Solenergipotential i Västra Götalandsregionens

Transkript

1 Solenergipotential i Västra Götalandsregionens fastigheter Peter Kovacs och Peter Wahlgren SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Energiteknik

2 2 Solenergipotential i Västra Götalandsregionens fastigheter Peter Kovacs och Peter Wahlgren Borås i Mars 2012

3 3 Innehållsförteckning Borås i Mars 2012Innehållsförteckning 2 Sammanfattning 5 1 Inledning 7 2 Syfte 8 3 Bakgrund Projektbakgrund Teknikbakgrund solvärme Teknikbakgrund solel 11 4 Metod 12 5 Indata och bedömningskriterier 13 6 Objektsbeskrivningar 15 7 Nyckeltal för kostnader och livslängd Solvärme Solel Elpris Värmepris 17 8 Resultat av potentialbedömning Tillgängliga ytor Energiproduktion och investeringsbehov Sjukhusen Naturbruksgymnasier och övriga objekt Överskott av producerad el Överskott av producerad värme Lönsamhetsberäkning 24 9 Känslighetsanalys Sjunkande solenergikostnader Effektivitetsförbättring El- och värmepris Sammanfattning av känslighetsanalys Strategi för ökning av solenergiutnyttjandet Utbildning och information Teknik- och marknadsbevakning Demonstration och bred implementering Upphandling Mervärden från solenergiinstallationer Diskussion Potentialbedömning Strategi Referenser och Internetlänkar 36 Bilaga 1. Objektsbeskrivningar 37

4 4 Bilaga 2. Programvaror och Internetresurser 49 Bilaga 3. Indata och bedömningskriterier 51 Bilaga 4. Bilaga 5. Beskrivning av Excelark för potential-beräkningar, investeringsbehov, effekt- och energimatchningar 57 Excelark för potentialberäkningar, effektmatchningar och sammanställningar 59

5 5 Sammanfattning Denna rapport redovisar resultatet av en potentialstudie för solenergiutnyttjande som utförts av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut på uppdrag av Västra Götalandsregionens miljösekretariat. I uppdraget har även ingått att föreslå en strategi för hur regionen skall öka användningen av solenergi i sitt fastighetsbestånd. Uppdragets syfte är att förse ansvariga för regionens energieffektiviseringsarbete med ett underlag som gör det möjligt att arbeta strukturerat med integration av solel och solvärme i byggnadsbeståndet. Rapporten är bland annat tänkt att användas till att upprätta långsiktiga planeringsmål för solenergi inom Regionen och skall bidra till att introducera ett solenergitänk i den långsiktiga byggplaneringen. Rapporten ger en bakgrund till solvärme och soleltekniken, förklarar metodik, indata och antaganden som använts för att bedöma potentialen och beskriver kortfattat de förvaltningsobjekt (samtliga akut- och närsjukhus i regionen samt Naturbruksgymnasier och Folkhögskolor) som ingår i studien. Studien redovisar en teknisk potential för el- och värmeproduktion som baseras på dagens bästa kommersiella teknik men som i övrigt gör en något konservativ bedömning av till exempel tillgängliga ytor. Inga former av incitament som bidrag och elcertifikat har räknats med i kalkylen. Timvis matchning mot elbehoven och månadsvis mot värmebehoven i respektive förvaltningsobjekt har också studerats för att förstå eventuella behov av så kallad nettodebitering. Resultatredovisningen omfattar reellt tillgängliga ytor och potentiell energiproduktion från solfångare och solcellsmoduler vilka sammanfattas i huvudrapporten och återges med hög detaljeringsgrad i ett Excelark som bifogas rapporten. Vidare redovisas uppskattade kostnader och investeringsbehov samt en känslighetsanalys för några av de viktigaste parametrarna, nämligen elprisutveckling samt kostnad och effektivitet på solfångare och solcellsmoduler. Potentialbedömningen visar för det första studerade fallet, där man antar att alla effektivt tillgängliga ytor utnyttjas till enbart elproduktion, på en teknisk potential för sjukhusen på 36% och för övriga fastigheter på 109% täckning av totalt elbehov. 53 GWh av sjukhusens årliga elbehov på 148 GWh skulle alltså kunna levereras av solcellsmoduler. Det finns en stor spridning mellan objekten med Sahlgrenska som lägst på 14% täckning och Mariestad som högst med 109% täckning av de totala elenergibehoven. Detta gäller under förutsättning att all el som produceras kan utnyttjas inom beståndet. Eftersom överskott ibland kommer att uppstå så krävs t.ex. någon form av nettodebitering för att detta skall vara möjligt. Storleken på erforderliga investeringar är imponerande: 1073 MSEK för ett fall där både tak, fasader och solavskärmningar utnyttjas för elproduktion. Totalt sett skulle denna investering med 20 års avskrivningstid gå med förlust. Nettoresultatet blir alltså negativt. Ser man till enbart takinstallationer, som antagits vara det mest kostnadseffektiva alternativet så blir nettoresultatet i referensfall 1 (enbart solel på taken) i stället positivt. Överskottet blir 8 MSEK och i fall 3 (50% av takytan solcellsmoduler och cirka 25% av ytan solfångare) blir det 4 respektive 16 MSEK. Känslighetsanalysen visar vidare att förhållandevis små ändringar i tre parametrar i ingångsdata (produkternas verkningsgrad, kostnader samt antaganden om energiprisökningar) kommer att ha stor inverkan på slutresultatet. För ett positivt, men fullt realistiskt scenario på 5-10 års sikt där positiva förändringar i alla tre parametrarna samverkar ökar nettoresultatet för fall 1(alla ytor) från -83 MSEK till +460 MSEK och såväl tak- som fasadmontage ger positiva tillskott till resultatet.

6 6 Analysen av momentan (timvis) effektmatchning mellan elanvändning och solelproduktion i ett antal förvaltningsobjekt visar på i medeltal 20-25% överproduktion på årsbasis som alltså skulle behöva skickas ut på stamnätet. Variationen ligger här mellan 1% på Sahlgrenska, där man alltså kan göra åt all solel inom sina egna väggar och 39% i Kungälv där alltså drygt en tredjedel av elproduktionen skulle behöva säljas eller nettodebiteras. Vid analys av täckning av värmebehov med potentiell värmeproduktion på månadsbasis och enligt fall 2 (alla tak täcks med solvärme) hamnar den procentuella täckningen mellan 230 % och 1900 % under sommarmånaderna. Det innebär en kraftig överproduktion av värme under sommaren och på hela sjukhusbeståndet. Eftersom möjligheterna till nettodebitering eller försäljning av överskottsvärme för närvarande är mycket begränsade har vi i stället räknat på ett fall där solvärmen dimensionerats för att täcka 100% av varmvattenlasten under tre sommarmånader. Resultatet på helårsbasis blir då att cirka 10% av totalt värmebehov täcks av solvärme. Strategiavsnittet tar utgångspunkt i två större projekt som ägnat stor kraft åt strategier och policys, det svenska Soluppgång i Väst och ett motsvarande Österrikiskt projekt. Erfarenheterna och slutsatserna från dessa projekt sammanfattas i den Österrikiska rapportens titel vilket bland annat innebär att det inte finns någon allena saliggörande väg till ökad solenergianvändning. Vad som behövs är en väl genomtänkt och samordnad (inom organisationen, regionalt, nationellt och i Europa) strategi som innefattar såväl incitament som krav och förordningar och som kompletteras med utbildnings- och informationsinsatser. I avsnittet diskuteras dessa åtgärder i detalj och ett förslag på ett fåtal viktiga prioriteringar föreslås enligt följande: Upprätta planeringsmål för solel och solvärme i Regionens fastigheter på kort (3-5 år) och medellång (5-10 år) sikt utifrån underlaget i denna studie Följ upp denna studie med mer detaljerade bedömningar av potentialen i enskilda objekt i samband med de energikartläggningar som görs Initiera ett antal demonstrationsprojekt med hög profil, t.ex. Vita huset eller Skövde Kärnsjukhus Utnyttja demoprojekten för att bygga solenergikompetens inom organisationen och/ eller nätverk av kompetenta arkitekter, konsulter, komponentleverantörer utanför organisationen Gå sedan vidare med en bred implementering i samband med energieffektivisering av det befintliga beståndet. Avslutningsvis diskuteras också mervärden från solenergiinstallationer i syfte att belysa några viktiga nyttor som till exempel försörjningstrygghet, arbetstillfällen och framtidssäkring vilka kan vara svåra att värdera i kronor och ören.

7 7 1 Inledning Denna rapport redovisar resultatet av en potentialstudie för solenergiutnyttjande som utförts av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut på uppdrag av Västra Götalandsregionens miljösekretariat. I uppdraget har även ingått att föreslå en strategi för hur regionen skall öka sin användning av solenergi. Studien omfattar regionens hela byggnadsbestånd. Den har genomförts mer detaljerat i de inledningsvis undersökta objekten för att med acceptabel noggrannhet och rimlig tidsåtgång möjliggöra en mer schablonmässig hantering av helheten. Solenergiutnyttjande har här definierats som produktion av både el och värme men även kyla behandlas översiktligt. Fokus ligger dock på elproduktion då regionen förväntar sig en ökad elanvändning och ett minskande värmebehov, samtidigt som kostnadsutvecklingen på solel är betydligt gynnsammare än på solvärme. De potentialsiffror som utgör de huvudsakliga slutresultaten av studien visar på en teknisk potential som baseras på dagens bästa kommersiella teknik och på effektivt tillgängliga tak- och fasadytor för montering av solfångare eller solcellsmoduler. Timvis effektmatchning och månadsvis energimatchning mot behoven i respektive förvaltningsobjekt har också studerats. Det har inte ingått i uppdraget att bedöma den ekonomiskt realiserbara delen av den tekniska potentialen i detalj. Däremot har vi försökt att ge ett bra underlag för en sådan bedömning. Det viktigaste budskapet i det avseendet är att sådana bedömningar måste revideras ofta, utgående från de specifika förutsättningarna i ett givet nybyggnads- eller renoveringsprojekt och i beaktande av den snabba teknik- och kostnadsutvecklingen på området.

8 8 2 Syfte Uppdragets syfte är att förse ansvariga för regionens energieffektiviseringsarbete med ett underlag som gör det möjligt att arbeta strukturerat med integration av solel och solvärme i byggnadsbeståndet. Regionen har ett uttalat politiskt mål om att öka användningen av solenergi i sitt byggnadsbestånd. Uppdraget skall ge en väl underbyggd bedömning av den tekniska potentialen för solenergiutnyttjande och information om priser och om prisoch teknikutveckling. Dessutom ingår att ta fram ett förslag på en strategi för hur Regionen skall arbeta för att nå uppsatta mål. Rapporten kan till exempel användas för att: Upprätta långsiktiga planeringsmål för solenergi inom Regionen Jämföra olika tänkbara kombinationer av el- och värmeproduktion Underlätta fördjupade förstudier på enskilda objekt Introducera ett solenergitänk i den långsiktiga byggplaneringen

9 9 3 Bakgrund 3.1 Projektbakgrund Den genomförda potentialstudien och förslaget till strategi för att öka användningen av solenergi i Regionens fastigheter har tillkommit som ett resultat av en motion från Miljöpartiet till regionfullmäktige i mars Förslaget fick stöd från såväl miljö- som fastighets- och regionutvecklingsnämnderna och bifölls därför i slutet av Miljönämnden fick därmed i uppdrag att i samarbete med de övriga två nämnderna utreda en systematisk ökning av solenergianvändning i Regionens verksamheter. Arbetet skall på sikt bidra till att uppfylla en del i Regionens långsiktiga energimål som anger att energianvändningen (köpt energi) i regionens samlade fastighetsbestånd ska halveras till 2030 och vara oberoende av fossila bränslen. Användningen av el förväntas, till skillnad från värmeanvändningen att öka under denna period. Samtidigt sätts systemgränsen i direkt anslutning till respektive förvaltningsobjekt vilket innebär att egen närproducerad solel är en av de mest intressanta möjligheterna för att påverka den framtida användningen av köpt elkraft. För att framgångsrikt kunna bidra till målet är det viktigt att arbetet med solenergi integreras väl med övriga planer och strategier för den omfattande energieffektivisering som skall genomföras. 3.2 Teknikbakgrund solvärme I en solvärmeanläggning omvandlas solenergi till värmeenergi med hjälp av solfångare. Vad värmen skall användas till blir avgörande för vilken temperaturnivå som krävs och därmed också för vilken typ av solfångare som skall användas på så sätt att ju högre temperatur man behöver desto mer effektiv och dyrare solfångare krävs. Givet en viss solfångartyp så blir utbytet i den enskilda anläggningen och därmed lönsamheten avhängig av vilken temperaturnivå solfångaren arbetar vid. Solvärmens lönsamhet är därmed mer beroende av korrekt systemdimensionering och utförande än solelens. Framtida förändringar i ett system, som till exempel ett minskande värmebehov, gör att lönsamheten sjunker. Vi har i vår analys övervägt tre möjliga tillämpningar för solvärme. Dessa och de korresponderande temperaturnivåerna och solfångartyperna framgår av tabellen nedan. Observera att detta är uppskattade medeltemperaturer för olika tillämpningar. I praktiken kommer olika temperaturer att gälla i olika anläggningar och effekten av detta belyses i avsnitt 9 känslighetsanalys.

10 10 Tabell 1. Möjliga tillämpningar för solvärme och aktuella solfångartyper. Fetmarkerad tillämpning utgör referensfallet. Tillämpning Solfångartyp Pooluppvärmning och/eller förvärmning av tappvarmvatten Tappvarmvatten-och/eller lokaluppvärmning Drift av kylmaskiner eller hetvattenproduktion Antagen arbetstemperatur för solfångarna 30 C 60 C 100 C Högeffektiva plana glasade solfångare Högeffektiva plana glasade solfångare Högeffektiva vakuumrörsolfångare I praktiken kan det komma att visa sig att en enklare och därmed billigare solfångare kan vara lika bra eller till och med bättre lämpad för lågtemperaturtillämpningen 30 C men för begränsa antalet variabler i analysen har vi antagit att samma solfångartyp används för låg- och medeltemperatur-tillämpningen. I ett väl utfört och väl isolerat system blir energiförlusterna på vägen från solfångaren fram till förbrukningsstället låga, men i att dåligt isolerat system kan de bli mycket stora. Tillämpningen och huruvida ett värmelager finns med i systemet eller inte kan också ha stor inverkan på förlusternas storlek. Teknikutveckling pågår för att öka effektiviteten hos plana solfångare vid temperaturer kring 100 C, med siktet inställt på soldriven kyla och processvärme. Man kan även tänka sig en koncentrerande solföljande solfångare i denna tillämpning, men även om sådana finns kommersiellt tillgängliga redan i dag får de sannolikt svårt att konkurrera ekonomiskt. Erfarenheterna från drift av dessa är dessutom mycket begränsade i Sverige. I dagsläget är en effektiv vakuumrörsolfångare därför bäst lämpad tillämpningar som drift av kylmaskiner eller hetvattenproduktion. Detta förstärks ytterligare om man av något skäl skulle vilja nå ännu högre temperaturer, t.ex. för att få en effektivare kylprocess. Figur 1. Installation med plana solfångare. Foto: Arcon/ ESTIF Figur 2. Installation med vakuumrörsolfångare. Foto: Thermomax/ ESTIF I valet mellan plan solfångare och vakuumrör menar vi att den plana solfångaren är att föredra i alla tillämningar utom i de fall man behöver temperaturer från 90 till 100 C och uppåt. Det främsta skälet till detta är att de kostnadsmässigt är jämförbara med vakuumrör (antaget att det gäller produkter av hög kvalité), samtidigt som den plana solfångaren har en mer robust konstruktion och en väl verifierad livslängd på minst 20 år. Det senare gäller inte för de vakuumrör som är vanliga i dag, vilka inte funnits på marknaden så länge. För tillämpningar som kräver temperaturer över 100 C är dock som sagt vakuumrör, som genom vakuumets isolerande egenskaper har extremt låga värmeförluster, det enda väl etablerade alternativet i dagsläget.

11 Teknikbakgrund solel I en solelanläggning omvandlas solenergi till elenergi med hjälp av solcellsmoduler. Solel kallas i allmänhet PV vilket står för Photovoltaic vilket är den fysikaliska princip som tekniken bygger på. Modulerna levererar likström som antingen kan användas direkt, lagras i batterier eller göras om till växelström med hjälp av en växelriktare för att sedan användas direkt i den egna fastigheten eller matas ut på nätet. Den i dagsläget absolut vanligaste tillämpningen är att modulerna ansluts till fastighetens existerande elnät via brytare och en växelriktare som gör om likström till växelström. Detta förutsätts i vår analys bli den helt dominerande tillämpningen. En annan tillämpning som skulle kunna bli aktuell är om solcellsmoduler ansluts till en reservkraftsanläggning där elenergi lagras i en batteribank. Eventuellt kan då en och samma omriktare användas och kostnaden för systemet därmed bli lägre. En annan möjlighet kan vara att solelen matas in i ett DC system där alla anslutna förbrukare använder likström. Ett sådant system kan ge både kostnads- och effektivitetsvinster, men tekniken är än så länge inte särskilt vanlig i kombination med växelströmsanläggningar. Valet av solcellsmoduler blir till skillnad från i solvärmefallet i princip oberoende av tillämpning. Valet blir i stället styrt av: I. Kostnader som f.n. faller stadigt med mer än 20 % per år för vissa tekniker men som utvecklas olika för olika solcellstekniker II. III. Estetiska eller miljömässiga krav som kan göra att en typ av solceller blir mer intressant än en annan Utrymmeskrav som kan variera ganska stort från en teknik till en annan Det är i första hand tre olika huvudtyper av solceller som är aktuella i dag: Celler av monokristallint kisel, celler av polykristallint kisel och tunnfilmsceller där den aktiva beläggningen kan bestå av amorft kisel eller olika kombinationer av bland annat Kadmium, Indium, Selen och Koppar, så kallade CIGS, CIS eller CdTe celler. Ytterligare en annan teknik bygger på så kallade Grätzelceller eller dye-sensitized cells men denna är än så länge inte kommersiellt etablerad. Figur 3 Tre olika typer av solceller. Från vänster till höger visas: Modul av polykristallin kisel, modul av monokristallin kisel och tunnfilmsmodul. Genom att vi förutsätter nätanslutna system så skall förutom solcellsmoduler även växelriktare väljas men här handlar det endast om storleken på anläggningen som styr om det blir en enfas- eller en trefasanslutning. Trefas blir normalt aktuellt vid toppeffekter

12 12 kring 10 kw och uppåt och kan realiseras antingen genom ett antal kommunicerande enfasomriktare eller genom en enda trefasomriktare. SP genomförde under på uppdrag av Energimyndigheten en jämförande provning av små nätanslutna solelsystem. Förutom resultat från ett års mätningar så innehåller rapporten en mer utförlig beskrivning av solelens historia och tekniska principer [1]. 4 Metod Arbetet med potentialbedömningen har genomförts i ett antal moment vilka i slutänden resulterat i en bedömning av hur mycket energi som kan genereras i form av el eller värme från solcellsmoduler och/eller solfångare placerade på tak, fasader och som utvändiga solavskärmningar. Även större parkeringar i markplanet har antagits kunna bidra med tillgänglig (tak-) yta. Se Bilaga 3 för detaljerade beskrivningar av hur de olika ytorna hanterats i analysen. Följande huvudmoment har genomförts: I. Insamling av bakgrundsinformation: Flygfoton, försörjningsplaner, översiktsplaner m.m. II. Identifiering av lämpliga verktyg att arbeta med, se Bilaga 2 III. Upprättande av definitioner och antaganden, se Bilaga 3 IV. Insamling av data: Klimatdata, fysiska mått och orientering på byggnader samt deras inbördes lägen, pris- och prestandauppgifter för solvärme- och solelsystem etc. V. Beräkning av tillgängliga ytor, tillgänglig instrålning mot dessa ytor samt andel av denna instrålning som kan nyttiggöras under olika förutsättningar. (Här har en detaljerad analys genomförts av sex akutsjukhus och utifrån dessa har övriga objekt schablonberäknats) VI. VII. VIII. IX. Beräkning av investeringsbehov Effektmatchning av produktion och behov för solel på timbasis och energimatchning för solvärme på månadsbasis Lönsamhetsberäkningar Känslighetsanalys med avseende på kostnader, effektivitet, el- och värmeprisutveckling De olika programvaror och Internet resurser som använts i projektet är i stor utsträckning fritt tillgängliga eller möjliga att köpa in för en rimlig kostnad. Vilka dessa är och vad de har använts till framgår av en sammanställning i Bilaga 2. Sammanställning av indata, genomförande av beräkningar inklusive energimatchning av värme och sammanställning av resultat har gjorts med hjälp av ett Excelark. Sammanställda resultat redovisas i tabellform i avsnitt 8. Hur Excelarket är uppbyggt förklaras i Bilaga 4 och själva Excelarket ingår som Bilaga 5.

13 13 5 Indata och bedömningskriterier Här redovisas mycket kortfattat de indata som används för bedömning av energiproduktion liksom ett antal antaganden som gjorts för att kunna förenkla analysen till en rimlig detaljeringsnivå. I Bilaga 3 ges en utförligare presentation av samma information. För plana tak och parkeringsplatser eller P-garage har antagits att moduler eller solfångare kan placeras i riktning söder och i 25 graders lutning mot horisontalplanet, d.v.s. i stort sett optimal placering. Vidare har sluttande tak, fasader och solavskärmningar som har en orientering enligt följande kriterier inkluderats i potentialbedömningen; Sektor Sydost Sydväst.( ) Sektor Ost - Sydost( ) samt Sydväst Väst ( ) Formulerat i ord innebär det att alla ytor som är orienterade åt söder från öst till väst räknats in i potentialen och att ett fast värde på årlig instrålning har ansatts för den första och för de två andra sektorerna, se Bilaga 3. Objekten bedöms ha antingen ett kustklimat (Göteborg) eller ett inlandsklimat (Skara). Data för dessa har tagits fram från Meteonorm. Figur 4. Orienteringar som tagits med i studien och hur de delats in. Röd sektor SO-SV, blå sektorer O-SO samt SV-V. Årsvärden och timvärden för klimat från två orter, Göteborg och Skara har använts i beräkningarna. För var ort har årsvärden tagits fram för ett antal lutningar och orienteringar enligt de sektorer som beskrivs ovan Verkningsgrader för solfångare och solcellsmoduler med två olika tekniker i var kategori. Av dessa har endast en använts för att beräkna resultaten i rapporten: Plana solfångare och moduler av monokristallint kisel. Se även avsnitt 3.2 och 3.3. Systemförluster redovisas kortfattat och med enkla schablonvärden Tre olika fall för solenergiintegrering används i beräkningarna: 1. Alla "godkända" ytor, det vill säga ytor med orienteringar enligt Figur 4, förses solcellsmoduler

14 14 2. Alla "godkända" takytor förses med solfångare 1 och övriga ytor med solcellsmoduler 3. Alla "godkända" takytor förses med hälften solfångare 1 och hälften solcellsmoduler och övriga ytor med enbart solcellsmoduler Korrektioner av uppmätta takytor i aktuella väderstreck för att ta hänsyn till: Skuggning från externa objekt såsom vegetation och byggnader Inbördes skuggning från solfångare/ moduler samt serviceutrymme och För störande objekt på taken t.ex. ventilationsdon som dels styckar upp ytorna i smådelar, dels skuggar omkringliggande ytor Vilka antaganden som gäller för de olika ytorna: Tak, fasader, solavskärmningar och parkeringar redovisas i Bilaga 3. 1 Denna inledande ansats har reviderats i den slutliga analysen. Efter energimatchning på värme (månadsvis, behov mot tillgång) och utgående från att ingen nettodebitering kan ske på värme har solfångarytan reducerats till att motsvara 100% täckning av behovet under sommarmånaderna. Detta motsvarar cirka 25% av tillgänglig takyta.

15 15 6 Objektsbeskrivningar En översikt över några av Regionens fastigheter med sammanfattning av data som är relevanta i sammanhanget ges i Bilaga 1. Här redovisas de nio akutsjukhusen, fem utav sex närsjukhus samt ytterligare ett par mindre, typiska objekt: En naturbruksskola och en folkhögskola. Varje objekt presenteras med flygbilder eller bilder från Google maps, med energianvändning fördelat på el, värme och kyla, vilken typ av energiförsörjning för värme och kyla som är aktuell, samt byggnadernas huvudsakliga orientering och skuggningsförhållanden. 7 Nyckeltal för kostnader och livslängd Nedan följer en uppskattning av dagsaktuella kostnader och tekniska livslängder för solvärme- och solelinstallationer samt av det pris Regionen betalar för värme och el. Dessutom diskuteras några olika scenarion för framtiden. 7.1 Solvärme I beräkningarna antas en investeringskostnad på 4400 kr/m 2 solfångare (effektiv plan solfångare). Kostnaden innefattar projektering, komponenter exklusive ev. värmeväxlare och tankar men inklusive installation ( rör fram till takkant ). Priset gäller exklusive moms. Erfarenheter från svenska anläggningar [2] pekar på en variation med ± 1000 kr/m 2 beroende på förutsättningarna i det aktuella fallet. Eventuell tankkostnad kan uppskattas till ca 4500 kr/m 3. Kostnader för drift och underhåll antas uppgå till 1 % av investeringskostnaden per år men dessa finns inte med i nuvärdesberäkningen av framtida energiproduktion. Kostnaden för solvärme har inte haft den positiva utveckling som solel kunnat uppvisa. Priset på solvärme har dock uppskattningsvis inte ökat i takt med inflationen utan legat kvar på samma nivå. De senaste två åren har den Europeiska solvärmemarknaden stagnerat och om denna utveckling skall vändas så måste förutsättningarna på ett eller annat sätt förändras ganska radikalt. Mot denna bakgrund kan man tänka sig några olika scenarion. I. Att priset på värme ökar kraftigt II. III. IV. Att nya typer av incitament för förnybar värme utvecklas Att branschen genom t.ex. standardiserade och optimerade produkter och system lyckas pressa ner investeringskostnaderna Att solvärmen förblir en nischlösning genom att solel bedöms som så mycket intressantare att de flesta optimala ytor beläggs med solcellsmoduler samtidigt som spillvärmeutnyttjande/ värmeåtervinning blir mycket effektivare I-III eller en kombination av dem innebär att solvärmen blir mer konkurrenskraftig vilket förefaller nödvändigt om den skall vara intressant för mer omfattande investeringar. Notera dock att med de förutsättningar som gäller i referensfallet, se avsnitt 8.2, så ger solvärmeinvesteringen ett positivt nettobidrag. Det är omöjligt att i nuläget säga något om sannolikheten för det ena eller andra scenariot, men för att ha ett alternativ till

16 16 referensfallet att studera i känslighetsanalysen, se avsnitt 9.1, så antar vi att en kombination av I och III kommer att gälla i ett positivt scenario. Livslängden på en väl utförd solvärmeanläggning med plana solfångare av hög kvalité är minst 20 år, troligen mer än 30 år. I kalkylen antas en livslängd på 20 år. 7.2 Solel I beräkningarna antas en investeringskostnad på 2900 kr/m 2 solcellsmodul (monokristallint kisel). Kostnaden innefattar projektering, samtliga komponenter och installation men inte moms. Erfarenheter från svenska anläggningar [3] pekar på en variation med ± 500 kr/m 2 beroende på förutsättningarna i det aktuella fallet. I Excelarket finns möjlighet att enkelt differentiera denna kostnad. I praktiken bör en sådan differentiering göras och den kommer då att leda till att takinstallationer blir mer lönsamma medan solavskärmningar blir mindre lönsamma än i det redovisade referensfallet. Priset på solelsystem har sjunkit med mer än 20 % per år de senaste två åren och globalt installerad effekt har ökat med 20 % per år. Efter en utbyggnad av tillverkningskapaciteten med ca 50 % under 2010 så är nu utbudet större än efterfrågan och en allt hårdare prispress gör att lönsamheten i tillverkarledet sjunker. Figur 5. En bild av var i världen solel installeras. Efterfrågan styrs till stor del av subventioner och inmatningstariffer. Figur 6. Mismatch mellan utbud och efterfrågan gör kostnaderna svårbedömda För ungefär tre år sedan var kostnaden för solel från kristallint kisel och tunnfilm på samma nivå och tunnfilmsteknikens marknadsandelar ökade stadigt upp till cirka 20%. I dag har läget förändrats radikalt genom att framförallt Kina lyckats pressa priset på moduler av kristallint kisel och tunnfilm är tillbaka på 10% marknadsandel. Den framtida prisutvecklingen på solel är sammanfattningsvis mycket svår att förutsäga. En möjlighet till kostnadsminskning som troligen kommer att bli mer aktuell inom 5-10 år ligger i konceptet BIPV (byggnadsintegrerad PV) som bedöms ha en stor potential. Ett exempel på BIPV som redan tillämpas är då solcellsmoduler används som solavskärmning. Kostnaden för den konventionella solavskärmningen som då ersätts kan räknas av från solelinvesteringen. I de kalkyler som följer har dock inga sådana kostnadsminskningar beaktats. Livslängden på en väl utförd solelanläggning med moduler av kristallint kisel av hög kvalité är minst 25 år. Växelriktarnas livslängd brukar antas till 15 år. I kalkylen antas för

17 17 enkelhets skull en livslängd för systemet som helhet på 20 år. Kostnader för drift och underhåll antas vara försumbara. 7.3 Elpris I referensfallet har antagits ett elpris på 0,80 kr/kwh [4]. Elprisutvecklingen under kalkylperioden kommer att ha stor inverkan på lönsamheten i de investeringar i solenergi som görs. I referensfallet har antagits en årlig elprisökning med 4% enlig uppgifter från Västfastigheter [4]. De senaste fem åren har ökningen i snitt legat på 7% per år. Ett flertal faktorer kommer att påverka den framtida elprisutvecklingen. De nu kända och viktigaste av dessa är överföringskapaciteten mot Centraleuropa och priset på ny vindkraft, där den förra antas driva upp priset och den senare antas stabilisera det på en förhållandevis låg nivå. Flera utredningar har ägnats åt denna fråga. Till exempel anger Elforsk i en rapport [5] att regeringsmålet att ha 30TWh vindkraft till 2020 kommer leda till lägre elpriser. I Figur 7 visas elprisutvecklingen för EU som helhet och i Sverige, Danmark och Tyskland under de senaste tio åren. Priserna är för slutkonsument, i detta fall industrin, men utan skatter. kr/kwh 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Tyskland Danmark EU Sverige Figur 7 Elprisets utveckling mellan åren , källa: Eurostat 7.4 Värmepris I referensfallet har antagits ett värmepris på 0,70 kr/kwh och en värmeprisökning på 4% per år [4]. Liksom för el kommer prisutvecklingen på värme att ha stor betydelse för eventuella investeringar i solvärme. Avfallsförbränning, effektivt spillvärmeutnyttjande och mottrycksproduktion av el gör i dag att solvärmen har mycket svårt att konkurrera inom de större fjärrvärmenäten. Även om allt fler energibolag öppnat upp för solvärme och släppt in mindre anläggningar i näten så är det mindre troligt att samma öppenhet skulle gälla inför en storskalig introduktion. På längre sikt kan naturligtvis situationen förändras men i nuläget är det främst i mindre fjärr- eller närvärmesystem där solvärmen konkurrerar med priset på el eller bioenergi och dessutom vara ett bra komplement till bioenergi under sommarhalvåret som solvärmen kan komma till sin rätt.

18 18 8 Resultat av potentialbedömning 8.1 Tillgängliga ytor Tillgängliga nettoytor för hela beståndet presenteras i Tabell 2 och motsvarar den exploaterbara ytan som kan täckas med solcellsmoduler eller solfångare, se även Bilaga 3. Den effektiva modularean är den framräknade effektiva ytan på solpanelen eller solfångaren som träffas av solinstrålning. På plana horisontella tak är denna faktor satt till 0,65 vilket alltså motsvarar 65% av nettoytan och grundar sig på att modulerna lutar 25 och placeras med ett visst avstånd för att undvika inbördes skuggning. På övriga ytor antas en faktor 0,95 som tar hänsyn till att ett visst utrymme går bort för rör- eller kabeldragning och serviceutrymme. Tabell 2 Nettoytor och effektiv modulyta för hela beståndet fördelat över tak, fasad, solavskärmning och parkering. Tillgänglig nettoyta [m²] Effektiv modularea[m²] Tak Fasad Solavskärmning Parkering I avsnitt 5 ges en övergripande beskrivning av det angreppssätt som använts för att kunna bedöma potentiell energiproduktion från objektens olika ytor. För mer detaljerad information över objektens bedömning och indata hänvisas till Bilaga 3. Den objektsspecifika data som krävs för att beräkna potential och nettoyta för de olika objekten finns i Bilaga 1 samt i excelarket under flik med respektive sjukhusnamn och under fliken naturbruk FHS. 8.2 Energiproduktion och investeringsbehov Sjukhusen Tre tänkta produktionsfall enligt definitionerna i avsnitt 5 redovisas tillsammans med eloch värmebehov. Samtliga energier anges i enheten MWh och de fetstilta procentsatserna anger hur stor andel av el- och värmebehovet i respektive objekt som kan täckas med solenergi. Observera att redovisad produktion för el och värme nedan bygger på delvis olika förutsättningar! All producerad el antas kunna tillgodoräknas genom full nettodebitering, se Redovisade siffror motsvarar alltså maximal produktion från alla tillgängliga ytor För värme antas ingen nettodebitering kunna ske. Därför redovisas endast produktion enligt en dimensionering som motsvarar full behovstäckning under perioden juni t.o.m. augusti, se I Tabell 3, Tabell 4 och Tabell 5 redovisas resultaten för hela beståndet av akut- och närsjukhus i Regionen i form av total årlig potentiell energiproduktion och

19 19 investeringskostnader. Installationer på takytor på hus och P-garage ger positiva nettoresultat medan dito på fasader och solavskärmningar ger negativa nettoresultat i referensfallet, se avsnitt 8.3. Tabell 3. Potentiell täckning för fall 1 (enbart solel) och för alla sjukhus. Solel kan täcka 36% av lasten antaget att full nettodebitering kan ske. Potential enligt fall 1 Summa alla sjukhus Enbart solel Behov Potential Täckning Investering [miljoner kr] Allmän el Elkyla 341 El tot [MWh] % 918 Bakom totalsiffran i Tabell 3 som visar en täckning på 36% finns en stor spridning mellan objekten med Sahlgrenska som lägst på 14% täckning och Mariestad som högst med 109% täckning av det totala elenergibehovet. För att uppnå en täckning på 36% krävs en investering på 918 miljoner kr. Tabell 4. Potentiell täckning för fall 2 (Solvärme på tak och resten Solel) och för alla sjukhus. Solel kan täcka 14% och solvärme 9% av lasten antaget att full nettodebitering kan ske för el men med en dimensionering motsvarande full behovstäckning sommartid för värme (ingen nettodebitering). Potential enligt fall 2 Summa alla sjukhus Solvärme på tak, dimensionerat för 100% täckning av varmvattenbehov under juniaugusti. Övrigt solel. Behov Fjärrvärme Olja 0 Biobränsle 0 Elvärme 54 Potential Täckning Investering [miljoner kr] Värme tot [MWh] % Allmän el Elkyla 341 El tot [MWh] % 403

20 20 Bakom totalsiffrorna i Tabell 4 som visar en täckning för värme på 9% och för el på 14% finns en spridning mellan objekten på 5-15% täckning av värmebehoven och på 5-29% täckning av elenergibehoven. Tabell 5. Potentiell täckning för fall 3 (50/50 Solvärme och solel på tak och resten Solel) för alla sjukhus. Solel kan täcka 25% och solvärme 9% av lasten antaget att full nettodebitering kan ske för el men med en dimensionering motsvarande full behovstäckning sommartid för värme (ingen nettodebitering). Potential enligt fall 3 Summa alla sjukhus Solvärme på tak, dimensionerat för 100% täckning av varmvattenbehov under juniaugusti. Övrigt solel utom 50% av takytorna. Fjärrvärme Olja 0 Biobränsle 0 Elvärme 54 Behov Potential Täckning Investering [miljoner kr] Värme tot [MWh] % 173 Allmän el Elkyla 341 El tot [MWh] % 660 Bakom totalsiffrorna i Tabell 5 som visar en täckning för värme på 9% och för el på 25% finns en spridning mellan objekten 5-15% täckning av värmebehoven och 10-67% täckning av elenergibehoven Naturbruksgymnasier och övriga objekt I Tabell 6, Tabell 7 och Tabell 8 redovisas resultaten för naturbruksgymnasium, folkhögskolor och Västergötlands museum i form av total årlig potentiell energiproduktion. Den potentiella täckningen av värmebehovet redovisas inte för naturbruk, folkhögskolor och museum utan har i tabellen markerats med *. Anledningen till detta är att det inte har varit möjligt att matcha värmebehovet på månadsbasis på grund av att det inte har funnits information om objektens månatliga värmebehov.