Solenergi till våra elnät

Medan många övriga industrier går på sparlåga, så har solcellstillverkarna i det närmaste guldrush. Det är främst Japan och Tyskland som genom framsynt subventioneringspolitik nu köper upp majoriteten av världens solcellsproduktion. Nyligen kom också den positiva nyheten att svenska staten går in och stödjer en pilotproduktionsanläggning av svenska tunnfilmssolceller.

I sin avhandling analyserar Björn Lindgren inledningsvis en 6,6 kW solcellsanläggning, belägen i Sankt Jörgens park, norr om Göteborg. Designmetoderna som brukar användas i denna typ av anläggning har utvecklats för sydligare länder än Sverige. I Sverige befinner sig solen oftare nära horisonten vilket resulterar i mer skuggning. Den undersökta solcellsanläggningen visade sig vara hårt drabbad av skuggning. Självklart förväntas energiproduktionen minska med ökad skuggning men inte så mycket som 60-80 % när endast 5 % av solpanelytan skuggas, vilket här var fallet. Flera åtgärder föreslås i avhandlingen för att förbättra energiytbytet, bl.a. att anläggningen delas upp i flera mindre oberoende enheter (decentralisering) med varsin växelriktare.

För ett decentraliserat system är en huvudfråga om delsystemen skall kopplas samman via växelström eller likström. Denna fråga belyses först teoretiskt och sedan praktiskt. Valet faller på ett system med lågspännings växelströms-buss. Ett sådant system av växelriktare har tagits fram och redovisas tillsammans med mätningar i avhandlingen. En experimentiell studie av vad ett system med likströms-buss har för prestanda jämfört med växelströmssystemet har också genomförts. Resultatet är att likström är billigare och något mer effektivt men har sämre tillförlitlighet än växelströmssystemet. Växelströmssystemet är också mer fördelaktigt då andelen högfrekvensstörningar som växelriktare alstrar, minskar med antalet växelriktare.

Slutligen har en framtidsstudie av ett elnät gjorts. Genom att anta att alla kunder på ett elnät ansluter solpaneler (med dagens teknologi) motsvarande ett normalstort södertak visas genom simulering att stora spänningsvariationer uppstår. En nätspänning som en solig dag blir 270 Volt istället för 230 Volt, gör att andra apparater, till exempel TV-apparater, datorer och videor går sönder. Genom att utnyttja den elektronik som ändå måste anslutas mellan solceller och nät (d.v.s. växelriktare) föreslås i avhandlingen en styrningsmetod som avsevärt minskar dessa överspänningar så att nätspänningen fortfarande hålls inom tillåtna gränser.

Avhandlingen “Power-generation, Power-electronics and Power-systems Issues of Power Converters for Photovoltaic Applications” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers under hösten 2002.

Kontaktinformation
Mer information:
Björn Lindgren, Elteknik, Chalmers tekniska högskola, tel: 031-772 1641,
e-post: bjorn.lindgren@elkraft.Chalmers.se