Fastmonterte solcelleanlegg faller som regel i en av tre kategorier: Nett-tilknytttet anlegg, selvstendige anlegg eller kombinasjonen av de to typene. De engelskspråklige betegnelsene på disse er «on-grid», «off-grid» og «hybrid». Disse anleggene fungerer litt forskjellig, imøtekommer forskjellige behov og det er også enkelte designregler som blir forskjellige for de enkelte anleggstypene.

Disse kategoriene svarer på kravene som tre forskjellige bruksstrategier av et solcelleanlegg stiller. La oss se på noen eksempler først, før vi ser litt nærmere på oppbyggingen av disse anleggene:

«Matauk-strategien»

Den aller mest utbredte typen solcelleanlegg i privat eie i Norge, er nett-tilknyttete anlegg. Disse anleggene består av solcellepaneler, en vekselretter («inverter») og en oppkobling både mot huset og strømnettet. Når solcellene produserer strøm forbruker huset først av denne strømmen, og et eventuelt overskudd selges til strømleverandøren via strømnettet. Når huset bruker mer strøm enn det solcellene produserer, vil restbehovet dekkes av strømnettet.

De senere årene har det blitt solgt og installert et stort antall slike anlegg, og flere skal det bli. Aktualisert av de høye strømprisene vinteren og våren 2018-19 og deretter utover fra høsten 2020 har norske husstander bestilt slike anlegg i stor stil. Mange leverandører opererer med ventelister på både utstyret og installasjonsjobben.

Grunnen til denne høye etterspørselen finner vi i energistrategien et slikt anlegg representerer: Idet anlegget er i drift, vil strømregningen din bli mindre. Samtidig vil det ta flere år før anlegget har betalt seg selv, og tilbakebetalingstiden er tett knyttet til strømprisen i perioden. Eieren av solcelleanlegget er også like avhengig av strømselskapet sitt som før, for i løpet av hvert eneste døgn vil man ha behov for strømtilførsel fra el-nettet når solcelleanlegget produserer mindre enn forbruket akkurat da. Tilsvarende er det nyttig at overproduksjon fra solcelleanlegget ikke går tapt, så det er fint at strømselskapet kan kjøpe tilbake denne energien av deg.

La oss kalle denne strategien for «matauk-strategien»: Middagen blir billigere med egenproduserte poteter, grønnsaker og dessertbær fra egen kjøkkenhage, men biffen hadde kokken aldri ambisjoner om å produsere selv – den blir kjøpt av den profesjonelle matprodusenten, bonden, via supermarkedet.

Med denne strategien er totalprisen over hele levetiden til solcelleanlegget aller viktigst. For at strategien skal sies å være vellykket må anlegget har spart inn det samme, eller aller helst mer, enn det det har kostet – og det i løpet av de 25-30 årene med garantitid som dagens solcellepaneler har å tilby.

«Lars Monsen-strategien»

Det motsatte av et nett-tilkoblet anlegg er et uavhengig solcelleanlegg. Det er ikke koblet til noen eksterne systemer som strømnettet, og eieren av et slikt solcelleanlegg kan ikke ha noen ambisjoner om å bruke mer elektrisitet enn det anlegget klarer å produsere, hverken i øyeblikket eller oppsamlet over tid. Dette er ren sjølberging.

En ting er at anlegget må produsere det samme eller mer enn det maksimale samlete forbruket til enhver tid. Noe annet er at dersom man planlegger å bruke mer strøm enn det som produseres på et gitt tidspunkt, så må anlegget kunne lagre uforbrukt strøm. For privatpersoner betyr det i de aller fleste tilfeller en batteribank. Det finnes andre måter å lagre energi på, men de er som regel mest effektive når de gjøres i en større skala enn det enkelthusstander er i stand til.

Vi tenker på dette som en «Lars Monsen-strategi», fordi du får ikke mer enn det du skaffer selv, og det er alt du får. I middagsanalogien svarer det til at du spiser det du klarer å jakte eller fiske selv, i tillegg til det du klarer å bære med deg. Dager du får lite må du sulte, mens når fangsten er god er det overflod noen dager.

Det er enkelt å flire og se for seg amerikanske «doomsday-preppere» som typiske brukere av uavhengige solcelleanlegg. De fyller tilfluktsrommene sine med hermetikk og annet livsnødvendig for å klare seg etter at den store katastrofen har skjedd, og er også forberedt på å være sin egen energileverandør. Men faktum er at selvstendige solcelleanlegg har eksistert i Norge i adskillig lenger tid enn nett-tilknyttete anlegg. Det er mange hytter ved både fjord og fjell som har solcellepaneler som eneste eller hovedstrømkilde.

Skal man følge denne strategien i fullt alvor, må kapasiteten være det viktigste. Både produksjons- og lagringskapasiteten må være så stor som mulig, men naturligvis innenfor realistiske kostnadsrammer. I praksis betyr det å dimensjonere etter et forbruksnivå som hverken er minimalt eller maksimalt, men som klarer å tilby det komfortnivået man er villig til å betale for.

«Optimal-strategien»

Den siste varianten er hybride solcelleanlegg, som både er koblet til strømnettet og har sitt eget energilager. Det har selvsagt egenskapene til begge variantene vi har beskrevet over, men det er egentlig ikke noen av disse anvendelsene det hybride solcelleanlegget er tiltenkt, etter som det også er utvidet med et system for smart strømstyring.

Da vil et hybrid solcelleanlegg la deg bruke den billigste strømmen, enten det er sol- eller nett-strøm vi snakker om. Det løses gjennom å lade batteribanken med overskuddsstrøm fra solcellene og når nettstrømmen er billigst. Deretter forbruker man strøm fra banken mens nettstrømmen er dyrest og solcellene produserer for lite strøm. I tillegg fungerer batteribanken som et nødstrømanlegg som sikrer at aktiviteten som trenger strøm kan fortsette, selv om nettspenningen skulle falle bort.

Denne strategien fungerer selvfølgelig kun så lenge du kan bruke strøm av batteribanken, før den må lades opp igjen. Etter det er det eneste valget du har å bruke nettstrøm eller ikke bruke strøm i det hele tatt.

Uten at vi har statistikk eller annen dokumentasjon til understøtte det, så antar vi at hybride solcelleanlegg er mer utbredt blant virksomheter enn blant privatpersoner. Det er fordi denne typen anlegg har den aller høyeste anskaffelseskostnaden av dem alle, rett og slett fordi det inneholder mest utstyr og er mest komplisert å sette opp.

I tillegg har et slikt system flest fordeler i forbindelse med næringsvirksomhet: Det er kun bedrifter som opererer med virksomhetskritisk (økonomisk) aktivitet med tilhørende strømforbruk, og det er kun bedrifter som kan regnskapføre en verdi av et godt omdømme som følge av et minimert og optimalisert konsum av ressurser.

Vi kaller dette «optimal-strategien» fordi evnen til å optimalisere el-forbruket er et poeng i seg selv her. Med på kjøpet kommer lavere elektrisitetskostnader, men også en høyere finanskostnad som følge av et langt mer avansert anlegg.

Behovet er utgangspunktet

For å bygge opp et solcellesystem som passer for deg, så må utgangspunktet være ditt eget behov. For et nett-tilknyttet anlegg betyr det å studere siste års strømregninger, for å danne seg et bilde av både årsforbruket og bruksmønsteret fra måned til måned.

Det er viktig å ha i bakhodet at den mest lønnsomme solstrømmen er den du forbruker selv. Strømmen du selger tilbake til strømleverandøren har mye lavere verdi for deg, delvis fordi prisen er kun spotprisbasert, mens spart strøm inneholder både energiprisen og den forbruksbaserte delen av nettleddet på regningen. Fastledd, både på energi og nett, sparer du selvsagt ikke. Det må trekkes fra i regnestykket. I tillegg sparer du avgiftene på strømmen du produserer selv.

Samtidig er det slik at solcellepaneler på våre breddegrader produserer mest strøm når vi trenger det minst – Midt på dagen, midt på sommeren. Sammenligner vi med forbruket, blir det verre: For et sørvest-vendt solcelleanlegg plassert på Nesodden utenfor Oslo produserer månedene fra og med oktober til og med mars mindre enn gjennomsnittet per måned. Forbruket for de samme månedene er høyere enn månedsgjennomsnittet over året. Med størrelsen på anlegget som vi har testet tall på, er strømproduksjonen i juni høyere enn totalforbruket i samme måned.

MOTSATT: Et solcellepanel i Norge produserer mest når det trenges minst. Denne grafen bruker tall på strømforbruk sakset fra en masteroppgave fra NTNU og et simulert solcelleanlegg på 9,6 kWp med 24 paneler plassert på et tak på Nesodden ved Oslo.

Poenget med dette er at kan man på ingen måte forvente å utnytte hele årsproduksjonen selv, medmindre anlegget er svært lite. Men da blir også besparelsene små. Det hjelper heller ikke å bygge et enormt anlegg, for da vil mesteparten av strømmen gå til strømselskapet for en lavere pris, samtidig som at det blir en langt høyere investering som må regnes hjem. Dette må balanseres.

Vi kjenner til energikonsulenter som foreslår å bygge et nett-tilknyttet solcelleanlegg med en ytelse tilsvarende opptil 20 prosent av årsforbruket. Andre foreslår høyere tall, det gjelder særlig leverandører av solcelleanlegg. For selvstendige og hybride solcelleanlegg er dette litt enklere: Her dreier det seg om å bygge så stort som man har råd til, holdt opp mot beregninger av minste og største forbruk. Tilgjengelig plass for selve solcellepanelene er også en faktor, og det gjelder for alle tre strategiene.

Valg av solcellepanel

Solcellepaneler kommer i en mengde forskjellige størrelser og ytelsestall. Avhengig av hvilke basisteknologier solcellene er basert på og hvilke byggeteknikker som er brukt i panelene, vil de enkelte solcellepanelene ha forskjellige egenskaper. I sammenhengen vi diskuterer her, er ytelse per kvadratmeter et viktig nøkkeltall. I de aller fleste tilfeller skal solceller i privat eie opp på taket, og det har en endelig størrelse. Dermed er tilgjengelig takareal en begrensende faktor for hvor stort anlegget kan bli. Det er ikke alle leverandører som har antall watt per kvadratmeter oppgitt i databladene sine, men lengde og bredde i tillegg til hvor mange watt hele panelet yter, finner du hos alle, så da er det enkelt å regne ut dette tallet. Vi har tatt en kjapp kikk over flere merker og modeller, og per slutten av 2022 fant vi at ytelsen varierer mellom ca 165 watt per kvadratmeter opp til nærmere 225 watt per kvadratmeter.

Prisene varierer selvsagt også, og som det pleier å være med teknologiprodukter, så får du som regel det du betaler for.

Basert på dette kriteriet alene, er det dermed slik at om du har så stort areal til rådighet at du uansett får det ønskete antallet solcellepaneler på plass der, så er valget for et nett-tilkoblet anlegg de billigste panelene. Er det trangere om plassen, kan det være en ide å finne paneler med høyere ytelse per kvadratmeter, og se om de vil produsere nok på arealet som er tilgjengelig.

For et selvstendig hytte-anlegg, kan også paneler med høyest ytelse være en tanke, siden taket der som regel er mindre, og ønsket er å produsere så mye som mulig strøm.

Men i denne verdenen er det ingen ting som er enkelt og rett fram, og også for valg av solcellepaneler er det flere viktige hensyn å ta.

Panelenes totalproduksjon

Evnen til å produsere strøm forringes i alle solceller over tid. Dette skyldes både oksidering inni solcellene som følge av sollys, i tillegg til nedbrytning som kommer fra UV-delen av sollyset. Hvor fort denne nedbrytingen går, og hvor stor den er per år, har en klar sammenheng med hvilken type solcelle vi snakker om. All nedbrytning er også så stor at den påvirker totalproduksjonen til panelet over levetiden. Dette lar seg best vise med praktiske eksempler:

Les også

Dette er solcelle-teknologiene som vil dominere markedet de neste 10 åra

Vi har funnet et mono PERC-basert solcellepanel fra en kinesisk fabrikant, som garanterer følgende: Minst 97,5 prosent effekt i første driftsår, og deretter en lineær reduksjon til 83,1 prosent etter 25 år. Så har vi sjekket et HJT-basert panel fra en ledende europeisk fabrikant, som garanterer dette: Minst 98 prosent effekt i første driftsår, deretter maks degradering på 0,25 prosent, ned til 92 prosent etter 25 år. Dette høres ikke så voldsomt forskjellig ut, men la oss regne på det.

Begge panelene yter 400 Wp, og begge har 25 års ytelsesgaranti. Vi har tatt 15 av disse panelene og plassert dem i simulatoren PVGIS (åpen nettjeneste) på et sørøst-vendt tak i Sandvika, rett vest for Oslo. Den gir oss et estimat for årlig produksjon på 5.354,5 kWh. Da burde produksjonen i garantiperioden bli på 25 år x 5.354,5 kWh = 133.862,5 kWh, eller hva?

Det er ikke så rett fram, fordi forskjellen på disse panelene er garantiene for årlig forringelse. Vi regner inn dette:

NESTEN LIKT: To forskjellige solcellepaneler med nesten like tall. Dette er utgangspunktet for regnestykket under.

FORSKJELLEN: Ved å framregne 25 år blir forskjellen på de to solcelletypene tydeligere.

Nå er det lett å se forskjellen, både mellom panelene og i forhold til å bare gange opp den teoretiske effekten over 25 år. HJT-panelet får en total produksjon på 127.324,1 kWh, mer enn ett års produksjon mindre enn den kjappe framregningen. PERC-panelet får 121.537,2 kWh, som er over to år mindre enn den teoretiske produksjonen. Det er også verd å merke seg at forskjellen panelene i mellom er også over ett års estimert produksjon.

Det er opplagt at man må ta dette med i betraktningen, både når man skal regne hjem investeringen i et solcelleanlegg, og også når man skal velge mellom produkter.

Underdimensjonere vekselretteren

Bortsett fra selve solcellepanelene, er vekselretteren den dyreste enkeltkomponenten i et solcelleanlegg. Prisen blir høyere desto større kapasitet den har, og vi må også huske at garantert levetid i beste fall er halvparten av garantiperioden til solcellene. Det betyr at vi må skifte den ut minst en gang i løpet av anleggets levetid, som regel to ganger. Derfor er det viktig å velge riktig vekselretter, for å unngå å betale mer enn nødvendig for denne enheten.

Vekselrettere har altså forskjellige kapasitet, og den valgte enheten må passe til strømmen solcellepanelene leverer. Her er det lett å tenke at summen av den oppgitte effekten fra panelene, målt i kWp, er tallet vekselretteren må håndtere. Da må vi huske på at den oppgitte kWh-verdien til solcellepanelet beskriver den beste ytelsen under perfekte forhold. Her på våre grader skjer det i praksis ekstremt sjeldent, om noen gang i det hele tatt. Derfor er det unødvendig å dimensjonere vekselretteren for forhold som i de aller fleste tilfeller ikke kommer til å oppstå.

I tillegg jobber en vekselretter i et avgrenset område av energitilførselen. Er den for lav, vil ikke enheten produsere strøm, og om den er for høy, vil vekselretteren «klippe» effekten til sin egen maksimalverdi. Det betyr at dersom effekten som kommer fra panelene er høyere enn det vekselretteren klarer å håndtere, så er det den som bestemmer hvor mye som maksimalt kommer ut. Tilsvarende vil den ikke begynne å arbeide før en minimal effekt trykkes inn, så det vil være et tap av ut-effekt fra vekselretteren i endene av solcellenes produksjonsområde.

Den beste løsningen er å underdimensjonere vekselretteren. Det medfører at dersom solcellene skulle finne på å produsere med maksimal effekt, så går vi glipp av den høyeste delen av produksjonen, men dette dreier seg om maksimalt en time eller to. Til gjengjeld vil vi få strøm ut av vekselretteren tidligere, og når værforholdene ikke tillater solcellene å produsere på maks.

Dette kan til og med føre til at solcelleanlegget produserer mer strøm per dag, sammenlignet med et anlegg der vekselretteren har samme makskapasitet som som solcellene. Det skyldes at anlegget starter opp tidligere på dagen, og fortsetter lenger ut på ettermiddagen, og denne ekstra produksjonen kan bli større enn det mulige tapet midt på dagen. Og på kjøpet har du betalt mindre for denne vekselretteren enn det en som har samme kapasitet som solcellene.

Denne tenkingen er i dag blitt beste praksis for dimensjonering av vekselrettere for solcelleanlegg. Det amerikanske Clean Energy Council anbefaler opptil 33 prosent høyere effekt på solcellene enn på vekselretteren. Det betyr å bruke en vekselretter på 5 kW for opptil 6,6 kWp solceller. Den norske solcelleleverandøren Otovo foreslår å underdimensjonere vekselretteren med 15 til 20 prosent i forhold til effekten til solcellepanelene.

Planlegge solcelleanlegget

Nett-tilkoblete solcelleanlegg må altså være lønnsomme for å levere på strategien. Det betyr at det må designes slik at investeringen og antatte besparelser og inntekter fra anlegget står i forhold til hverandre. Det er klokt å modellere flere scenarier før man går til innkjøp, både for ting vi vet, som forskjellige typer solcellepaneler og deres priser og egenskaper, men også tingene vi ikke vet – først og fremst framtidige strømpriser, men også hvor stor andel av strømproduksjonen man klarer å bruke selv.

For selvstendige anlegg er jobben litt enklere, siden den strategien handler om å skaffe strøm der det ikke finnes alternativer, eller at alternativene er dårligere. Da handler designet mest om hvor mye det er plass til, både fysisk på stedet, og i budsjettet. Det vi ikke har kikket nærmere på for selvstendige anlegg i denne artikkelen, er batteribanken. Det kommer vi til i en egen artikkel.

Hybride anlegg for bedrifter er litt på siden av det vi holder på med her på Min energi, fordi disse anleggene bruker industrielle komponenter og styringssystemer. For private hjem finnes det lignende funksjonalitet i mindre skala, slik som for eksempel smarthussentralen Athom Homey. Den kan overvåke strømpriser og ladestatuser, slik at den vil kunne løse lignende oppgaver som de profesjonelle systemene er bygd for. Homey er helt klart innenfor vårt område, og når den nyeste versjonen kommer på markedet utpå vårparten 2023, vil du finne stoff om denne løsningen her hos oss.