Markise med transparente solceller

Transkript

1 Markise med transparente solceller Projektet er udført med tilskud fra det 3-årige udviklings- og demonstrationsprogram for bygningsintegrerede solceller som administreres af Energistyrelsen. J.nr / Af Lars Yde Maj

2 Markise med transparente solceller Af Lars Yde Maj 2002 Projektet er udført med tilskud fra det 3-årige udviklings- og demonstrationsprogram for bygningsintegrerede solceller som administreres af Energistyrelsen. J.nr / FC Print ISBN:??????????? 2

3 INDHOLDSFORTEGNELSE BAGGRUND... 4 PILOTANLÆGGET... 4 UDVIKLING AF MARKISE MED TRANSPARENTE SOLCELLER... 4 UDVIKLING AF MONTERINGSSYSTEM UDVIKLING AF KABELFØRING NETTILSLUTNING... 8 MÅLEPROGRAM OG KVALITETSSIKRING INDHØSTNING AF DRIFTSERFARINGER

4 Baggrund Baggrunden for projektet er et ønske om at integrere solceller i et bygningselement for derved at opnå en pris som er mindre end prisen for solcelleanlægget og bygningselementet hver for sig. Besparelsen kan derefter indregnes i solcelleanlæggets økonomi. Dette projekt handler om integration af solceller i en solafskærmning i form af en markise. Pilotanlægget. For at afprøve det nye solcellekoncept i praksis, inklusiv monteringssystemet, samt for at tilvejebringe et referenceanlæg til brug for markedsføringen af produktet er der opført en markise med 28 moduler. Markisen producere el og samtidig forbedrer den indeklimaet i de sydvestvendte ingeniørkontorer i Folkecenterets hovedbygning. Disse kontorer er pga. orienteringen ofte stærkt plaget af direkte solindfald, hvorfor denne placering på udmærket vis demonstrerer markisens anvendelighed. Udvikling af markise med transparente solceller. Grundelementet i markisen er et semitransparent solcellemodul af tyndfilm typen fra det tyske firma RWE Solutions, det tidligere ASE. Cellerne er 10% transparente, hvilket er tilstrækkeligt til at give en effektiv solafskærmning uden at blokere udsynet. Solcellemodulet der er et laminat monteres i et stativ i en fast position oven over de vinduer som skal solafskærmes. Se efterfølgende tegninger 4

5 Udvikling af monteringssystem. Solcellemelaminatet måler 600 X 1000 mm, hvilket giver mulighed for markisebreder på 600, 1000 og1200 mm. Til demonstrationsanlægget blev det valgt at montere solcellelaminaterne således at bredden på markisen blev 1000 mm. Herved blev der opnået en tilpas solafskærmning samtidig med at markisens proportioner arkitektonisk passede godt til bygningen. 5

6 Montagesystemet blev udviklet sammen med firmaet Alu-PV, som har rod i solafskærmningsfirmaet DASOLAS. Projektet kunne derfor trække på mange års erfaring med solafskærmning. Det gjaldt både den mekaniske opbygning af markisen, samt dens funktion som solafskærmning. Monteringssystemet blev opbygget af ekstruderede aluminiumprofiler med t- spor hvori boltehoveder kan skydes ind og således give en delvis skjult samling. Glaslister fastgjort med skruer i sprosseprofilet. Sprosseprofilet og beslagene blev udviklet specielt til dette projekt, medens de øvrige profiler var fra Dasolas program for solafskærmning. Specialbeslag i svejst og galvaniseret jern Specialbeslag i aluminium. 6

7 Udvikling af kabelføring. Plus og minus ledningerne fra hver solcellelaminat er ført frem til inverteren sikkert og næsten usynligt. Fra de små junktion bokse på solcellelaminaterne føres kablet i en t-rille i alu-sprossen frem til en kabelbakke i form af et u-profil monteret i markisens fulde længde. Kabelføring fra junktion boks til t-spor i alu-sprosse Kabelføring fra junktion boks til t-spor i alu-sprosse Aluminium u-profil som kabelbakke Modulerne er serie- og parallelforbindet så de matcher inverterens dcspænding. Da der ikke kan forekomme skygger på solcellerne er der ihhe monteret bypass-dioder. 7

8 Nettilslutning Solcellerne blev tilsluttet til det offentlige net via en FRONIUS micro med følgende data og udseende. Solcellerne fra RWE Solutions (tidligere ASE, TESAG) har følgende data. 8

9 9

10 Solcellelaminaterne blev forbundet i serie med 3 i hver streng som derefter blev parallelforbundet. Med en tomgangsspænding på 93 Volt giver det 279 Volt ved standardbetingelserne, 1000 W/m 2 og 25 o C. Med en temperaturkoefficient på -0,33 V/ 0 C vil spændingen stige til 312 Volt hvis temperaturen falder til 10 o C. Inverteren kan maksimalt tåle 350 Volt på indgangen, så der er ingen fare for over belastning. Laminaterne har en nominel bedste virkningsgrad ved 68 Volt. Med 3 i serie giver det 204 Volt. Inverteren søger efter det optimale arbejdspunkt (bedste virkningsgrad) i et spændingsområde fra 120 til 300Volt. 204 Volt ligger således fint i mitten af dette område. Måleprogram og kvalitetssikring. For at dokumenterer kvaliteten af det nye produkt, blev to prøvemoduler testet på SolEnergiCenteret. Se efterfølgende. Efter installeringen af pilotanlæggeter er ydelsen for det samlede anlæg målt og sammenlignet med den beregnede ydelse på grundlag af målingerne poå testmodulerne. Se efterfølgende. DISSE MÅLINGER ER ENDNU IKKE UDFØRT DET ER VIGTIGT AT DE UDFØRES INDEN YDELSEN FALDER PGA. REVNER. Testene som skal udføres af SolEnergiCenteret er budgetteret til kr. hvor halvdelen betales af SolEnergiCenteret via en særbevilling fra Det treårige program for bygningsintegrerede solceller. ASE standardmodulerne (glas-glas) er ISPRA godkendt. De er testet til sikkerhedsklasse II (600 V, 68 Volt, panelet op til 1500V). Modulerne leveres med en effekt på 18% over den nominelle effekt for at kompensere for Staebler Wronski effekten. Denne effekt medfører at ydelsen aftager og stabilisers på et lavere niveau svarende til den nominelle ydelse, i løbet af en til to måneder afhængig af solstrålingen. Inden programmet blev nedlagt foretog SolEnergiCenteret målinger på to laminater, et på 36 Volt og et på 68 Volt. Resultaterne er gengivet på de næste sider. 10

11 11

12 12

13 Som det fremgår af testene ligger solcellernes ydelser på henholdsvis 29 og 30 Watt. Det er henholdsvis 7 og 11% over den nominelle ydelse på 27 Watt og skyldes at cellerne var nye og endnu ikke haved stabiliseret sig på deres blivende effekt. Indhøstning af driftserfaringer. Testen af modulerne på SolEnergiCenteret kan ikke afsløre fejl på anlægget som måtte skyldes monteringssystemet. Det kan være elektriske såvel som mekaniske fejl. Anlægget bliver derfor holdt under observation efter installeringen. Det kan her nævnes at et lignende anlæg med vinduesintegrerede krystallinske solceller, som Folkecenteret udviklede og installerede i et pilotprojekt sammen med Midtglas, fik revnedannelser i den resin som cellerne var indstøbt i. Fordi fejlen viste sig på pilotanlægget blev den rettet i tide. Midt i juni måned 2002 ca.et halvt år efter at markiserne var blevet monteret i aluminium profilerne blev det konstateret at ca. halvdelen af laminaterne var revnet. Laminaterne består af et 3 mm tykt råmoul lamineret sammen med et stykke 6 mm tykt hærdet glas. Råmoulet vender mod solen og det hærdede glas mod bygningen. En nærmere undersøgelse afslørede at alle revner startede i kanten af laminaterne, ud for en skrue i glaslisten. Hver solcelle er understøttet af 6 strimler tætmungsliste i teflonarmeret skumplast, 3 på hver side. Hver strimmel er ca. 70 mm lang. Mellem laminaternes overside og glaslisten er der monteret en strimmel dobbeltklæbende tape på 40 mm ud for hver skrue hul. Det betyder at når skruerne strammes vil de teflonbelagte skumlister komprimeres indtil de er helt flade og ydderligere komprimering ikke er mulig. Undersøgelsen viste også at de skruer som havde forårsaget revnedannelser var spendt så hårdt at tætningslisten var komprimeret fra den oprindelige tykkelse på ca. 6 mm til under 1mm. Der er således ingen tvilv om at årsagen til revnedannlsen skyldes for hårdt spændte skruer. Løsningen er at anvende skruer der er så lange at de blivr skruet i bund ved en komprimering af tætningslisten på ca. 3 mm. Det blev endvidere konstateret at solcellelaminaterne var skredet 20 til 30 mm i alu-profilerne væk fra byningen. Det betyder at den dobbeltklæbende tape ikke har værtet istand til at forhindre en udskridning. Løsningen på dette problem er at monterer en stopklods for enden af alu-speossen, evt. På undersiden af glaslisten. 13