Transcript Thai Solar Home Systems (SHS)

Solar,
Standards,
Sustainability
Photovoltaic Standardization,
Certification and Labelling for Thailand
BG E T
BORDER GREEN ENERGY TEAM
1 December, 2006
Intercontinental Hotel, Bangkok
– Thailand
Chris Greacen, Ph.D.
Palang Thai
www.palangthai.org
Outline
Standards
– Why?
– Standards need to address real problems
Thai solar home systems – BGET experience in
TAK
– Overview of Thai SHS program
– BGET local technician trainings
– Survey and results
– Failure modes
– Post warranty sustainability?
Standards
Who?
What?
Where?
When?
Why?
How?
Area of interest
Standards
Challenges
with solar
PV in Thailand
Standards… why?
Quality
– Standards are a way to help ensure quality
Equipment
Installations
– quality  sustainability, safety, environmental
performance
– quality  user satisfaction  long term profitability
– Seal can communicate quality to consumers
Interoperability
– “part A will work with part B"
What standards? … a cautionary note
Standards are important… but can
be:
– Expensive, bureaucratic, restrictive
Standards need to:
– Address real problems in Thai context
– Achieve balance between quality &
cost
Addressing real problems…
Case study: Thai SHS in Tak Province
–
–
–
–
–
User knowledge
O&M
Installation quality
Inverters
Lights
Other case studies that should be considered…
– Battery charging stations, PV water pumping, PV
satellite phones, PV for rural schools,
grid-connect PV, etc.
Case study: Thai SHS in Tak province
Rated 120 peak Watt
single crystalline PV module
Rated 150 W,
50 Hz, 230 V
Inverter /
10 A Charge
controller
FORTH
ส ภ า ว ะ ก า ร ทา ง า น
แ ผ ง พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์
SOLAR PRODUCT
ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่
โ ห ล ด / เ กิ น พิ กั ด โ ห ล ด
เ ต็ ม
ปานก ลาง
ต่า
SH-1210M
ส ภ า ว ะ แ บ ต เ ต อ รี่
เ ค รื่ อ ง ค ว บ คุ ม ก า ร ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่ แ ล ะ แ ป ล ง ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า
สา ห รั บ ร ะ บ บ พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์
แ บ ต เ ต อ รี่
แ ผ ง รั บ พ ลั ง ง า น
แ ส ง อ า ทิ ต ย์
ไ ฟ ฟ้ า ก ระแ ส ส ลั บ
220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์
ส า ย ดิ น
L N
เ ปิ ด / ปิ ด
ป ลั๊ ก ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส ส ลั บ
220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์
HaCo
HaCo
10A
ON
~
AC outlet
for TV or
other
appliances
3K
D EEP CY CLE
EBB 125
3K THAI STORAGE BATTERY PUBLIC COMPANY LIMITED
12 V, 125 Ah deep cycle
lead-acid battery
Two 10 W
tube fluorescent lights
with electronic ballasts
Thai Solar Home System (SHS)
Tak
Source: PEA, May 2006
 290,716 households without grid
connection before SHS
 188,995 SHS in all Thailand
 15,000 SHS in Tak Province
 Thai installed PV in 2003: 6 MWp
 SHS program adds 23 MWp!
 Responsibility of SHS transferred from
the Provincial Electricity Authority
(PEA) to Tambon (county)
governments
Existing linkages
Tax
payers
$
Ministry of
Interior
$
warranty
PEA
$
Installation
company
SHS
End users
Missing linkages
Tax
payers
$
Ministry of
Interior
$
warranty
PEA
$
Installation
company
SHS
End users
What happens when systems fail?
There is no feedback loop from the end users to
installation company, PEA, government or taxpayers
Missing linkages
Tax
payers
Question:
Should a Thai PV
standard include endusers training?
$
Ministry of
Interior
$
warranty
PEA
$
Installation
company
Feedback on status of
systems, failure
modes, successful
interventions
SHS
End users
Warranty
awareness
Self-help: local technicians
+ user training
SHS Warranty
FORTH
ส ภ า ว ะ ก า ร ทา ง า น
แ ผ ง พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์
SOLAR PRODUCT
ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่
โ ห ล ด / เ กิ น พิ กั ด โ ห ล ด
เ ต็ ม
ปานก ลาง
ต่า
Warranty periods
–
–
–
–
–
SH-1210M
ส ภ า ว ะ แ บ ต เ ต อ รี่
เ ค รื่ อ ง ค ว บ คุ ม ก า ร ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่ แ ล ะ แ ป ล ง ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า
สา ห รั บ ร ะ บ บ พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์
แ บ ต เ ต อ รี่
แ ผ ง รั บ พ ลั ง ง า น
ไ ฟ ฟ้ า ก ระแ ส ส ลั บ
แ ส ง อ า ทิ ต ย์ 220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์ ส า ย ดิ น
L N
เ ปิ ด / ปิ ด
Complete system:
Solar panel:
Charge controller/Inverter:
Battery:
Light/Ballast:
2 years
5 years
3 years
2 years
2 years
ป ลั๊ ก ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส ส ลั บ
220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์
HaCo
HaCo
10A
ON
~
3K
D EEP CY CLE
EBB 125
3K THAI STORAGE BATTERY PUBLIC COMPANY LIMITED
Very few villagers informed that there is a warranty
Question:
Should a Thai PV standard require that
end-users are informed about warranty
terms and claims procedures?
Border Green Energy Team (BGET) SHS
trainings in Tak province
Technician trainings in two districts
– 3-day theory & hands-on training
– cooperation with Tambons
The technicians
– are provided with a tool box
– get a SHS manual
http://www.palangthai.org/docs/TechManualThai.pdf
–
–
–
–
make minor repairs and system improvements
educate homeowners in system use & maintenance
help with repairs after the warranty expires
survey all SHS in their village cluster
BGET SHS trainings in Tak province
BGET SHS trainings in Tak province
BGET SHS trainings in Tak province
Districts in Tak
province
1.Mueang Tak
2.Ban Tak
3.Sam Ngao
4.Mae Ramat
5.Tha Song Yang
6.Mae Sot
7.Phop Phra
8.Umphang
9.Wang Chao
Priority 1: 8,692 SHS
Priority 2: 3,834 SHS
BGET SHS trainings in Tak province
Trainings already performed in ten Tambons
Tambon
District
Date of training
Mae Tan
Tha Song Yang
October 2005
964
16
Mae Song
Tha Song Yang
October 2005
1,728
29
Mae Wa Luang
Tha Song Yang
November 2005
778
39
Mae La
Tha Song Yang
December 2005
847
30
Mae Cha Rao,
Phra Tart
Mae Ramat
December 2005
250
19
Tha Song Yang
Tha Song Yang
February 2006
571
25
Sam Meun
Mae Ramat
March 2006
642
19
Mae U Su
Tha Song Yang
May 2006
1,065
19
Mae Tuen
Mae Ramat
June 2006
1,443
28
8,288
224
TOTAL
# of SHS
# of technicians
House-to-house surveys -- interviews
House-to-house
surveys -measurements
่ -นามสกุลเจ ้าของบ ้าน: นางน่อแประ ดอกไม้ชอ
่ วิไล
(1) ชือ
่ ผู ้สารวจ: อ ัศวิน ชมชิดพนา
(3) ชือ
(5) หมูท
่ :ี่ 3
(4) บ ้านเลขที:่ 2/3
(7) ตาบล: แม่วะหลวง
(10) Latitude (N): 17 4 8 . 2 5 5
(2) วันทีส
่ ารวจ: 2 ต.ค. 2548
(6) หมูบ
่ ้าน: แม่วะหลวง
(9) จังหวัด: ตาก
(11) Longitude (E): 098 ° 56 . 871
(8) อาเภอ: ท่าสองยาง
อุปกรณ์ไฟฟ้ าทีใ่ ช ้ในบ ้าน
ต ัวอย่าง หลอดไฟฟ้า 2 หลอด
หลอดไฟ 2 หลอด
ทีว ี 21 นิว้
กาลังงานไฟฟ้ า (วัตต์)
ชัว่ โมงการใช ้งาน
วัตต์.ชัว่ โมง
10 ว ัตต์
3
60 (มาจาก 2 คูณ 10 คูณ 3)
10
75
4
1
80
75
(12) รวมจานวน วัตต์.ชม:
อุปกรณ์
แผงผลิตไฟฟ้าพล ังงานแสงอาทิตย์
หมายเลขอุปกรณ์
(13)
0 0 3 1 9 7 1 2 0 6 0 4
แบตเตอรี่
หมายเลขอุปกรณ์
(16)
1 6 0 4 7 0 1 9 9 9
รายละเอียด
(14) แรงดันไฟฟ้ าของแผง = 1 9 . 3 โวลต์
มากกว่า 16 โวลต์ แผงดี
ว ัดเมือ
่ มีแสงแดดมากตอนกลางว ัน
น้อยกว่า 16 โวลต์ ให้ตรวจ
่ มต่อหล ังแผงโซลาร์
จุดเชือ
(17) แรงดันไฟฟ้ าของแบตเตอร์ร ี่ = 1 1 . 6 โวลต์
มากกว่า 11 โวลต์ แบตฯ ดี
เมือ
่ ไม่ตอ
่ ก ับเครือ
่ งแปลงไฟ
น้อยกว่า 10 โวลต์ แบตฯ เสีย
155
สภาพการทางาน
Solartron SP 120
(15)
ดี
เสีย
3K EBB – 125
(18)
ดี
เสีย
่ ม ปล่อยให ้ประจุเต็ม 7 วันโดยใช ้ไฟน ้อย ๆ
ถ ้าอยูใ่ นช่วง 10 ถึง 11 โวลต์ แบตเตอรีเ่ ริม
่ เสือ
ประจุแบตเตอรี่ / เครือ
่ งแปลงไฟ
ว ัดเมือ
่ มีแสงแดดมากตอนกลางว ัน
(20) แรงดันไฟฟ้ าของสายทีต
่ อ
่ เข ้าขัว้ แบตเตอรี่ (วัดเมือ
่ ไม่ตอ
่ กับแบตเตอรี)่
หมายเลขอุปกรณ์
= 1
4 . 6 โวลต์
FORTH SH – 1210 M
ถ้า น้อยกว่า 13.5 โวลต์ (ส่วนทีป
่ ระจุแบตเตอรีเ่ สีย) ให้เลือก
(19)
4 1 9 0 2 9 7
ถ ้าเปลีย
่ นเครือ
่ งใหม่ หมายเลขเครือ
่ งใหม่คอ
ื
(21) แรงดันไฟฟ้ าสลับ =
0 โวลต์
(22)
ดี
เสีย
(23)
ดี
เสีย
ถ้าไม่อยูใ่ นช่วง 170 ถึง 270 โวลต์ (ส่วนทีแ
่ ปลงไฟเสีย) ให้เลือก
(19.1) __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
ขาทีต
่ อ
่ หลอดไฟ (บ ัลลาสต์)
ถ้าหลอดไฟไม่ตด
ิ ให้สล ับหรือเปลีย
่ นใส่หลอดทีด
่ แ
ี ทน
ถ้าย ังไม่ตด
ิ อีกแสดงว่าบ ัลลาสต์เสีย
ถ้าหลอดไฟติดแสดงว่าบ ัลลาสต์ด ี
อินเวอร์เตอร์เสีย
(24) ระบบมีปญ
ั หาอย่างไร ? ………...…..…………………………………………………..………………………………...........
เดือนกว่า
(25) ระบบเสียมานานเท่าไหร่ ? ……...…………....…...……………………………………………………………………............
ความเพลิดเพลินจากการดูทวี ี ลูกสาวใช้แสงสว่างในการทอผ้า
ใช้แสงสว่างในการหุงข้าว
(26) เจ้าของบ้านได้ประโยชน์จากระบบโซลาร์โฮมอย่างไร? ………………………………………………………………………
เช็ ดแผงโซลาร์เดือนละครงั้ เติมนา้ กลนในแบตเตอรี
่ั
่ 1 ครงั้
(27) เจ้าของบ้านมีการดูแลร ักษาระบบหรือไม่? อย่างไร? …………………………………………………………………………
(28) เนือ
่ งจากอุปกรณ์ในระบบส่วนใหญ่ยังอยูใ่ นการรับประกันความเสียหาย (แบตเตอร์ร ี่ 2 ปี อินเวอร์เตอร์ 3 ปี และแผงโซลาร์เซลล์ 5 ปี
้ สุด
นับตัง้ แต่วน
ั ทีต
่ ด
ิ ตัง้ ) ดังนัน
้ การซ่อมแซมขณะนีจ
้ งึ ไม่ต ้องเสียค่าอุปกรณ์ใหม่ถ ้าแจ ้งให ้บริษัทโซลาร์ตรอนมาซ่อม แต่ถ ้าการรับประกันสิน
้ อุปกรณ์ใหม่ซงึ่ มีราคาแพงมาเปลีย
เจ ้าของระบบจะต ้องซือ
่ นอุปกรณ์ทเี่ สียหายเอง ทางเลือกหนึง่ คือ อบต อาจจะมีการวางแผนโครงการกองทุน
้ อุปกรณ์ใหม่มาเปลีย
ทีจ
่ ะสนับสนุนให ้ระบบโซลาร์เซลล์สามารถทางานต่อไปได ้ โดยอาจจะต ้องมีการเก็บเงินกองทุน ทุก ๆ เดือน เพือ
่ ใช ้ซือ
่ น
อยากทราบว่าคุณจะสามารถจ่ายได้หรือไม่ ถ้า อบต จะจ ัดตงเงิ
ั้ นกองทุนนี้ ? ถ้าได้ เดือนละเท่าไหร่ ?
ไม่ได ้
ได ้
50 บาท
30 บาท
20 บาท
10 บาท
BGET SHS status survey
BGET Survey based on sample of 405 systems from Tak
House-to-house survey conducted by technicians that
passed BGET training course.
Typical Load
Two 10 watt fluorescent
lights
other light bulbs (7 to 20
watt)
Television rated from 20
to 100 watt
VCD player
No. of
system
Typical Usage hours
per day
405
3-4
20
3-4
68
1
2
N/A
BGET SHS status survey:
failure modes observed in Tak
Sample size: 405 systems in Mae Ramat Amphur & Tha Song Yang Amphur
Survey: house-to-house, interviews & measurements, between Dec 2005 and March 2006
Failure mode
Quantity
%
Battery
41
39
3
24
10.1%
9.6%
0.7%
5.9%
Total
91
22.5%
Inverter/charge controller
Light ballast
Solar module
All SHS in Tak installed by Solartron. Anecdotal evidence suggests that
other provinces/other companies may have higher failure rates.
Observed failure modes - inverter
Failed inverter/charge
controller (~10% of all
systems surveyed).
Inverter/controller failure modes
Manufacturing defect?
– FET failures (?)
– Suspected causes
harmonics or voltage spikes from fluorescent ballast
Insufficient protection circuitry
Insects ? (Solartron)
User error
– Attempted synchronization of 2 inverters
Installation-related
– Rain damage
Question:
How can standards reduce charge
controller/inverter failures?
Observed failure modes - ballast
Ballast failure ~9% of systems surveyed
Question:
How can standards reduce
fluorescent light failures?
Observed failure modes –battery
battery failure in ~6% of systems surveyed
sulfated plates
healthy, without
sulfation
Question: How can standards
reduce premature battery failure?
Observed failure modes – solar panel
Manufacturing defect: Missing connector (Junction Box)
(rare: < 1%)
Missing
Correct
Observed failure modes – solar panel
Manufacturing defect: Diode with wrong polarity
(rare: < 1%)
Correct polarity
Incorrect polarity
Question: How can standards
reduce module failure?
Observed failure modes – solar panel
Installation error: Burned Diodes from Panel Reversed Polarity
(rare: < 1%)
Installation error
PV installation in shady location
14:00 Saw Kre Ka village, Tha Song Yang District
Problems found during training surveys
Installation error: Bad panel locations
Question: How can standards
reduce installation errors?
ISP certified installers (USA) have to
know how to use a solar site selection
tool like the Solar Pathfinder.
Observed failure modes – (cascading component failure)
User error: bypassed controller
 battery overcharge
1.
Villager bypasses broken
controller and charges
battery directly from PV
2. Battery over-charged.
Electrolyte level drops
and plates are exposed to
air. Battery fails.
1
2
Thai SHS program SWOT
 Strong features
–
–
–
–
Relatively big PV module – 120 watts (compared to SHS in other countries)
PV modules & battery work well
Systems are generally installed well
Provide useful services, appreciated
 Weak features / challenges
– Failure-prone inverter/controller, ballast Insufficient local capacity for
O&M, repair
– Insufficient user knowledge about system limitations, basic care, warranty
– Villages often very remote – hard to get to (especially in rainy season)
– Language barriers in remote areas (few speak/read/write Thai)
 Opportunities
– Installed solar panels represent huge investment (25,000 baht x 200,000)
– Relatively small additional investment to make good use
 Threats
– Widespread SHS failures unless coordinated effort to address sustainability
Summary questions from Tak SHS case
Should a Thai PV standard include:
– end-users training?
– require that end-users are informed about warranty
terms and claims procedures?
How can standards reduce:
– charge controller/inverter failures?
– fluorescent light failures?
– premature battery failure?
– module failure?
– installation errors?
Can standards help ensure that PV panels produce useful electricity
for a long time...
... rather than being used for other purposes?
G
E
B
T
BORDER GREEN ENERGY TEAM
www.bget.org
www.palangthai.org
Chris Greacen
[email protected]