Kopplingsschemat är inte överdrivet komplicerat. Solpanelerna är delade i två grupper eftersom två omriktare används. Det ger dessutom en viss redundans. Växelriktarna har döpts till Sol1 och Sol2 vilket har en viss relevans i det fortsatta. När solen lyser ordentligt kan varje solcellsgrupp mata ut mellan 300-400 volt. För arbete med växelriktarna kan växelspänningen från elnätet och likspänningen från solcellerna brytas bort. Växelriktarna har en del egna säkerhetsfunktioner. Om elnätets spänning skulle avvika för mycket i spänning eller frekvens från nominellt 50 Hz 230V, kanske för att elleverantören gjort nätet spänningslöst för arbete, stänger växelriktarna av sig.

Titta särskilt på kopplingsschemat för en enda panel. Den består i stort sett av en kedja med 60 solceller kopplade i serie. Varje solcellsdiod levererar 0,6 volt som vilken kiseldiod som helst i tomgång, men utspänningen sjunker till 0,4 volt vid hård belastning och högre temperatur. Solpaneler av typen PVE-P6 lämnar nästan 8 ampere vid hård belastning och solstrålning på 1 kW/m² och ungefär 30 volt i tomgång. Efter var 20:e solcell sitter en schottkydiod. Om en slinga om 20 celler skulle bli skuggad producerar den ingen ström och strömmen från de övriga slingorna måste kunna gå någonstans. Den tar då vägen via dioden istället. Anledningen till att man använder schottkydioder är deras låga framspänningsfall på cirka 0,1 volt (när de är varma), som ger låg effektförlust i dioden. Denna typ av dioder har dessutom den intressanta egenskapen att framspänningsfallet minskar med ökande kapseltemperatur.

Växelriktarna levererar mätdata ut på ett ethernetinterface, precis som en del andra apparater i hushållet, som till exempel varmvattenberedaren. Redan tidigare hade Thord datoriserat sin elmätare, som numera levererar löpande värden på in- och utmatad aktiv och reaktiv effekt.

Växelriktarna innehåller en egen webbserver som man skulle kunna ha använt för att plotta kurvor över effektvariationerna, men den är så begränsad att Thord valde att hacka lite loggprogramvara själv.

Kurvor


Mätdata från växelriktarna, varmvattenberedaren och elmätaren loggas i ett antal loggfiler var tionde sekund i en Linux-PC. Loggarna kan plottas med GNUplot när man så önskar, eller också kan de användas till annan statistik. Vi ska titta på några intressanta driftsfall.

Så här såg produktionen ut en solig dag i maj 2013. Den gröna kurvan är inmatad likströmseffekt till växelriktare Sol1 från en ena solpanelgruppen. Den toppar på lite drygt 2000 watt. Den röda kurvan visar utspänningen från solpanelerna, som ju varierar väldigt med hur växelriktaren väljer att belasta panelerna för att få ut maximal effekt.

Här är husets elförbrukning samma fina majdag. Den röda kurvan visar aktiv effekt och alla värden över noll betyder att effekten flödar in från elleverantören. Värden under noll, vilket inträffar ungefär klockan åtta på morgonen betyder att effekt matas ut på elnätet. Klockan 17 hade solens ljus avtagit så mycket att huset började dra effekt från elleverantören igen. Anledningen till att effektkurvan ser ut som en halv sinusvåg är att den återspeglar både solens intensitet och dess höjd över horisonten, dvs hur rakt på solpanelerna den träffar. Den gröna kurvan visar reaktiv effekt och är betydelselös i sammanhanget.

De höga topparna på den röda kurvan inträffar när varmvattenberedaren går igång eller när familjen Nilson bestämmer sig för att koka te med sin tvåkilowatts tekokare eller köra elgräsklipparen.

Denna kurva är tagen lite tidigare på året, nämligen i början av mars, då det är ganska kallt. Den stora ”gropen” i den inmatade effekten mellan klockan 9 och 10 inträffar när ett avlövat lövträd skymmer solen för en del av panelerna. Kom ihåg att det är tidigt på året och solhöjden är lägre än på sommaren. Mellan klockan 14 och 15 skymmer en gran solen och den är betydligt massivare än lövträdet i och med att den har alla barren kvar. Gropen i effektkurvan blir betydligt djupare och man ser hur spänningen faller i diskreta steg för varje panelgrupp som skuggas. Anledningen till att spänningskurvan gör sådana lustiga hopp både före klockan åtta, under trädpassagerna och efter klockan 17 är att växelriktaren försöker optimera belastningen av solcellerna för att ge maximal uteffekt, och hela tiden provar ett antal olika belastningsfall. Den lyckas inte riktigt när solen lyser halvdåligt.