Solelsinstallation hos Schenker -Från pilotprojekt till produkt

Transkript

1 Solelsinstallation hos Schenker -Från pilotprojekt till produkt Solar installation at Schenker -pilot project to product Tanja Lundberg Sofia Wånge EXAMENSARBETE 2013 Maskinteknik Postadress: Besöksadress: Telefon: Box 1026 Gjuterigatan (vx) Jönköping

2 Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom ämnesområdet maskinteknik. Arbetet är ett led i den treåriga högskoleingenjörsutbildningen. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat. Examinator: Thomas Arnell Handledare: Roland Stolt Omfattning: 15 hp (grundnivå) Datum: Postadress: Besöksadress: Telefon: Box 1026 Gjuterigatan (vx) Jönköping

3 Abstract Abstract After the implementation of a pilot project where a sun power facility was installed at DB Schenker in Jönköping, has it now emerged improvement opportunities. One aspect that needed improvement was the attachment of the construction to the roof. The project aims to make sun power installation simple and cost effective for businesses and industries. The goal of the project is to improve and develop the solution at DB Schenker so that sun power installation becomes a simple and cost-effective energy alternative for industries and business in Jönköping. A study of the pilot project has identified key aspects in the process of investing in solar electricity. After a preliminary study, which examined the market and existing solutions, a number of concepts have been developed. Methods as QFD, brainstorming and morphology have been used in the process. For a variety of concepts developed in the idea generation phase, a few concepts was screened and evolved further. These concepts are reported in the form of digital models. The concept evolved, are all developments of existing solutions. This is mainly because sun power installation is a long-life product and complex tests need to be performed on new solutions to ensure sustainability over time. A brief study of the approach of sun power installation have been conducted and reported together with important aspects. 3

4 Sammanfattning Sammanfattning Efter genomförandet av ett pilotprojekt där en solelsinstallation gjordes hos DB Schenker i Jönköping har det nu framkommit förbättringsmöjligheter. En aspekt som krävde förbättring var infästningen av konstruktionen i taket. Syftet med projektet är att solelsinstallation ska vara enkelt och kostnadseffektivt för företagen, målet med projektets arbete är att förbättra och utveckla den lösning som finns hos DB Schenker så att solelsinstallation blir ett enkelt och kostnadseffektivt alternativ för industrin i Jönköping. En studie av pilotprojektet har kartlagt viktiga aspekter i processen att investera i solel. Efter en förstudie där marknaden undersökts och befintliga lösningar identifierats har ett antal koncept tagits fram. Metoder som QFD, brainstorming och morfologi har använts i processen. Av ett flertal koncept framtagna i idégenerering sållades några koncept fram som sedan utvecklats vidare. De redovisas i form av digitala modeller. De koncept som vidareutvecklats är samtliga utveckling av befintliga lösningar. Detta främst eftersom solelinstallation är långvarigt och att komplexa tester behöver utföras på nya lösningar för att säkerställa hållbarhet över tid. En kortfattad studie av tillvägagångssätt för solelinstallation har genomförts och redovisas tillsammans med viktiga aspekter. Nyckelord Solel Förnyelsebar energi Lönsamma investeringar Miljöprofilering Infästning solpaneler 4

5 Sammanfattning Förord Vi är glada och tacksamma för att få ha arbetat i ett projekt där vi får tillämpa våra kunskaper som vi fått under vår utbildning. Det är extra roligt att få arbeta med ett projekt inom en bransch, energibranschen, som vi har ett eget intresse för. Det har varit lärorikt och gett många nya kunskaper inom området. Flera företag och därigenom många personer har varit inblandade i arbetet och vi vill tacka för samarbetet och önska er vidare positiv utveckling mot en mer hållbar energiförsörjning. Vi vill rikta ett speciellt tack till Marie Seger och Mikael Kaack på MAPAB som ställt upp på ett engagerat sätt och svarat på alla våra frågor. Ni har verkligen hjälpt oss vidare genom att visa hur det ser ut på andra anläggningar och eran positiva attityd. 5

6 Innehållsförteckning Innehållsförteckning 1 Inledning BAKGRUND OCH PROBLEMBESKRIVNING Uppdragsgivare SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR AVGRÄNSNINGAR DISPOSITION Teoretisk bakgrund och litteraturstudie EXISTERANDE LÖSNINGAR SunCatcher Fristående stålkonstruktion Limmad aluminiumprofil Underliggande takinfästning Nuvarande lösning hos DB Schenker Aluminiummodul BERÄKNINGSTEORI Vindlast Hållfasthet LITTERATURSTUDIE Solel och dess förutsättningar Pilotprojektet Solelinstallation på Schenker Sammanfattning solelsinstallation ÅTERKOPPLING TILL FRÅGESTÄLLNINGAR Metod och genomförande GENOMFÖRANDE AV LITTERATURSTUDIE OCH FÖRSTUDIE PRODUKTUTVECKLING Kravsättning Konceptgenerering Konceptsållning Konstruktion Beräkning Detaljkonstruktion Jämförelse Resultat och analys / Produktutvecklingsprocessen PRODUKTUTVECKLING Kravsättning Konceptgenerering Konceptsållning Konstruktion Pughmatris Beräkning Detaljkonstruktion Diskussion och slutsatser RESULTATDISKUSSION / DISKUSSION AV PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN Resultatets koppling till syfte och frågeställningar Diskussion kring produktutvecklingsprocessen Diskussion kring slutlig lösning

7 Innehållsförteckning 5.2 METODDISKUSSION SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER Referenser Sökord Bilagor

8 Teoretisk bakgrund 1 Inledning I takt med att priset på solceller sjunker och vikten av att använda ren energi ökar, blir en solelinstallation en mer och mer attraktiv investering för företag med stora fastigheter. Solel är idag långt mer gynnsamt för miljön än till exempel biobränsle på grund av dess långa livstid. Med detta som bakgrund installerade DB Schenker i Jönköping en pilotanläggning för att undersöka vilken potential solel har för deras anläggningar. Rapporten behandlar utvecklingen av detta pilotprojekt, för att i framtiden enklare kunna installera solceller på fler fastigheter. Rapporten riktar sig även till andra industrier med liknande förutsättningar. 1.1 Bakgrund och problembeskrivning Målet med arbetet är att utveckla den solelinstallation som genomfördes med det pilotprojekt som gjorts hos DB Schenker under Den största utmaningen under pilotprojektet var fästanordningen för att montera modulerna på taket. I pilotprojektet blev fästanordningen en dyr, tung och överdimensionerad lösning. Fästanordningen behöver klara av de stora krafter som uppstår från väder och vind. Då modulerna ofta är vinklade i uppemot grader för att uppnå bästa effektivitet och ventilation, uppstår stora krafter på fästanordningen på grund av vindlast. Ventilation av solcellerna ökar effektiviteten på grund av kylningen, verkningsgraden hos solcellerna minskar vid ökad temperatur. DB Schenkers tak har ett ytskikt av papp vilket ställer stora krav på tätning. För- och nackdelar finns med lutning och infästningsvarianter av solceller och målet är att hitta en optimal lösning för fästanordningen som är enkel, kostnads- och energieffektiv. För att identifiera problemet och hitta projektets frågeställningar gjordes en nedbrytning av DB Schenkers huvudproblem, att infästningen av solcellerna var dyr och komplicerad, se figur 1. 8

9 Teoretisk bakgrund Figur 1. Problemidentifiering 9

10 Teoretisk bakgrund Uppdragsgivare Projektets huvudsakliga uppdragsgivare är EnergiKontor Norra Småland där handledaren Henrik Dinkel funnits. Då arbetet behandlar ett projekt som bedrivits på DB Schenker har även de agerat uppdragsgivare och bidragit med stöd. EnergiKontor Norra Småland EnergiKontor Norra Småland är ett regionalt energikontor som ägs av Swerea SWECAST i Jönköping. Verksamheten startade hösten 2012 på uppdrag av Energimyndigheten, Landstinget, Regionförbundet och Länsstyrelsen. Verksamheten styrs av en sammansatt styrgrupp med representanter från ovanstående uppdragsgivare samt länets kommuner, energibolag och näringsliv. EnergiKontor Norra Småland, EKNS, arbetar med miljödriven affärsutveckling och energieffektivisering av lokaler och fastigheter i regionen. Verksamheten ansvarar även för att samordna och genomföra nationella, regionala och lokala projekt som rör energieffektiva lösningar och hållbar utveckling. Idag har EKNS två anställda och mycket samarbete sker med energi- och klimatrådgivare som arbetar och är anställda av länets kommuner. [1] Swerea SWECAST EnergiKontor Norra Småland är en del av Swerea SWECAST som är ett av fem forskningsinstitut ägda av Swerea-koncernen. De fem instituten som bedrivs inom koncernen har som mål att skapa affärsmässig nytta för sina kunder samt att stärka Svenskt näringslivs konkurrens- och innovationsförmåga. Detta genom att skapa, förädla och förmedla forskningsresultat inom områdena process-, produkt-, och produktionsteknik. Koncernen har ca 500 anställda och omsätter 600 Mkr/år. [1] DB Schenker DB Schenker är Sveriges marknadsledande företag inom transport- och logistik. De är ett globalt företag med ett logistiknätverk över hela världen. Tack vare detta kan de erbjuda internationella transportlösningar på väg och järnväg samt sjö- och flygfrakt. DB Schenker erbjuder även konsulttjänster inom lager- och logistik, detta genom Schenker Property Sweden AB. DB Schenkers mål är att bli den miljömässigt mest hållbara logistikleverantören i världen, citerat från DB Schenkers företagsbeskrivning. Ett steg mot målet är att utnyttja solenergi för egenanvändning i största möjliga mån. DB Schenker har 4000 anställda och 2011 hade de en omsättning på 15,4 miljarder SEK. [2] 10

11 Teoretisk bakgrund 1.2 Syfte och frågeställningar Syftet med projektet är att solelsinstallation ska vara enkelt och kostnadseffektivt för företagen och industrin. Pilotprojektet kommer därför att utvecklas mot en färdig produkt som blir ett attraktivt alternativ för att täcka energibehoven. Vad hindrar företag från att investera i solel? Hur kan pilotprojektet hos DB Schenker vidareutvecklas? 1.3 Avgränsningar Projektets frågeställningar är till en början öppna och en del i arbetsprocessen är att identifiera tydliga hinder. Då arbetet sker i samarbete med DB Schenker sker utvecklingen utifrån deras förutsättningar. Ett betydande problem vid DB Schenkers installation var infästningen i taket, därför är arbetet fokuserat kring detta och behandlar inte ytterligare problem som uppstått. Arbetet omfattar framtagning av olika koncept för fästanordning, konceptgenerering, sållning och utvärdering. Till detta behövs även hållfasthetsberäkningar av krafter som uppstår på konstruktionen, främst av vind. Elinstallationen kommer inte behandlas i rapporten. Litteraturstudien kommer att innehålla en beskrivning av pilotprojektet i vidare bemärkelse för att också öppna upp mot de företag som kan tänka sig att göra samma sak genom en kortfattad studie kring viktiga aspekter vid installation. 1.4 Disposition I detta avsnitt redovisas rapportens uppbyggnad för att enklare kunna följas av läsaren. Rapporten redovisar bakgrund till pilotprojektet, produktutvecklingen med resultat och avslutningsvis diskussion kring resultat, metod och genomförande. Den teoretiska bakgrunden redovisar kort kring befintliga lösningar. I samma kapitel behandlas solel och dess förutsättningar samt en studie kring pilotprojektet. Det tredje kapitlet behandlar hur projektet planerats att genomföras, bland annat redovisas de produktutvecklingsmetoder som använts under processen. Produktutvecklingsprocessen redovisas i det fjärde kapitlet: Resultat och analys. Det femte kapitlet innehåller diskussion kring hela processen, arbetet resultatet och metodval. Referenser, sökord och bilagor finns därefter. 11

12 Teoretisk bakgrund 2 Teoretisk bakgrund och litteraturstudie Kapitlet ger information om pilotprojektet som genomfördes på DB Schenker samt avsnitt om solel, existerande lösningar och förutsättningar i för solel i Sverige. 2.1 Existerande lösningar För att undersöka eventuella konkurrenter och befintliga lösningar bokades ett möte med Mullsjö Aluminiumprofiler AB (MAPAB AB) som arbetar med utförande av solcellsinstallationer. På mötet med MAPAB AB deltog VD Mikael Kaack och Marie Seger. Under detta möte identifierades konkurrenter och dess för- och nackdelar diskuterades. Nedanstående produkter är alla konkurrenter till DB Schenkers befintliga lösning och har varierande för- och nackdelar. De två sista produktlösningarna, Limmad Aluminiumprofil och Underliggande takinfästning, är endast lösningar på takinfästning och kompletteras med en ställning för att sedan fästa solcellerna. [3] Den nuvarande lösningen hos DB Scheker redovisar sist i avsnittet SunCatcher SunCatcher är ett system som är fördelaktigt att använda vid större installationer, minimum är 100 m 2. Ställningen består av fristående takställ som endast förankras i fram och bakkant av taket. Takställen fästs även i varandra genom en förbindningsprofil. För att öka stabiliteten har varje rad av takställ en plåtbaksida för att undvika lyftkrafter från vind. Se figur 2. Denna typ av takställ för solcellsmoduler är vanlig i Europa men har ännu inte installerats i Sverige. [3] 12

13 Teoretisk bakgrund Figur 2. SunCatcher Fördelar: Krävs ingen håltagning för infästningar i takets ytskikt. Snabb montering Uppfattas enkel Nackdelar: Tung konstruktion Dyrt system 13

14 Teoretisk bakgrund Fristående stålkonstruktion Detta är en helt ny lösning som endast består av en fristående stålram som agerar ställning till 5-7 solcellsmoduler. En stålram väger 300 kg. [3] Fördelar: Snabb montering Upplevs enkel Krävs ingen håltagning för infästning i underlag Nackdelar: Tung konstruktion Obeprövad Tillåter ej stor installation Limmad aluminiumprofil Denna lösning är mycket enkel och används främst på privata hustak och fasader. Lösningen är en aluminiumprofil som limmas fast på underlaget. För att vatten och dylikt ska kunna rinna av från konstruktionen krävs en lutning på underlaget. Används främst vid plana installationer. [3] Figur 3. Limmad aluminiumprofil 14

15 Teoretisk bakgrund Fördelar: Mycket enkel lösning, få komponenter Lätt vikt Billig Snabb montering Nackdelar: Lutning på underlaget krävs Limmets egenskaper kan ändras med avseende på tid och temperatur, vilket kan ge skador på underlaget Underliggande takinfästning Denna lösningen är den vanligaste för industritak av papp då den säkrar tätning. Bit nr. 1 i figur 4 brevid förankras i taket och täcks sedan över av ett lager papp. Resterande delarna fästs sedan ovanpå. [3] Att montera ett sådant här fäste tar 15 minuter och det krävs fyra fästen för en modul. [9] Figur 4. Underliggande takinfästning Fördelar: Hållbar konstruktion 1 Välbeprövad Säkert tätning Nackdelar: Lång monteringstid Många komponenter 15

16 Teoretisk bakgrund Nuvarande lösning hos DB Schenker Lösningen innebär en genomgående infästning genom taket. Ett stålrör fästs från ovansidan i en underliggande redan befintlig bärande plåt. Runt stålröret fästs en tätskiktstos för tätning. På ovansidan förstärks tätskiktet med en plywood. Taket förstärktes med underliggande z-balkar. [4] Figur 5. Nuvarande lösning hos DB Schenker Fördelar: Stor säkerhetsmarginal mot krafter Nackdelar: Dyr Tung Lång monteringstid Ej standardiserad Stor åverkan på byggnad 16

17 Teoretisk bakgrund Aluminiummodul Eftersom flertalet av de tidigare redovisade lösningarna endast behandlar gränssnittet mot papptaket, används dessa med fördel tillsammans med en aluminiummodul. Dessa kan variera i utseende och storlek, men konstruktionslösningen är relativt genomgående. Det finns ställbara lösningar och fasta lösningar. Ett exempel på lösning tillhandahåller MAPAB. De väger upp till fyra kilo och kostar mellan 300 till 400 SEK. [3] Figur 6. Figuren visar på aluminiummodulens utformning 17

18 Teoretisk bakgrund 2.2 Beräkningsteori Vindlast Vindlast definieras som vindlast per ytenhet vinkelrät mot den belastade ytan och betecknas W. Lasten kan beskrivas som effekten av under- respektive övertryck mot ytskiktet. Vindlaster kan förekomma i flera skepnader. Vid till exempel storm skapas stora laster på ytskiktet, men lastens varaktighet är begränsad och sker endast i korta intervaller. Det är alltså viktigt att ta hänsyn till de vanliga vindlaster som modulerna utsätts för i längre cykler. Vid pilotprojektet hos DB Schenker beräknades vindlasten av Lars-Gunnar Nilsson vid Gunnar Karlsson Bygg- och Geokonstruktioner AB i Huskvarna. Vindlasterna är beräknade utifrån typfall för byggnader i olika utsatt terräng, se använd formel nedan. [5] Hållfasthet Newtons lagar Newtons tre lagar är de grundlagar utgör grundvalen för hållfasthet och mekanik, tröghetslagen, accelerationslagen och lagen om verkan och återverkan. Lagarnas förklaringar nedan är citerade från Grahn R., Jansson P Å., 2002, Statik och dynamik [6] Newtons första lag -Tröghetslagen En kropp förblir i vila eller i likformig rörelse så länge inga yttre krafter verkar på kroppen Newtons andra lag - Accelerationslagen Om en kropp påverkas med kraften F kommer den att accelereras med accelerationen, a. 18

19 Teoretisk bakgrund Newtons tredje lag - Lagen om verkan och återverkan Två kroppar påverkar alltid varandra med lika stora men motriktade krafter. Om föremålet A utsätter föremålet B för en viss kraft kommer B utsätta A för samma kraft men riktad åt motsatt håll. 2.3 Litteraturstudie Solel och dess förutsättningar Solenergi Solenergi är den energi som kommer till jorden i form av solstrålning. Ursprungligen kommer energin från kärnreaktioner i solens inre där väte omvandlas till helium. Denna process frigör energi i form av elektromagnetisk strålning och det är detta som vi på jorden uppfattar som solstrålning. Strålningen reflekteras delvis tillbaka till rymden och en del absorberas av jordytan. Resten av strålningen når jordens markyta. Hur stor energimängd markytan tar emot skiljer sig längs jordens latituder. Områden vid jordens ekvator tar till exempel emot större energimängder då strålningen infaller nästan vinkelrätt och på grund av att ljuset har kortast väg genom atmosfären vid dessa områden. I Sahara är den infallande solenergin på en horisontell yta ca kwh/m 2 per år, jämfört med att vi i Sverige har en instrålningen på endast ca kwh/m 2 per år. I stort sett all energi som används på jorden kommer direkt eller indirekt från solen. Denna energi finns lagrad på olika sätt, bland annat i fossila bränslen och jordvärme. Energi kan också fås från solen genom att framställa el direkt från solstrålningen, antingen i form av ren el eller värme. Detta görs till exempel genom solceller. [7] Solcell En solcell är en fotocell optimerad för att omvandla solens strålning till el. Solcellen är uppbyggd likt en halvledardiod bestående av en tunn halvledarskiva och två elektroder, en på vardera sida. Elektroden vid solcellens framsida ser till att ljus absorberas i halvledarmaterialet. Halvledarskivan består av två skikt, p- och n-skikt, och när solljus absorberas uppstår ett elektriskt fält mellan skikten. Elektronerna drivs över från p- till n- skiktet och ett underskott respektive överskott av elektroner skapas.. Den elektriska spänning som uppstår mellan skikten är ca 0,5 V. Processen pågår så länge cellen absorberar solljus. [8] 19

20 Teoretisk bakgrund Solcellsmoduler Strömmen från en solcell är relativt liten och för att kunna använda strömmen mer praktiskt seriekopplas flera celler till önskad spänning i så kallade solcellsmoduler. Strömmen som solcellerna avger är likström och vid inkoppling till elnätet måste man omvandla strömmen till växelström med hjälp av en växelriktare. Solcellsmodulerna består av en önskad mängd seriekopplade solceller som är sammansatta till en modul som är enkel att hantera och montera. Cellerna är ofta laminerade mellan två glasskivor och skyddade av en aluminiumram, detta för att skydda cellerna mot yttre påverkan, se figur 7 nedan. [8] Figur 7. Grafiskt förtydligande av hur en solcell fungerar. Förutsättningar för solel i Sverige Instrålningen från solen i Sverige är runt 1000 kwh/m 2, vilket är ungefär hälften av vad platserna med högst värde i världen har. Men i jämförelse med exempelvis Tyskland som har en väl utvecklad solelsproduktion är det nästintill samma. Det finns även andra fördelar med solel i Sverige, exempel medför regnet självrengörning av paneler och kylan ökar effektiviteten på solcellerna. Eftersom instrålningen är låg under vintermånaderna utgör förluster av snö endast en förlust på 3% av årsproduktionen enligt ElforskProjekteringsverktyg. I torrt klimat halveras årsproduktionen på grund av damm och andra partiklar. [9] 20

21 Teoretisk bakgrund Solceller har den fördel att de genererar el även när ljuset är diffust, i Sverige är upp till hälften av instrålningen vilket gör att de genererar el även när det är mulet. [9] Figur 8 Solinstrålning i Europa 21

22 Teoretisk bakgrund Pilotprojektet Solelinstallation på Schenker Pilotprojektet har varit positivt för DB Schenker och bidragit till ny kunskap. Bakgrunden till projektet ligger i DB Schenkers ständiga miljöarbete samt att alternativet solel blivit ett mer rimligt alternativ då priset på solceller sjunkit kraftigt. Dessutom fungerar flera befintliga anläggningar bra. [10] Till en början togs tre olika investeringsförslag fram av Molin, A. Rhodin, P., Moschfegh, B i rapporten Solelinstallation hos Schenker. Förslagen byggde på DB Schenkers förutsättningar, ekonomiskt samt takyta. [9] Investeringsförslag 1 innebar en anläggning som producerar 2 GWh. Solcellerna skulle då integreras på de delar av taket med lutning 4 grader åt söder och ta upp en yta på upp till kvadratmeter. Med energieffektiviserande åtgärder är det rimligt att denna anläggning skulle täcka hela energibehovet. Detta förslag avfärdades som en orimlig investering. [9] Investeringsförslag 2 innebar en lösning med solceller i skjul, detta innebär en mindre installerad effekt, men en effektivare lösning per installerad enhet. Det tredje investeringsförslagets mål var att få ut maximal produktion utan överskott, eftersom köpt el är dyrare än såld el. Alternativet var i övrigt likt investeringsförslag 2. [9] I en senare del av projektet visade det sig att bidraget blev begränsat. Därför gjordes en mindre installation med skjul enligt figur 9. [9] I pilotprojektet har olika leverantörer och produkter testats, exempelvis monooch poly-kristallina solceller. Projektet visar att de monokristallina solcellerna fungerar bättre vid diffust ljus, alltså när det är mulet jämfört med de polykristallina. De polykristallina solcellerna är istället fördelaktiga vid hög instrålning och försämras inte i lika stor grad av värmen. [10] En aspekt att ta hänsyn till vid solelinstallation är att köpt el är dyrare än såld el och det är därför till fördel att använda elen för egenbruk. Under helger och semesterperioder med lägre aktivitet då överproduktion kan uppkomma har det undersökt huruvida det är lönsamt att spara denna el genom truckladdning. Vid en utbyggnad av anläggningen skulle detta kunna öka lönsamheten investeringen. Andra alternativ är att genom elbolaget Bixia utnyttja elen på en annan anläggning i samma organisation. [5] Flera alternativ för infästning fanns under pilotprojektet, den slutgiltiga lösningen blev dyr och komplicerad och innebär både förstärkning av taket och genomgående infästning. Den genomgående infästningen kräver lång monteringstid då tätningen kring hålen är tidskrävande och kostsam. Dagens lösning hos DB Schenker redovisas i avsnittet Existerande lösningar. [10] 22

23 Teoretisk bakgrund Figur 9. Solelinstallationen på Schenker Sammanfattning solelsinstallation Vid planering inför solelinstallation som ska nätanslutas bör flera aspekter betraktas. Nedan följer en rad råd och punkter att reflektera över. Till att börja med bör elåtgången kartläggas, vilket behov finns? Samt tillgänglig yta att exploatera. Därefter bör främsta syftet med installationen kartläggas, gäller det exempel miljöimage eller minskad elkostnad. Detta kan bland annat påverka vart och hur anläggningen ska placeras. Utifrån denna kartläggning går det planera utformning och installation. Finansiering Solelsinstallationer brukar ha en payback tid på runt 16 år, detta värde varierar kraftigt beroende på beräkningsmetod. Sedan 2009 har Energimyndigheten beviljat bidrag för installationer som kan minska paybacktiden och minska investeringskostnaden. En solcellsanläggning fungerar i de flesta fall utan större underhåll i närmre 50 år. [11] Val av Solceller Här finns flertalet alternativ och nya lösningar utvecklas ständigt, men de tre vanligaste alternativen är monokristallina, polykristallina samt tunnfilmsceller. Monokristallina solcellerna fungerar bättre vid mulet väder och är något bättre överlag. I pilotprojektet visade det sig att de billigare polykristallina klarade hög instrålning bättre. Tunnfilmssolcellers applikation kan varieras i större utsträckning. [10] 23

24 Teoretisk bakgrund Val av växelriktare Att ta hänsyn till gällande växelriktare är dimensioneringen, en underdimensionering leder till ett osäkert system med större förluster och överdimensionering leder till högre tröskeleffekt innan systemet genererar el. Växelriktaren hindrar även anläggningen att föra ut el i nätet vid strömavbrott. [12] Figur 10 Växelriktare på DB Schenkers anläggning Montage Vid val av monteringsmetod bör hänsyn tas till takets underlag, lutning, riktning samt hållfasthet. Solceller uppställda i skjul ger bättre verkningsgrad men skapar större belastningar på taket i och med vindlaster. I de flesta fall är det inte lönsamt att ha justerbara skjul för att få optimal vinkel mot solen då arbetskostnaden blir högre än energivinsten. [3] [10] Sammankoppling och kabeldragning Vid sammankoppling av modulerna ska detta anpassas till växelriktares dimensionering, seriekopplade paneler påverkar även varandra. Om en panel i en sammankopplad serie skuggas bör en diod som hindrar bakåtströmning installeras. Beakta även att det är positivt med så korta kablar som möjligt för att minska förluster. [12] Kopplingslåda Vid flera serier krävs en kopplingslåda som sammanför detta och även bidrar med överspänningsskydd. [12] 24

25 Teoretisk bakgrund Nätanslutning För att nätansluta installationen krävs föranmälning till elnätsägaren samt en certifierad elektriker som kopplar in anläggningen. [12] Uppmärkning Uppmärkning är viktig eftersom solelinstallationen kommer bli långvarig och mest troligt kommer hanteras av flertalet personer, i olika sammanhang. Varningsmakeringar för hög spänning krävs enligt lag. [12] Underhåll Under vintertid kan snö täcka solpanelerna, detta leder ej till några större förluster. Regn räcker som rengöring av panelerna. [12] 2.4 Återkoppling till frågeställningar Efter studierna i avsnittet Teoretisk bakgrund och litteraturstudie kan projektets frågeställningar nu förtydligas. Frågeställningarna var vid projektets början öppna och det innebär att en del i arbetsprocessen är att identifiera tydliga hinder med solelinstallation. Efter att studerat pilotprojektet och befintliga lösningar kan det konstateras att det som vid arbetets början misstänktes vara problemet bekräftades, att infästningen var dyr och komplicerad. Den störst kostnaden uppkom i samband med monteringen, då denna var tidskrävande. Andra problem som undersöktes var solels förutsättningar i Sverige. Detta visade sig inte vara ett betydande hinder då Sverige har likvärdig instrålning som Tyskland, som är ett ledande land inom solel. Efter att problemen förtydligats kan arbetet nu fokuseras kring frågeställningen: Hur kan monteringstiden minskas för solelinstallation? 25

26 Resultat och analys / Designprocessen 3 Metod och genomförande En generell modell för produktutveckling har använts genom processen. Arbetet beskrivs i kronologisk ordning. 3.1 Genomförande av litteraturstudie och förstudie Förstudien startade med att projektgruppen bestående av Tanja Lundberg samt Sofia Wånge till lika författare av rapporten deltog på redovisningstillfället där Andreas Molin redovisade utgången av pilotprojektet. Denna redovisning av pilotprojektet ligger som första grund för studien. Under förstudien genomfördes även studiebesök med fotodokumentering på anläggningen. Litteraturstudien grundar sig delvis på informationssökning på biblioteket. Informationen som behövs för arbetet har varit specifik till exempel angår solcellers funktion och normer för att beräkna laster. Den andra delen av litteraturstudien grundar sig på det pilotprojekt som genomfördes på DB Schenker Information hämtas i det material som används under pilotprojektet, bland annat rapporten från förstudien, offertmaterial samt ritningar av byggkonstruktionen. Undersökningen kring befintliga lösningar genomförs genom besök hos leverantören MAPAB i Mullsjö. Företaget levererar lösningar till både Svenska solcellsanläggningar och anläggningar i Europa. 26

27 Resultat och analys / Designprocessen 3.2 Produktutveckling Kravsättning I detta stadie undersöks intressenternas behov och önskemål. Genom så kallad benchmarking undersöks befintliga lösningar. För att omvandla intressenternas önskemål och behov till specifika krav används ett verktyg kallat Quality function deployment (QFD). Det är en matris där egenskaperna viktas för respektive intressent och sätter dessa i samband med lösningar. Utifrån det jämfös hur väl befintliga lösningar uppfyller intressenternas behov och önskemål. Här kan behov på marknaden definieras. I processens sista fas sätts målvärden för kravspecifikationen. [13] Figur 11. Quality function deployment (QFD) 27