidigt kan lite ström flyta över panelen för att ”fånga upp precis all energi som den panelen producerar”.

På så sätt blir alla paneler optimerade.

Övervakning

Eftersom alla paneler hela tiden blir optimerade ökar möjligheterna att övervakta taket på panelnivå. Det innebär i korthet att varje panel hela tiden skickar sin aktuella status och hur mycket ström som de producerar. Detta kan man, med hjälp av en gateway, logga in på nätet och följa i realtid – på panelnivå.

Rent konkret så innebär det att man kan övervaka så att alla paneler uppför sig som de skall.

Det innebär också att den garanti som följer med panelerna enkelt övervakas. Om exempelvis en panel uppför sig dåligt kan man snabbt se vilken det är och byta ut den på garantin.