Solceller på tak på Uppsala Universitet hus 20 EBC

Transkript

1 Sida 1 av 13 Solceller på tak på Uppsala Universitet hus 20 EBC Utredning / teknisk redovisning av solcellsystem Ramböll Sverige AB, Beställare: Elkonsult: Göran Nyhlin Tommy Berggården Akademiska Hus Uppsala AB Ramböll Sverige AB Arttillerigatan 7 Westmansgatan Uppsala Linköping Direkt: Direkt: Mobil: Mobil: goran.nyhlin@akademiskahus.se tommy.berggarden@ramboll.se

2 Sida 2 av 13 1 Sammanfattning Akademiska Hus bygger hus 20 EBC. Akademiska Hus i Uppsala har studerat möjligheten att installera solceller på taket. Solceller kan monteras på tak på stativ med 45 o lutning. Framför den planerade solcellsanläggningen finns inga skuggande hinder och orienteringen är i söderläge. Underlag för installationen är tjärpapptak. Montagelösningar för denna typ av tak är standard. Avsättning för producerad elenergi förväntas alltid finnas i byggnaden. Projektet kommer att kunna utnyttja det ROT stöd till solceller på 70% som startade Sammantaget kan projektet beskrivas som en relativt okomplicerad solcellsinstallation. Solcellerna kommer inte utgöra ett störande inslag på byggnaden. Tabell 1. Nyckeltal för projektet. Typ av projekt Takpappsapplicerade solcellsmoduler Toppeffekt 28,125 [kw] Grundlast by 6,8-9, och [kw] Yta solceller 223 [m 2 ] Uppskattad kostnad 1 406* [kkr SEK] Uppskattad elenergiproduktion Kostnad per kwh med ROT-stöd ** [kwh/år] 1,67 *** [SEK] * 70% ROT-stöd ej avdraget ** Standardmoduler (kisel) 0,99 m 2 (1,48 x 0,67 m)/st *** Annuitetsberäkning 30 år, ränta 8%, skattereduktion 70%, enligt separat dokument PM utredning av installation av solcellsystem dat

3 Sida 3 av 13 2 Bakgrund Akademiska Hus bygger hus 20, Uppsala Universitet för EBC. Se även bild på försättsblad. Från 15 maj 2005 infördes ett speciellt stöd till solceller i offentliga byggnader. Stödet är på 70% av hela installationen (material + arbete). I händelse av att solcellssystemet realiseras på Uppsala Universitet hus 20 kommer ROT-stödet att kunna sökas. Akademiska Hus Uppsala AB vill därför undersöka möjligheten att installera en solcellsanläggning på hus 20 EBC. Ett syfte med projektet är att visa att solceller kan integreras i nybyggnader som hus 20. Ett annat syfte är att sprida kunskap om en ny teknik inom Uppsala Universitet och Akademiska Hus, och att vara ett föredöme genom att visa på goda exempel på hur förnybara energikällor kan integreras i byggnader. På Uppsala Universitet hus 20 studerar blivande akademiker inom teknik, det bedrivs omfattande forskning inom teknik som även inkluderar energi. På LCD-skärm i husets entré kommer byggnadens energiförbrukning att presenteras. Här kan studenter och anställda se hur mycket solenergi som produceras. Då en stor mängd studenter passerar genom huset kan installationerna bidra till att öka intresset hos ungdomar med teknisk bakgrund för alternativa energikällor. Denna förstudie skall besvara de nya frågor som installationen av solceller ställer. 3 Byggnadsintegrering med solceller Bilden nedan visar schematiskt uppbyggnaden och de viktigaste komponenterna i ett solcellsystem.

4 Sida 4 av 13 4 Moduler 4.1 Moduler till projektet Montagesystem med stativ som fäster mot byggnadens stomme eller andra fästen i taket kommer att nyttjas. Moduler med standardutförande kommer därför med fördel att nyttjas. 4.2 Prestanda hos kommersiella moduler Verkningsgraden är 12-15% för moduler baserade på en flerkristallina kiselskivor och 5-10% för olika tunnfilmstekniker. Livslängden för moduler baserade på kiselteknik har visats vara över 20 år. Flera tillverkare ger garantier på 25 år. Garantitid för moduler baserade på tunnfilmer anges i datablad från tillverkarna mellan 10 och 20 år beroende på vilken tunnfilmsteknik som används.

5 Sida 5 av 13 5 Montage och byggnadsintegrering 5.1 Montagemetoder Vid installation av solceller på taket kommer ett profilsystem som fäster mot byggnadens stomme att användas. Den slutliga leverantören av systemet har med all sannolikhet en montagelösning som passar i just detta projekt. Om anläggningen kräver bygglov måste bedömas av projektledningen. Ritningen visar planerat solcellssystem på takplan på Uppsla Universitet hus 20 EBC

6 Sida 6 av 13 Referensbild-1, med liknande montagesystem som är planerat för hus 20 EBC Referensbild-2, med liknande montagesystem som är planerat för hus 20 EBC

7 Sida 7 av Placering av solcellerna på byggnaden Det enda alternativ som har diskuterats för placering av solcellsmodulerna är på tak, på byggnaden finns möjlighet att montera upp till ca 300 m 2 solceller, som ej är utsatta för skuggbildning. Solcellssystemet kommer kommer att monteras enligt ovanstående ritning: Rad 1, 27 st moduler (9x3) Rad 2, 36 st moduler (12x3) Rad 3, 54 st moduler (18x3) Rad 4, 54 st moduler (18x3) Rad 5, 54 st moduler (18x3)

8 Sida 8 av 13 6 Elektrisk installation 6.1 DC-installation I den elektriska installationen på likströmssidan ingår följande moment: Seriekoppling av moduler till strängar Solcellsanläggningar utförs flytande mot jord Modulramar och andra montagedetaljer skall skyddsjordas I förekommande fall serie- och parallellkoppling av strängar i Array-box Säkringar, åskskydd och seriedioder i Array-box Brytare för likström före växelriktaren (ej nödv. men praktisk vid service) Växelriktarens märkeffekt och inspänningsområde på likströmssidan (ofta VDC) bestämmer hur många moduler som ska anslutas och hur de ska serie eller parallellkopplas. Notera att en solcellsmodul aldrig kan stängas av. Kopplingsarbete bör ske med beröringsfria förmonterade kontakter. 6.2 Växelriktare Växelriktaren omvandlar solcellernas likström till nätets växelström och fasar automatiskt in systemet till nätet varje dag. Växelriktare avsedda att användas i ett solcellsystem uppfyller normalt alla de normer som regelverket ställer på säkerhet och elkvalitet. Vid nätbortfall så känner växelriktaren omedelbart av detta och ser till att ingen farlig spänning ligger på utgången. Växelriktare bidrar inte heller till ökad halt av övertoner eller fasförskjutningar på nätet. Två tillverkare av växelriktare dominerar i svenska anläggningar. Tyska SMA som har en serie växelriktare kallade Sunny Boy som börjar på 0,7 kw och fortsätter upp till 6 kw. Österrikiska Fronius har en serie växelriktare som påminner mycket de som SMA säljer när det gäller pris, prestanda och effektområde. En modern växelriktare har en förväntad livstid på över 10 år. 6.3 Föranmälan och slutanmälan Enligt reglerna i AMP (Anslutning av Mindre Produktionsenhet, Sveriges El-leverantörer 1999) krävs det att en föranmälan och en färdiganmälan till nätägaren när man tänker installera solceller till deras nät även om man inte tänker mata någon energi ut från byggnaden. Så som reglerna tolkas kan inte nätägaren neka någon att göra installationen om anläggningen uppfyller fordringarna i AMP. 6.4 AC-installation Installationen på växelströmssidan kräver en brytare så att nätägaren kan slå ifrån anläggningen. Denna brytare i kombination med DC-brytaren gör att växelriktaren vid service enkelt kan göras spänningsfri från båda håll. Vid anläggningar större än några få kw måste en symmetrisk 3-fasinkoppling till nät utföras. Det görs enklast genom att fördela de oftast enfasiga växelriktarna jämnt över faserna. I denna anläggning på Uppsala Universitet hus 20 EBC finns inga problem med utrymme för den elektriska installationen eller svårigheter att finna lämplig kanalisation.

9 Sida 9 av 13 7 Elproduktionsberäkningar 7.1 Målsättning Avsikten är att uppskatta den elproduktion som solcellerna förväntas producera under en viss tidsperiod (år, månad, dygn, maxvärde). Uppskattningen inkluderar påverkan från framförliggande objekt, som kommer ge upphov till skuggning. 7.2 Förutsättningar En uppskattning av elproduktionen kräver kunskap om modulernas elektriska och optiska prestanda, hur de är lutade och orienterade, skuggning, takreflektion framför modulerna, växelriktarens prestanda, lokalisering av anläggningen och historiska solinstrålningsdata från en närliggande plats. (Valet av modul och växelriktare i beräkningarna är relativt okänsligt). Lutning 45 o Orientering Söder Yta solpaneler 223 m 2 Toppeffekt 28,125 kw Modul i beräkningen Standard kiselmodul 0,99 m2, 125W Växelriktare i beräkningen (6 kw) Instrålningsdata Stockholm SMHI Resultat Elproduktion kwh/år Skuggningsförluster 0% 7.3 Skuggning Det är av stor vikt att uppskatta hur mycket energi som förloras pga skuggning i energiproduktionsberäkningar. I denna studie har ej hänsyn tagits till skuggeffekter pga att de lanterniner som kommer att användas inte är utsatta för skugga från uppskjutande byggnadsdelar, se även infogade arkitektritningar pkt

10 Sida 10 av 13 8 Utmatning på nät 8.1 Allmänt Energin som produceras från solcellanläggningen kan endast vid mycket korta perioder under en dag förväntas vara lika med förbrukningen i byggnaden. Då överskott finns matas denna ut på nätet, i denna anläggning kommer detta tillfälle inte att behöva ske, om ej något oförutsätt inträffat, eftersom bottenlasten vida överskrider installerad solcellseffekt, se även tabell Gröna certifikat För att kunna tillgodogöra sig gröna certifikat för den solel som man producerar måste man mäta elen och leverera den till det allmänna elnätet. Detta är inte aktuellt för detta projekt. 9 Upphandling Enligt Akademiska Hus rutiner. 10 Driftsättning, utbildning, dokumentation 10.1 Driftsättning Driftsättning görs normalt av leverantören av solcellsanläggningen. Beställaren närvarar med expertis eller besiktningsman Kapacitetsmätning Efter driftsättning bör man så snart som solinstrålningens nivå tillåter det utföra en första funktionskontroll. Med detta menas att säkerställa att alla delar av anläggningen fungerar och att anläggningens uppmätta kapacitet överensstämmer med den angivna inom överenskomna marginaler skötsel Regn rengör normalt modulerna tillräckligt bra. Vissa perioder då moduler är täckta med snö är solinstrålningen normalt försumbar. Då solen åter börjar lysa letar sig en del solvärme ned till solcellsmodulens yta och smälter den närmaste snön, varpå snötäcket glider av. Snöskottning kan därför utelämnas. I detta projekt med 45 o lutning finns risk att snö som glidit av solcellerna samlas längst ned, med något lägre effekt som resultat.

11 Sida 11 av Dokumentation Dokumentation av montage och elektrisk installation sker på sedvanligt sätt. I vilket ingår skötselanvisningar, eventuella mätprotokoll på alla moduler etc Utbildning Driftpersonal skall utbildas på anläggningens skötsel 11 Kostnader 11.1 Allmänt om kostnader Årsproduktion av solinstrålning för växelströmsenergi från takmonterade solcellsystem på 1 kw är ca 800 kwh/år. Kalkylkostnad för solcellsmoduler i byggnadsintegrerat system med standardmoduler, ca 50 kr /W. I denna anläggning förväntas det installeras 28,125 kw, total investeringskostnad: 28,125x10 3 x 50 = kr. Med det 70 procentiga ROT stödet blir investeringen 0,3 x = kr ROT stöd Från 15 maj 2005 till 31 december 2007 finns det ett speciellt ROT-stöd till solcellsinstallationer på offentliga byggnader. Den aktuelle byggnaden antas uppfylla kriterierna för detta ROT-stöd. Stödet utgår som en skattereduktion på 70% av hela den solcellsrelaterade installationen. Maximala stödbeloppet är 5 miljoner kronor per taxeringsenhet. Den totala stödsumman i programmet är 100 miljoner kronor Leverantörer av moduler Efterfrågan på solcellsmoduler är idag så hög att många tillverkare inte hinner med att producera. Exempel på leverantörer är: GPV Kyocera Sharp. 12 Referenser och länkar

12 Sida 12 av Visualiseringssystem Inom byggnadens entré Uppsala Universitet hus 20 EBC kommer 1 st 32 LCD-skärm att monteras, som on-line visar byggnadens effekt- och energiuttag, ex enligt nedanstående figurer:

13 Sida 13 av Slutsats För att stimulera och attrahera studenter till tekniska ämnen kommer Akademiska Hus Uppsala AB vid en eventuell satsning på solceller inom hus 20 EBC, att sätta energianvändningen i fokus för en stor mängd studenter samt för övriga anställda och föreläsare. Visualiseringen enl punkt 13 kommer på ett överskådligt och kreativt sätt att redovisa effekt- och energiåtgången i byggnaden i relation till producerad solcellsenergi. Med tanke på förväntade stigande priser för elenergi och relativt lång livslängd på en solcellsanläggning, kan en investering i en solcellsanläggning visa sig bli en god investering.