Monitoring of Building Attached Photovoltaics in Norway

Abstract

Abstract In this thesis, the challenges associated with monitoring of BAPV systems in Norway are investigated. Monitoring of PV systems can give valuable information of the performance of the system and notify when failures occur in the PV system. The main challenge with monitoring of BAPV is the lack of meteorological data measured at the PV site. This thesis focuses on irradiation data and investigates the possibility of using irradiation data measured at other locations for use in analytical monitoring of PV systems.

A selection of the available sources for irradiance data near Oslo are examined. The selected sources are the PV system with meteorological equipment at Økern nursing home, the meteorological measurement station at Blindern and the meteorological measurement station at Ås. Data from two different databases are examined and compared with the measured values for the irradiation. The databases used in this thesis are PVGIS and NASA SSE. The databases are derived from satellite data over a given period.

The different sources for irradiance data is compared for the reference year August 2015 to August 2016. The purpose of the comparison is to investigate the opportunity of using irradiance data from other sources when irradiation data is missing at the PV site. The challenges of comparing irradiance data was discovered along the way. Especially the different methods for measuring irradiation, the use of a pyranometer or a reference cell, is discussed. Irradiation measured horizontally with a pyranometer is easier to compare than irradiation measured in the module plane. Irradiation measured in the module plane with a reference cell can differ both in the slope, the orientation and the material of the reference cell, which make the data hard to compare.

A PV system located at Kjeller, that does not have equipment for measuring meteorological factors at the PV site, is investigated. This system consists of modules of two different technologies, CIS and silicon. The research done for the two systems in this thesis has shown that the CIS modules has a higher specific yield than the silicon modules, even though the silicon modules are specified with a higher module efficiency than the CIS modules.

This thesis is concluding that meteorological measurements parallel with the inverter data are necessary for analytic monitoring. The irradiation from other sources can be difficult to use as a replacement, due to the distance between the sources and different methods for measure irradiation. When choosing between using a pyranometer or a reference cell, it is important to considered the intended use of the resulting irradiance data. If the yield of the PV system is to be compared with other systems is pyranometer the best option. If the use of the irradiation data only is for monitoring of the PV system, then a reference cell is a good choice.

Sammendrag

Hovedtemaet for denne masteroppgaven er overvåkning av bygningsmonterte solcellesystemer i Norge. Overvåkning av solcellesystemer kan gi verdifull informasjon om ytelsen til et system og varsle om det oppstår feil på systemet. Hovedutfordringen med overvåkning av solcelleanlegg er at mange anlegg mangler målinger av metrologiske data. Denne oppgaven fokuserer på innstrålingsdata og undersøker muligheten for å bruke innstrålingsdata fra andre nærliggende datakilder til bruk i analytisk overvåkning av solcellesystemer.

Et utvalg av tilgjengelige kilder for innstrålingsdata i Osloområdet er undersøkt. De utvalgte kildene er et solcellesystem instrumentert for metrologiske målinger på Økern sykehjem, en meteorologisk målestasjon på Blindern og en meteorologisk målestasjon på Ås. Data fra to forskjellige databaser er undersøkt og sammenlignet med de målte verdiene for innstråling. Databasene undersøkt i denne oppgaven er PVGIS og NASA SSE. Databasene er basert på satellittdata midlet over en gitt periode.

De forskjellige kildene for innstrålingsdata er sammenligner for referanseåret august 2015 til august 2916. Formålet med sammenligningen er å undersøke muligheten for å bruke innstrålingsdata fra andre kilder når innstrålingsdata mangler for solcellesystemet. Utfordringene med å sammenligne innstrålingsdata viste seg underveis i oppgaven. Spesielt de forskjellige metodene for å måle innstråling er diskutert. I denne oppgaven er innstråling fra pyranometer og referansecelle vurdert. Horisontal innstråling målt med et pyranometer er gir et bedre sammenlikningsgrunnlag enn innstråling målt i modulplanet. Innstråling målt i modulplanet med en referansecelle kan variere med viklingen på referansecellen, hvilken himmelretning referansecellen har og hva slags materiale den er laget av.

Oppgaven undersøker et anlegg på Kjeller, som ikke er instrumentert for måling av meteorologiske data. Dette systemet består av moduler av to forskjellige solcelleteknologier, CIS og silisium. Undersøkelsene gjort i denne oppgaven viser at CIS-modulene har en høyere spesifikk ytelse enn silisiummodulene, selv om silisiummodulene er spesifisert med høyere virkningsgrad enn CIS-modulene.

Denne oppgaven konkluderer med at måling av meteorologiske faktorer er nødvendig for analytisk overvåkning. Innstråling fra andre kilder kan være vanskelig å bruke grunnet avstand mellom kildene og ulike måter å måle innstråling på. Ved valg av metode for å måle innstråling er det viktig a vurdere hensikten med målingene. Skal solcellesystemets ytelse sammenlignes med andre systemer er pyranometer det beste alternativet. Om innstrålingsdataene kun skal brukes til overvåkning, er referansecelle et godt alternativ.