Leif Andersson  Henriksbergsvägen 104   136 67 Vendelsö   2011-09-12

                           SOLCELLSEL
                          ===========

Vi har ett sommarställe utan nätanslutning. Sedan 1982 har vi använt solceller under den tid vi 
bor där (enbart sommartid).

Under de år som gått har vi fått en del erfarenheter av praktisk solcellsanvändning och jag tänkte 
därför skriva lite om detta. En del kanske kan vara till hjälp för den som tänker börja använda 
solceller.

Börja med en enkel anläggning. Det går alltid att bygga ut den när behoven växer. På sikt kommer 
solceller att bli det billigaste taktäckningsalternativet och då måste man på en gång bestämma sig 
för att täcka hela taket med solceller men tills vidare lägger man solcellerna uppe på ett redan 
tätt tak. Så länge man gör det är det bara att köpa till fler celler allteftersom behovet växer. När 
man kommer upp till stora laddströmmar kan man behöva ordna laddningen så att man undviker 
överspänning i systemet men det är ett problem som man kan hantera när det kommer.

Sätt aldrig in en komponent utan att du vet exakt vilket problem den skall lösa och kontrollera 
alltid att den verkligen löser problemet på ett bra sätt!

Val av systemspänning är en fråga om avstånd mellan strömkälla och förbrukare. För en stadsdel 
eller en liten by behöver man ett par hundra volt. Det är därför vi använder 230 V. Edison uppfann 
inte glödlampan. Han uppfann en koltrådslampa som kunde anslutas till en spänning på mer än 
hundra volt. Därmed blev det möjligt att, med rimligt tjocka ledningar, ordna belysning i byar och 
stadsdelar. För de korta avstånden i en bil har det visat sig att 12 V är en lämplig systemspänning. 
Bussar och lastbilar, som ju är lite större och kräver längre ledningar, använder vanligen 24 V. I 
ett hus är 12 V i lägsta laget. Man får dra en del ledningar med 6 mm2. Men fördelen med 12 V är 
att det finns många bilkomponenter som man kan använda.

Den enklaste startanläggningen är en solcell, ett batteri och ett par sänglampor. Nu kommer 
lysdiodlampor som drar mycket mindre ström än glödlampor. Det gör att man kan börja med en 
mycket liten anläggning. 

En 12 V lysdiodlampa som drar 100 mA räcker mer än väl för att ligga och läsa på kvällen. Har 
man två sådana tända 3 timmar per kväll drar man 0,6 Ah per dygn. Ett MC-batteri på 4 Ah för 
cirka 200 kr räcker alltså ungefär en vecka. Men man bör inte djupurladda blybatterier så man 
bör ha en solcell som återställer laddningen innan veckan gått. För ungefär 500 kr kan man köpa 
en solcell som ger 0,3 A vid fullt solljus. Om man varje vecka har, i genomsnitt, två soltimmar 
per dag skulle alltså en sådan solcell vara tillräcklig.

Batteriladdning är en hel vetenskap för sig. Ett blybatteri består av en platta av blykorn och en 
platta av blyoxidkorn nedsänkta i svavelsyra. När man laddar ur batteriet övergår såväl blykornen 
som blyoxidkornen till blysulfat. När man återladdar batteriet återbildas bly och blyoxid och 
sulfatjonerna vandrar ut i elektrolyten. När allt bly och all blyoxid återbildats ger fortsatt 
strömtillförsel spjälkning av vatten i väte och syre, det vill säga knallgas. Man säger att batteriet 
gasar. Vissa batterityper har en möjlighet att fylla på vatten för att ersätta vatten som gasat 
bort vid överladdning. Men det blir nu allt vanligare med slutna batterier som ger en viss 
rekombination av knallgasen så att de tål en liten överladdning utan vattenförlust. Med ett litet 
batteri och en ganska stor solcell kan det vara lämpligt att sätta in något i systemet som 
begränsar överladdning. Ett alternav, som kanske inte kostar mer, är att överdimensionera 
batteriet så att det tål den överladdning som solcellen kan ge. Man får ju då också fördelen att 
man klarar längre perioder med tjocka moln. Tyvärr är det svårt att hitta några uppgifter om 
hur mycket överladdning batterierna tål. Om man inte förbrukar ström under längre tid, till 
exempel under vintern, bör man stänga av solcellen. 

Vanliga bilbatterier kan stå under flera månader utan laddning men det kan ändå vara lämpligt 
med en mycket liten underhållsladdning. Fö närvarande samlar jag på mig solcellerna från 
havererade trädgårdslampor med solceller. Jag tänkte koppla ihop ett 12 V paket av dem och 
använda det för att ge batterierna några mA under vintern. Tänk på att sokceller alltid måste 
anslutas via en diod. Annars tömmer de batterierna när solen slutar lysa och i värsta fall blir de 
förstörda av batteriströmmen.

När plattkornen i ett blybatteri övergår till blysulfat vid urladdniong sväller de och får en smetig 
koncistens. Det gör att kornen kan smälta samman till större och färre korn. Den yta som är i 
kontakt med elektrolyten minskar då och därmed minskar batteriets förmåga att avge och ta 
emot ström. Batteriets inre motstånd ökar. I en bil skall batteriet kunna ge den mycket stora 
ström som startmotorn kräver. Det gör att man måste kassera ett batteri när det inte längre 
orkar starta bilen. Men för att försörja en sänglampa kan det mycket väl ha många drifttimmar 
kvar.

Den vanligaste orsaken till att man måste byta batteri i en solcellsanläggning är kortslutning i 
en battericell. Ett 12 V blybatteri består av sex seriekopplade battericeller. Om en av dessa har 
lägre kapacitet än de övriga kommer den att urladdas före de andra. Fortsätter man då att ta 
ut ström driver de andra cellerna ström genom den så att den uppladdas baklänges. Den blir alltså 
inte bara tom den blir omvänt laddad. Tömning och omvändning ökar risken för att det skall 
bildas metallbryggor mellan plattorna vilket medför att cellen kortsluts. 12 V batteriet blir då 
ett 10 V batteri. Har man det parallellkopplat med ett annat 12 V batteri kommer detta att lämna 
laddström till 10 V batteriet tills det blir så urladdat att båda batterierna gått ner till 10 V. Om 
du använder parallellkopplade batterier måste du alltså hålla koll på att inte något av batterierna 
har en kortsluten cell.

Vid laddning stiger batterispänningen. I en bil brukar generatorns magnetieringsreglering vara 
inställd för att ge 14 V. De flesta bilkomponenter är därför anpassade för att tåla åtminstone 
14 V. Har man många solceller och små eller dåliga batterier kan spänningen vid solgass dra 
iväg över 14 V och upp mot 15 V. Använder man en motorgenerator för att stödladda vid mulet 
väder vill man ju ladda så snabbt som möjligt när den är igång. En vanlig motorgenerator som 
man kan köpa över disk idag ger c:a 2 kW 230 V. Vill man utnyttja den maximalt behöver man 
en batteriladdare som kan ge bortåt 200 A till 12 V batterierna. Men då stiger batterispänningen 
till betydligt högre värde. Öser man på laddning på det sättet är risken stor att lampor och annat 
som är påkopplade blir förstörda. Batterierna tål ganska stora strömmar. De är ju gjorda för att 
kunna ge några hundra ampere startmotorström. Men man bör se till att man inte har något 
inkopplat när man laddar på det viset. Har man flera parallellkopplade batterier kan man koppla 
ur en del av batterierna, snabbladda dem och byta ut dem så att man kan snabbladda resten av 
batterierna.

En enstaka solcell har en maximal spänning som bestäms av det så kallade bandgapet i det 
material som cellen tillverkats av. Kortsluter man cellen ger den maximal ström. När spänningen 
över cellen stiger minskar strömmen men vid låg spänning är den nästan lika stor som 
kortslutningsströmmen. Det är först när man närmar sig maximal spänning som strömmen 
minskar snabbt mot noll. I en 12 V panel seriekopplar man celler för att komma upp till 
rätt spänning. För att laddströmmen vid 12 V skall bli nästan lika stor som kortslutningsströmmen 
brukar man använda så många celler att panelens maximala spänning blir 16 V. Men det innebär 
att en sådan panel kan ge lite högre spänning än de 14 V som en bilgenerator reglerar till och 
som bilkomponenter är dimensionerade för. Det är därför man kan behöva begtänsa systemets 
överspänning. Använder man paneler som har en maximal spänning som ligger under 14 V 
behöver man inte någon laddningsreglering och man kan låta solpanelerna underhållsladda 
batterierna även om man inte tar ut någon ström under längre tid. Nackdelen med det är att 
sådana paneler behöver mycket lång tid för att fulladda batterierna.

För matlagning använder vi gasol. Gasol har många fördelar framför el, så många att det 
förekommer att man använder gasol även i kök där man har tillgång till nätel. Men ett problem 
med gasol är risken för läckage. Vi har därför en gasvarnare i köket. Gasvarnaren är inkopplad 
på 12 V systemet.

Lysdiodlampor och gasvarnare drar så lite ström att man utan orimligt spänningsfall kan använda 
0,75 mm2 inom ett hus.

För vår del blev steget efter lampor en vattenpump, en TV och en kylbox , det vill säga apparater 
som drar lite mera ström.

Vårt hus ligger c:a 8 m över vattennivån i brunnen. Vi använder en impellerpump som kan suga 
från brunnen. Den drar ungefär 8 A. Eftersom ledningen måste gå via en brytare i köket blir det 
några meter ledning och den behöver därför vara 6 mm2. Om vi inte vattnar i trädgården eller 
sysslar med någon annan vattenkrävande verksamhet går vattenpumpen bara ett fåtal korta 
perioder per dag. Även om den drar mycket när den är igång blir den totala belastningen på 
systemet ganska liten.

Som TV använde vi en 12 tums svartvit TV för 12 V som drar 1 A. Vi har batterierna under huset 
och vi ställde TV:n nästan rakt över batterierna så att vi kunde dra en kort och därmed klen 
ledning till den.

Vi hade vid den tiden två solceller som vardera gav max 2 A.

Problem med kapaciteten kom när vi skaffade en kylbox. Det är en 90-liters box med linjär 
frikolvskompressor. Den är gjord för båtbruk med 12 V anslutning och den drar 8 A. Ett problem 
med den är att om batterierna är dåligt laddade på kvällen  tömmer den batterierna på natten när 
alla sover. När batterispänningen sjunker tappar kompressorn orken, den fortsätter att gå men ger 
liten kyleffekt. Om man är vaken hör man hur surret ändrar karaktär och om den får stå på tömmer 
den batterierna fullständigt. Vi gjorde därför ofta så att vi stängde av den på kvällen och satte på 
den på morgonen. Den är ju ganska välisolerad och höll kylan bra även om den stod avstängd 
några timmar. Och vi skaffade ytterligare en solcell som gav max 3 A.

Kyboxen har nu gått i nästa 30 år. Som vanligt med kylskåp slutade termostaten att fungera. Jag 
tog därför ett NTC-motstånd som temperaturgivare i boxen och anslöt den via en MOS-transistor 
som strömbrytare. För att styra MOS-transistorn använde jag en operationsförstärkare som jag 
kopplade så att temperaturen i boxen blir lägre ju högre batterispänningen är. På den viset 
fungerar boxen som laddningsreglering. Soliga sommardagar går temperaturen ner till eller strax 
under noll medan den under långa mulna perioder ligger kring åtta grader.

Vi byggde en gäststuga med lampor i. Vi flyttade ut TV:n dit och vi tog ut en färgTV för 12V 4 A. 
Gäststugan ligger 30 m från stora huset. Jag drog en ledning 2x1,5 mm2 till gäststugan. 
Resistansen i den blev för hög. Lysrörslampor i gäststugan tände inte annat än när 
batterispänningen var på topp och färgTV:n fungerade inte. Jag satte därför ett 60 Ah bilbatteri 
vid gäststugan. Det löste problemet. Ledningen till gäststugan är tillräcklig för att hålla 
gäststugebatteriet laddat.

Så byggde vi en frigge-bod 15 m från gäststugan. Jag fick då tillfälle att köpa tre begagnade 
solpaneler två på 24 V och en som kunde kopplas för 12 eller 24 V. Och samtidigt en omriktare 
för 24 V till 230 V på 1 kW. Solpanelen som kunde användas för 12 V lade jag på stora huset 
som nu har solceller för 2 + 2 + 3 + 4 = 11 A. De två panelerna för 24 V 2 A lade jag på 
frigge-boden och anslöt dem till två seriekopplade 12 V batterier. Det undre av dessa batterier 
anslöt jag via en 2x1,5 mm2 ledning till 12 V systemet vid gäststugan. Det övre 
anslöt jag till lampor i frigge-boden och till en fläkt i en mull-toa som vi installerade i anknytning 
till friggeboden. Och till 24 V anslöt jag omriktaren.

Vi har också två motorgeneratorer. En på 230V 2 kW som står vid friggeboden och en på 
230 V 800 W som jag använder för arbeten ut på tomten. Det visade sig att det är betydligt 
enklare att dra igång det elaggregatet än att försöka dra sladdar över den 1 ha stora tomten.

Omriktaren ger fyrkantspänning vilket fungerar för de flesta elapparater. För maskiner med 
elektronisk varvtalsreglering är det inte säkert att regleringen fungerar men de jag provat har 
gått att använda. Laddare till mobiler och datorer har fungerat bra. Däremot har det visat sig 
att laddare till Brauns tandborstar (den nyare typen) går sönder. Vi har förstört två stycken. 
Och de är tillverkade av någon idiot som gjutit in allt i en plastmassa så att man inte kommer åt 
att reparera dem.

Tillgång till 230 V har medfört att elbehovet växer snabbt. Vi har börjat använda dammsugare.
Vi använder vinkelslip för att ta bort färg när vi målar om husen. Vi använder cirkelsåg för att 
kapa till bräder mm. Vi använder skruvdragare och borrmaskin. Och barnbarnen har ett 
ständigt behov av att ladda mobiler och datorer.

När det gäller livslängd på solcellerna så tar jag ner dem över vintern, främst med tanke på 
risken för att de blåser ner vid storm. Men en av 2 A panelerna har legat uppe hela tiden sedan 
1982. Jag kollade i somras att den fortfarande ger 2 A. Och jag kan inte se att åldern påverkat 
den på något sätt. Jag har inte under denna tid gjort något för att hålla den ren eller underhålla 
den på annat sätt. Det förefaller alltså som om man kan räkna med att den här typen av 
solceller fungerar i mer än 30 år.

Livslängd på batterier har varit mycket ojämn. Delvis beror det på att batterierna varit utsatta 
för påfrestningar som djupurladdning men också på att batterikvaliten varit varierande. Vi har 
nu sammanlagt sex batterier inkopplade och det är tre år sedan vi bytte något batteri.

Ett problem vid installation av ett 12 V system är att det inte finns anslutningsdon som är 
anpassade för 12 V likström. Man måste ju ha kontakter där plus och minus inte kan förväxlas. 
Och det skall se någorlunda snyggt ut. 

I gäsdtuga och friggebod har jag dragit VP-rör som för vanlig el och lagt in 2x1,5 mm2 ledning. 
I apparatdosorna i friggeboden har jag satt in trepoliga lamputtag. I friggeboden har jag anslutit 
jord, 12 V och +24 V till de tre anlutningsstiften. Mellan +12 och +24 blir det ju 12 V och i 
gäststugan och stora huset har jag använt tvåpoliga lamputtag med 0 och +12 på motsvarande 
stift. En hankontakt för gäststuga eller stora huset kan alltså sättas i ett uttag i friggeboden och 
fungera på rätt sätt. För utomhusanslutningar har jag använt trepoliga 1-fas anslutningsdon. 
Strömbrytare har jag använt vanliga 230 V brytare i den fasta installationen. För strömbrytning till 
vattenpumpen i köket har jag använt en bilbrytare. Den här brytaren utsätts för ganska stor 
påkänning. Det är ganska stor ström som bryts och det blir ett flertal gånger varje dag. Jag har fått 
byta ut den åtskilliga gånger.

Stora huset var byggt utan någon tanke på elinstallation. Det står på plintar så att man kommer 
åt att dra ledningar under huset. För lampor har jag dragit SKX sladdar 2x0,75 mm2 under huset 
och stuckit in dem genom panelen till utanpåliggande dosor vid golvsockeln och därifrån 
utanpåliggande sladd till lampan. För pump och kylbox har jag gjort på liknande sätt men med 
grövre ledning.