Att hitta sätt att använda mindre energi i ditt hem är nästan alltid mer kostnadseffektivt än att sätta upp en större solcellsanläggning. Vi började med en månadsförbrukning på 1 000 kilowattimmar (kwh), vilket är ungefär genomsnittet för ett amerikanskt hushåll. Vi fick ner detta till cirka 500 kwh genom att spendera lite mer än 1 000 dollar på effektiva lampor, elcentraler med strömbrytare, ett nytt kylskåp och några andra strategier (se 8 enkla projekt för omedelbara energibesparingar). Jämför det med solcellssystemet, som sparar oss 250 kwh per månad men kostar 6 000 dollar – det är tydligt var den bästa avkastningen finns. Gör effektivitetsåtgärderna först och köp sedan solcellssystemet.
Vi planerade för ett solcellssystem som skulle minska vår nuvarande förbrukning med ungefär hälften (dvs. ett system som skulle generera ungefär 250 kwh per månad eller 3 000 kwh per år). Vi använde National Renewable Energy Laboratory’s PVWatts-kalkylator för att uppskatta storleken på ett system som skulle producera 3 000 kwh per år i vårt område. PVWatts kom fram till en systemstorlek som var lite mer än 2 kilowatt. Det system som vi slutligen installerade har en beräknad produktion på 2,15 kilowatt.
Vårt system använder Enphase mikroomriktare, men andra märken kan också vara tillgängliga. Vi har 10 solcellspaneler på 215 watt vardera, och varje panel har en växelriktare på 190 watt som omvandlar den likström som panelerna producerar till växelström, vilket är standardsystemet för el i hemmen i USA. Vi beställde systemet som ett kit med solcellspaneler, mikroomriktare, monteringsskenor och ett antal andra delar. Satsen var ett bra val, men förvänta er inte ett kit av typen ”sätt in fliken A i slitsen B”. I grund och botten får du en låda full med delar. Du kommer snart att bli bekant med webbplatserna för de företag som tillverkar delarna – särskilt området ”ladda ner handböcker”.
Placering av solcellsanläggningen
Idealt skulle solpanelerna för ditt hem vara vända mot söder och lutas i en vinkel som är ungefär lika stor som din lokala latitud. De skulle också stå i fullt solljus utan skuggning från ungefär tre timmar före solens middagstid (den tid då solen befinner sig direkt i mitten av sin bana över himlen en viss dag) till tre timmar efter solens middagstid. Prestandan blir inte mycket sämre om du inte kan rikta panelerna rakt söderut eller luta dem rätt, men även en liten mängd skuggning kan ha en allvarlig negativ effekt.
En undersökning av solcellsplatsen kommer att visa dig eventuella skuggningsproblem för alla tider på året. Du kan göra platsundersökningen på ett par olika sätt. Ett sätt är ett förfarande där du använder ett ”soldiagram” för ditt område och en enkel observation av föremål som kan orsaka skuggor – detta kan vara en rolig familjehändelse för att lära alla om solens bana under hela året. En annan enkel metod är att modellera din solcellsanläggning och eventuella skuggande objekt i det kostnadsfria ritprogrammet Google SketchUp. SketchUp har en funktion som visar dig skuggningsmönster för alla tider på dygnet och året.
Mikroomriktare ger en fördel i situationer med partiell skuggning eftersom varje solcellspanel i detta system har en omriktare som följer den maximala effektpunkten för att få ut mesta möjliga effekt ur panelen, oavsett om den är delvis skuggad eller i full sol. För konventionella strängomriktarsystem kan en partiell skuggning leda till att spänningen i en sträng av paneler sjunker så mycket att växelriktaren stängs av och effekten sjunker till noll – en mycket stor effekt, verkligen. Om du har allvarliga skuggproblem som du inte kan ändra är solceller förmodligen inte ett bra val för din situation.
Vi valde markmontering i stället för takmontering eftersom det gjorde installationen enklare (och mindre skrämmande), och vi kommer inte att behöva ta bort panelerna om taket någonsin behöver bytas ut.
Solcellspanelinstallation
Det är dags för den roliga delen – att installera systemet! Du kan bygga eller köpa många olika typer av monteringssystem för solcellspaneler, men solcellspanelerna kommer förmodligen att hålla i 30 år, så välj ett monteringssystem som tål vind och väder under lång tid. Vi tillverkade vårt eget monteringsställ av 4-by-4 behandlade trästolpar och betongfundament och installerade sedan panelerna på aluminiumskenor som är särskilt utformade för att stödja panelerna över träramarna.
Med hjälp av grannarna och en lånad betongblandare installerade vi monteringarna ganska snabbt. Det är viktigt att se till att fästena är väl utplacerade. Vi använde tillfälliga 2-by-6-ramar bakom de vertikala stolparna för att justera alla stödramar.
Se till att skarvarna i träramen är förstärkta med metallplattor och att fotstöden är tillräckligt stora. Applicera ett extra lager träskyddsmedel på alla fiberändar på det behandlade träet och på de områden där träet kommer i kontakt med betongen. I vårt klimat håller behandlat trä länge, men om du bor i ett fuktigt klimat kan du överväga metallstöd.
När monteringsramarna var i marken installerade vi aluminiumstödskenorna. Detta var enkelt att göra med hjälp av de medföljande L-fästena. Vi installerade sedan mikroomriktarna på skenorna, vilket endast krävde två rostfria stålbultar för varje omriktare.
Nästan installerade vi solcellspanelerna, med början i ena änden och över skenorna. Var försiktig! En enda glidning kan kosta dig en solcellspanel på 600 dollar. Panelerna är besvärliga att hantera, så det är viktigt att ha hjälp med den här delen. Vi klämde tillfälligt fast en 2-by-6-plan under varje panel för att stödja den medan vi gjorde de sista justeringarna. Monteringsklämmorna glider helt enkelt in i spåren i stödskenorna. När solcellspanelen är på plats kan klämmorna dras åt för att säkra panelen.
Kontrollera ofta inriktningen när du monterar panelerna. Små fel i inriktningen blir större och tenderar att märkas. Vi spände panelklämmorna precis tillräckligt för att hålla dem på plats och använde senare en momentnyckel för den slutliga åtdragningen.
Koppling av solcellssystemet
Kopplingen av Enphase-systemet är relativt enkel, men var noga med att läsa alla instruktioner och förstå säkerhetsfrågorna. Du har att göra med höga spänningar, och solcellspanelerna gör systemet ”varmt” även om det inte är anslutet till elnätet. Om du tror att detta är mer än du vill ta itu med kan du samarbeta med en lokal elektriker för att göra ledningarna. Själva arbetet med kabeldragningen är inte mycket, så detta bör inte öka kostnaden för systemet nämnvärt.
Utgångsledningarna från varje solcellspanel ansluts till de matchande ledningarna på mikroomriktarna. Utgångskablarna från mikroomriktarna kopplas bara ihop. Utgången från den sista växelriktaren går först till en kopplingsdosa vid solcellsanläggningen och sedan till en kopplingsbrytare för solcellsanläggningen som är placerad nära husets mätare. Från avbrytaren går strömmen till en oanvänd brytare i brytarlådan.
Med hjälp av avbrytaren för solcellsanläggningar kan försörjningsarbetarna koppla bort solcellsanläggningen från elnätet. Brytaren måste vara låsbar, den måste finnas nära husets huvudmätare och den måste vara tydligt märkt. Den strömbrytare som matar solcellsströmmen till brytaren måste också vara märkt.
Jag kopplade in solcellspanelerna och den nya strömbrytaren sist, så nästan all kabeldragning gjordes på ett ”dött” system.
Systemets jordning
Kontrollera all din kabeldragning och var säker på att du har allting jordat enligt kraven. Alla dessa komponenter (solcellspanelramar, stödskenor för solcellspaneler, mikroomriktare, kopplingslådor för solcellsgrupper och brytaren) måste jordas med en godkänd jordningsmetod.
Till exempel, även om solcellspanelerna är fastskruvade på de jordade skenorna, är detta inte en godkänd jordningsanslutning. Vi använde Weeb-jordingssystemet för de flesta av dessa och det fungerade bra.
Förutom säkerhetsfrågorna kommer inspektörerna att leta efter korrekt jordning. Om jag skulle göra om det skulle jag använda Weeb-systemet överallt eftersom det är så enkelt.
Mer detaljerad information om konstruktion finns på Build It Solar.
Starta upp växelriktaren
För Enphase-system kommunicerar en enhet som kallas EMU med alla växelriktarna genom att sända signaler via kraftledningen. EMU:n ger information om hur systemet fungerar, kontrollerar växelriktarnas status och hälsa och skickar data till Enphase-servern via din heminternetanslutning.
När inspektören har godkänt ditt system och elbolaget har installerat nätmätaren kan du sätta igång systemet och koppla in EMU:n i ett vanligt eluttag. EMU:n hittar dina växelriktare och börjar rapportera. Vid denna tidpunkt genererar systemet ström och EMU:n ger dig den grundläggande statistiken. Luta dig tillbaka, ta en öl och se hur strömmen rullar in.
PV-prestanda och besparingar
Vårt system har varit i drift sedan november 2009 och dess prestanda har varit god. Vi har inte haft några fel och systemet har inte behövt underhållas. Hittills ligger energiproduktionen cirka 10 procent över uppskattningen i PVWatts kalkylator. Kolla in vårt systems prestanda i realtid när som helst.
Kostnaden för vårt system var 9 960 dollar, eller 4,63 dollar per watt – priserna kan vara lite lägre nu. Den 30-procentiga federala rabatten plus en statlig rabatt på 500 dollar sänkte kostnaden till 6 470 dollar eller 3,01 dollar per watt. Rabatterna i vissa delstater är mycket större än i Montana.
Professionellt installerade system av den här storleken noteras ofta till 7,50 dollar per watt, vilket skulle innebära att vi sparade cirka 6 000 dollar. Om kostnaden är ditt främsta motiv för att montera ett system själv, rekommenderar jag att du tar in anbud på installerade system och jämför dem med kostnaden för alla delar som du skulle behöva för ett liknande system.
Besparingen på vår elräkning det första året var 332 dollar (baserat på cirka 10 cent per kwh), plus att vi minskade våra koldioxidutsläpp med 4 700 pund. Den enkla återbetalningstiden för de 6 000 dollar vi investerade skulle vara 18 år, men jag räknar med att den kommer att bli mycket kortare om elpriset fortsätter att öka. Om priserna till exempel ökar med 10 procent per år kommer den totala återbetalningstiden att bli endast 11 år.
Solkraftkällor
Konstruktionsdetaljer
PVWatts-kalkylator
Realtidsprestanda
Solkraftsundersökning
Databas över statliga stimulansåtgärder för förnybara energikällor och effektivitet
Weeb Grounding System
Solar Unbound