Hem - Solceller - Optimerare
I denna artikel beskriver Hemsol vad optimerare till solceller är, hur de fungerar och om de behövs. Vidare går Hemsol igenom olika typer av optimerare, dess användningsområden, och vilka problem de kan medföra.
En optimerare till solceller (egentligen moduloptimerare) är en apparat bestående av elektroniska komponenter som i normala fall kopplas till en eller två solpaneler. Syftet med en optimerare är att maximera produktionen av solel hos de solpaneler som optimeraren är kopplad till.
Optimerare betecknas även MLPE (Module Level Power Electronics).
Strängoptimerare är placerade inuti en växelriktare (strängväxelriktare) och optimerar en eller flera strängar (grupper) av solpanelers elproduktion. Moduloptimerare (effektoptimerare och mikroväxelriktare) är optimerare som placeras intill en solpanel. De optimerar i regel en, men ibland två, solpanelers elproduktion.
Ja, det finns solpaneler med inbyggda optimerare, det vill säga solpaneler där en optimerare är förinstallerad på baksidan av solpanelerna. Några exempel på företag som erbjuder solpaneler med inbyggda optimerare är Jinko Solar, Canadian Solar och Trina Solar.
Nej, optimerare till solpaneler (moduloptimerare) behövs inte i normala fall och de flesta svenska solcellsanläggningar har inte optimerare placerade intill solpanelerna. Istället sköts optimering i regel av en eller flera strängoptimerare som är placerade inuti en växelriktare.
Är en solcellsanläggnings solpaneler riktade mot fler än två väderstreck eller har olika lutning kan optimerare (moduloptimere) övervägas. Orsaken är att i detta fall skiljer sig i regel den mängd solinstrålning som vid en given tidpunkt når solpanelerna. Därigenom kan det vara lönsamt att optimera solpanelernas effekt individuellt.
Läs mer: Solpanelers placering, lutning och väderstreck.
Finns det solpaneler i en solcellsanläggning som regelbundet utsätts för betydande skuggning från fasta föremål (vegetation, skorstenar etc.) kan optimerare övervägas. Anledning är att skugga minskar mängden solinstrålning som når en solpanel och att det därför kan finnas behov av att optimera solpanelernas effekt individuellt.
Läs mer: Skugga på solpaneler.
En optimerare försöker maximera den effekt (P) en solpanel levererar genom att styra spänningen och strömmen hos den solpanel som optimeraren är kopplad till. För att beräkna vilken kombination av ström (I) och spänning (V) som ger maximal effekt använder optimeraren solpanelens IV-kurva.
För solpaneler ges effekten av P = V * I, det vill säga ju högre ström och spänning desto högre blir effekten. Det finns dock begränsningar för hur mycket spänning och ström en solpanel tål. En solpanels IV-kurva visar vilka kombinationer av ström och spänning som är tillåtna för en solpanel. En optimerares uppgift är således att hitta den punkt (arbetspunkt) på kurvan där effekten, det vill säga V * I, är som störst.
Utseendet för en solpanels IV-kurva är inte konstant utan ändras beroende på solinstrålningens intensitet mot solpanelen samt solpanelens temperatur. Detta medför till exempel att solpaneler som är riktade mot olika väderstreck oftast har olika IV-kurvor eftersom mängden solinstrålning som når solpanelerna skiljer sig åt (Bild 3).
Ju mer olika IV-kurvorna för solpaneler i samma solcellsanläggning är, ju mer nytta gör optimerare. Orsaken är att när solpanelers IV-kurvor skiljer sig åt går det inte att finna en enda kombination av ström och spänning som är optimal för samtliga solpaneler. I detta fall kan optimerare, som anpassar ström och spänning för enskilda solpaneler eller grupper av solpaneler, göra nytta.
Optimerare för solcellsanläggningar kan delas in i tre olika huvudgrupper:
En strängoptimerare är en optimerare som är inbyggd i en växelriktare. I regel har en växelriktare till solceller 1–3 så kallade strängoptimerare, eller MPPT:s (Maximum Power Point Trackers). Varje MPPT söker den ström och spänning som ger maximal effekt för en sträng av seriekopplade solpaneler.
Att använda strängoptimerare är den vanligaste lösningen för att optimera en solcellsanläggnings elproduktion. Eftersom strängoptimerare är så pass vanligt förekommande benämns de i dagligt tal dock oftast inte som “optimerare”.
Med optimerare avses i normala fall de effektoptimerare som placeras intill en solpanel för att optimera just den solpanelens elproduktion.
För solpaneler som använder strängoptimerare måste samma mängd ström passera samtliga solpaneler i en sträng (givet att inga bypassdioder används). Det innebär att en strängoptimerare måste anpassa strömmen genom samtliga solpaneler i en sträng efter den solpanel som presterar sämst (lägst effekt).
I Bild 5 visas IV-kurvorna för två solpaneler av samma fabrikat och märkeffekt. Skillnaden är att den ena solpanelen har en solinstrålning på 800 W/m2 (oskuggad panel) medan den andra har en solinstrålning på 400 W/m2 (delvis skuggad panel).
Optimeras solpanelerna tillsammans (i en sträng med en strängoptimerare) blir den oskuggade solpanelens effekt 143 Watt. Med en moduloptimerare blir panelens effekt istället 241 Watt. Orsaken till effektskillnaden är att vid strängoptimering (men inte vid moduloptimering) begränsas den ström som får passera den oskuggade solpanelen av den skuggade solpanelens IV-kurva.
För den skuggade solpanelen är skillnaden i levererad effekt till följd av strängoptimering mindre än för den oskuggade solpanelen (jämfört med vid moduloptimering). Effekten för den skuggade solpanelen blir 117 Watt med moduloptimerare och 112 Watt vid strängoptimering.
Strängoptimerare kan samverka med solpanelers bypassdioder för att minska den negativa påverkan lågpresterande (till exempel skuggade) solpaneler har på övriga solpaneler i samma sträng. En solpanel har i regel tre bypassdioder. Bypassdioderna kan leda bort ström från varsin tredjedel av solpanelens solceller.
Används en solpanels samtliga bypassdioder har denna solpanel ingen (negativ) inverkan på övriga solpaneler elproduktion i samma sträng. Om all ström leds förbi en solpanel levererar dock inte denna solpanel någon effekt. Bild 6 visar en solpanel som är skuggad på högra sidan och en av solpanelens tre bypassdioder leder strömmen förbi denna del.
I bild 7 visas ett exempel där 1 av 7 solpaneler i en sträng av 400 W solpaneler är delvis skuggad (dess solinstrålningen är 400 W/m2 istället för 800 W/m2). I detta exempel ökar den sammanlagda effekt strängen levererar avsevärt när bypassdioder används trots att den skuggade solpanelen i detta fall inte levererar någon effekt alls.
Strängoptimerare används i normala fall för solcellsanläggningar vars solpaneler är placerade i en eller två grupper med samma lutning och väderstreck. Orsaken är att strängoptimerare i regel har två MPPT:er. De kan således optimera effekten för upp till två strängar (grupper) av solpaneler.
Ett vanligt användningsområde för strängoptimerare är när solpaneler placeras på sadeltak med till exempel en östlig och en västlig riktning. Mängden solinstrålning som vid en given tidpunkt når en solpanel placerad i östlig riktning på ett tak skiljer sig ofta från mängden solinstrålning som når en solpanel placerad i västlig riktning på samma tak.
Solpaneler med samma effekt men som nås av olika mängd solinstrålning får olika IV-kurvor. Det medför ett behov av att optimera effekten för solpanelerna på respektive sida av taket var för sig (med varsin MPPT).
En effektoptimerare är en optimerare som placeras lokalt, det vill säga intill en solpanel. Den möjliggör att optimera effekten för den solpanel den är kopplad till utan att ta hänsyn till andra solpaneler. En effektoptimerare omvandlar inte ström (DC till AC) utan det gör anläggningens växelriktare.
Effektoptimerare erbjuder möjligheten att optimera en enskild solpanels effekt efter hur dess IV-kurva ser ut vid en given tidpunkt. Det sker genom att spänningen över solpanelen och mängden ström som passerar solpanelen anpassas.
För att öka en solcellsanläggnings elproduktion kan effektoptimerare placeras vid de solpaneler vars solinstrålning skiljer sig från övriga solpaneler. Effektoptimerare kan till exempel användas när solpaneler är placerade i fler än två väderstreck eller när solpaneler utsätts för betydande skuggning.
Effektoptimerare kan också placeras vid samtliga solpaneler vilket möjliggör att kunna övervaka varje solpanels elproduktion.
Mikroväxelriktare är optimerare som placeras invid varje solpanel och optimerar effekten hos den solpanel den är kopplad till. Det finns även mikroväxelriktare som optimerar 2 eller 4 solpaneler. En mikroväxelriktare utför utöver effektoptimering även omvandling av likström (DC) till växelström (AC).
Mikroväxelriktare placeras i regel på samtliga solpaneler i en solcellsanläggning. Anledningen är att mikroväxelriktarna därigenom ersätter behovet av att ha en eller flera strängväxelriktare i en solcellsanläggning.
Mikroväxelriktare kan övervägas när punkt 1 och därtill punkt 2 eller punkt 3 är uppfyllda:
I tabell 1 nedan sammanfattas de viktigaste skillnader mellan de olika huvudtyperna av optimerare för solceller.
Tabell 1. Jämförelse mellan olika lösningar för optimering av en solcellsanläggning.
Enligt Elsäkerhetsverket har mätningar som Försvarsmakten genomfört visat att vissa typer av optimerare kan orsaka problem genom att störa rundradio, flygradio och signalspaning (1). Sådana optimerare kan därigenom också störa radiokommunikation i det egna hemmet såsom mobiltelefoni och wifi.
Anledningen till att det finns en risk att optimerare kan störa annan elektronisk utrustning är enligt Elsäkerhetsverket att de sänder ut elektriska emissioner (2). Är inte optimerare korrekt konstruerade för att begränsa dessa emissioner kan de därför störa annan utrustning som använder sig av radiokommunikation.
Vid misstanke om att en optimerare eller en växelriktare orsakar elektromagnetiska störningar är det första steget att kontakta återförsäljaren av varorna. Det är också bra att anmäla det till Elsäkerhetsverket för att underlätta för deras arbete med att begränsa detta problem (3).
Efter en anmälan kan Elsäkerhetsverket undersöka om solcellsanläggningen uppfyller kraven gällande elektromagnetisk kompatibilitet (EMC-direktivet) (4). Om en solcellsanläggning inte uppfyller kraven i EMC-direktivet kan innehavaren åläggas att vidta åtgärder så att problemet med störningar upphör.
Enligt en studie av Bern University of Applied Science är sannolikheten att en enskild optimerare går sönder under ett specifikt år (för de 8 första åren) under 0,2 % (5). Eftersom de första effektoptimerarna lanserades för 15 år sedan saknas uppgifter om sannolikheten att de går sönder under dess garantitid på 25 år.
Även om risken är låg för att en enskild optimerare slutar att fungera är sannolikheten att någon av en solcellsanläggnings optimerare slutar fungerar inte negligerbar. För en solcellsanläggning med 28 optimerare är enligt BUAS studie sannolikheten att någon av dessa optimerare slutar fungera under de första tio åren är cirka 25 % (5).
Om en modell av optimerare visar sig kunna störa annan elektronisk utrustning kan modellen beläggas med försäljningsförbud av Elsäkerhetsverket. Ett försäljningsförbud innebär att från det datum ett förbud träder i kraft får återförsäljare inte längre sälja optimeraren som belagts med förbudet.
Redan installerade modeller av optimerare som belagts med försäljningsförbud får fortsatt användas. Emellertid bör extra vaksamhet iakttas gällande eventuella störningar orsakade av dessa optimerare.
Även om en optimerare belagts med försäljningsförbud kan den trots det fungera bra. Enligt Elsäkerhetsverket märker de flesta personer inte ens av lindrigare EMC-störningar (7).
I december 2021 belades ett antal effektoptimerare från SolarEdge med försäljningsförbud av Elsäkerhetsverket enligt tabell 2 (8).
I takt med att det blir allt fler solcellsanläggningar i Sverige undersöker Elsäkerhetsverket sedan år 2019 kontinuerligt problem med radiostörningar. En god idé är därför att besöka Elsäkerhetsverkets webbplats för aktuell information över vilka optimerare som är belagda med försäljningsförbud.
Jämfört med strängoptimerare har moduloptimerare (effektoptimerare och mikroväxelriktare) följande fördelar:
Jämfört med strängoptimerare har moduloptimerare följande nackdelar:
Det som framförallt talar för att välja effektoptimerare är att de kräver en lägre investeringskostnad än mikroväxelriktare. Är det viktigt att kunna lagra solel i ett solcellsbatteri är också effektoptimerare det bästa valet.
För den som har planer på att i framtiden utöka en solcellsanläggning kan mikroväxelriktare övervägas. Vidare är risken att stora delar av en solcellsanläggnings elproduktion slås ut på grund av komponentfel lägre med mikroväxelriktare än med effektoptimerare.
Effektoptimerare har framförallt följande fördelar jämfört med mikroväxelriktare:
Mikroväxelriktare har framförallt följande fördelar jämfört med effektoptimerare:
Nej, alla optimerare är inte kompatibla med alla växelriktare. Optimerare från SolarEdge fungerar till exempel endast tillsammans med växelriktare från SolarEdge. Däremot fungerar optimerare från Tigo för de flesta typer av växelriktare.
Läs mer: Val av växelriktare.
Effektoptimerare har i regel långa garantitider, vanligtvis 25 år. Vid en investering i optimerare bör dock beaktas att en växelriktare lär behöva bytas ut ungefär en gång under optimerarnas livslängd. Anledningen till det är att en växelriktares livslängd kan uppskattas till 10–20 år.
Läs mer: garantitider för solpaneler.
Nej, en solcellsanläggning måste inte ha optimerare (moduloptimerare) för att fungera. I den enklaste utformningen av en solcellsanläggning sköts effektoptimering av en strängväxelriktare med en inbyggd strängoptimerare (MPPT).
De flesta strängväxelriktare har idag fler än en MPPT. En växelriktare med mer än en MPPT kan till exempel vara ett alternativ till moduloptimerare när solpaneler är placerade i två olika väderstreck.
Ja, om det finns tillräckligt med plats kan ett alternativ vara att istället utöka solcellsanläggningen med fler solpaneler. I regel är det mer lönsamt att investera i extra solpaneler än att förse en solcellsanläggning med optimerare för att uppnå samma ökning av elproduktionen.
Kostnaden för solpaneler sjönk kraftigt på början av 2010-talet och därefter något långsammare under andra halvan av 2010-talet (12). Denna prisutveckling har gjort det än mer intressant att öka antalet solpaneler istället för att på andra sätt öka en solcellsanläggnings elproduktion.
Jämför offerter från pålitliga installatörer verksamma på din ort.
Vi använder cookies för att förbättra din upplevelse. Genom att använda siten godkänner du att cookies används för detta ändamål. Läs mer.
