Solar PV Overview

Kevin Leary, PEAvoca Engineers & Architects, LLC

Basic Concepts Core Components of a Grid‐Tied Solar PV System Net Meter System

Solar PV Systems ‐ Overview

Units of Measure Power is measured in Watts or Kilowatts (KW) Energy is measured in Kilowatt‐hours (KWh) Ex: Ten 100 Watt light bulbs = 1000 Watts or 1KW Leave the ten 100W bulbs on for 1 hour consumes 1KWh

Solar Renewable Energy Certificate (SREC) 1 SREC = 1,000 KWh of Solar Energy produced

Basic Concepts

Solar PV Modules Racking or Mounting System to support modules Inverters to convert DC to AC Connection to the utility grid Revenue grade meter to measure and record energy produced

Electrical wiring to connect it all together

Core Components of Solar PV System

Types Crystalline Silicon – most common in NJ Poly‐crystalline – these look blue Mono‐crystalline – these look almost black

Thin film Amorphous silicon Microcrystalline Silicon Copper‐indium‐gallium‐diselenide (CIGS) Solyndra Cadmium telluride (CdTe) – First Solar

Components – Solar PV Modules

Rooftops Ballasted – non penetrating Rails or pipe systems Standing Seam – non penetrating clamp to seam

Components – Racking or Mounting Systems

Components – Rooftop Racking

Ballasted System

Ballasted System

Components – Rooftop Racking

Ballasted System

Components – Rooftop Racking

Rail System

Components – Rooftop Racking

Standing Seam – With Rail

Components – Rooftop Racking

Standing Seam – No Rail

Components – Rooftop Racking

Raw land or field Driven Post with rails Screw anchors with rails Concrete foundations Ballast Blocks (concrete)

Car Port Structures Large variations in types depending on budget and 

location

Components – Ground MountSystems

Driven Post

Components – Ground Mount Systems

Driven Post

Components – Ground Mount Systems

Ballasted Ground Mount

Components – Ground Mount Systems

From Panel Claw

Ballasted Ground Mount – Landfill – non penetrating

Components – Ground Mount Systems

From NJ.com

Concrete Foundations

Components – Ground Mount Systems

J&J Raritan  ‐ SunPower/Solaire

Components – Car Port Systems

Mennen Arena – Baja Carports

Components – Car Port Systems

Grid‐Tie Inverters – also known as Grid Interactive Convert Direct Current (DC) produced by the solar PV 

modules to Alternating Current (AC) used by the grid. Maximum Power Point Tracking Provides for Automatic Shutdown Not a stand‐alone system Cannot be used as a backup power source When utility looses power – inverters turn off UL 1741 and IEEE 1547 – Requirement to shut down on loss of 

grid – safety measure.

Components ‐ Inverters

This is where Net‐Meter and Wholesale Systems differ Net Meter – Connects to the customer side of the utility 

meter.  Utility meter is changed to a bi‐directional meter Wholesale Connection – sometimes referred to as a PJM 

connection or direct to grid connection. Typically a large system Connection to utility is separate from any existing meters.  No existing account or meters required.  New bi‐directional utility meter.

Components – Connection to the Utility Grid

This is not the same device as the utility’s meter. Used to measure and record solar energy produced by system. 

Revenue Grade – so it can be used for SREC’s Energy production meter that meets ANSI C.12 

standards for accuracy Small systems – read and record manually Commercial systems – remote reading over internet or dedicated lines.

Components – Revenue Grade Meter

Concept –Measure the production of energy and the consumption of energy at a site and determine the difference.

Ideal Goal – size the renewable energy system so that the amount of production equals the amount of consumption at the end of a 12 month period. Called “Net Zero”

Net Metering

Net Metering

Output of Solar during daylight hours

Net Metering

System Size based on: Available Space Roof Carport Ground Mount

Size or Capacity of Existing Utility Connection Service can be upgraded – cost can be an issue

Annual Energy Usage Based on 12 months of billing history

Net Meter System Size

Rooftop Layout Setbacks from edge

Building code Local ordinance Insurance underwriter (FM Global)

Maintenance access Approx 8W/SF to 12W/SF of usable space – not in shadow

Most rooftop installations don’t require Zoning or Planning Board review. Building permit only.

Net Meter – Size – Roof

Existing Service can limit proposed PV System if it is too small

Utility Company transformer is most likely the limiting factor.   Separate fee paid by customer of developer to upgrade 

service Long lead item – 12 weeks or more for transformers

Net Meter – Existing Service

Customer or Developer Applies to Utility Co for Net Meter Interconnection

Utility Company compares estimated system production to most recent 12 months of billing history. They will push back and deny if estimated production exceeds usage history

Net Meter – Annual Usage