Umeå Universitet - Institutionen för tillämpad fysik och elektronik Grupp 6 Kurs kod: 5EL202 Handledare: Nils Lundgren

Transkript

1

2 Umeå Universitet - Institutionen för tillämpad fysik och elektronik Grupp 6 Sammanfattning Uppdragsgivare är grupp 5. Projektet handlar om att ta fram det mest kostnadseffektiva sättet att generera el till sommarstugan. Alternativ som solenergi, vindkraft, vattenkraft samt anslutning mot befintligt elnät undersöks och jämförts med varandra. Kund vill kunna nyttja ström i stugan under sommarhalvåret. Kravet är att den installerade anläggningen klarar av att leverera 230 v 50Hz växelspänning. Man vill ha modern standard i stugan som motsvarar nuvarande permanentbostad. Budgeten för installationen är obegränsad. Detta projekt består av utredning samt framställning av det mest kostnadseffektiva sättet att alstra elektricitet till sommarstugan. Projekteringsrapporten ska vara klar Själva installationen av valt alternativ ska vara klar senast den , då kunden kommer att börja sin vistelse i stugan.projektet bedöms ej som invecklat eller tidskrävande i projekteringsutövande.rapporten redogör endast den tekniska lösningen och beräknad kostnad för projektet. 2

3 Innehåll

4 1. Inledning Kund vill ha sommarstuga strömförsörjd. Stugan är belägen 8 km från närmsta anslutningspunkt på det befintliga elnätet. Kunden är intresserad av att få veta det lämpligaste alternativet för att uppnå kravet att ha hushållsel tillgängligt under sommarhalvåret. Den installerade anläggningen ska klara av att leverera 230 v 50Hz växelspänning och en effekt på ca 8.2 kw. Man vill ha modern standard i stugan som motsvarar nuvarande permanentbostad. Budgeten för installationen är obegränsad. Alternativen som granskas med pris och möjlighet är: Vattenkraft, solenergi, vindkraft samt inkoppling till närmaste anslutningspunkt. Syftet med projektet är att se över och finna det lämpligaste alternativet för att dra in el till sommarstugan utifrån de alternativen som angetts. Se över fördelar och nackdelar med de olika alternativen, skillnad vad gäller prismässigt, miljöpåverkan osv. Inkoppling av el kommer ske till en anslutningspunkt vid huset. Ingen övrig el-installation i stugan tas med i beräkningarna så som belysning, uttag och värme mm. det får kund själv se över och anlita en auktoriserad elektriker i närområdet. Projekteringstiden sträcker sig ifrån april till juni 2015 och slutförandet av installationen ska vara klar senast den 1:a maj Presentation av projektet Grupp 5 har en sommarstuga i Norrlands inland som i dagsläget ( ) saknar elektricitet. De vill elektrifiera denna, de har beställt en utredning som ska ta reda på vad som är det mest kostnadseffektiva sättet att generera elektricitet till sommarstugan, de olika alternativ de har begärt ska utredas är: solceller, vattenkraft, vindkraft eller anslutning mot befintligt elnät. Sommarstugan ligger 8 km från närmaste anslutningspunkt på det befintliga elnätet. Denna utredning skall vara sammanställd den 1:a juni Kravspecifikation. Kravet är att den installerade anläggningen klarar av att leverera 230V 50Hz växelspänning och att effekten klarar av att driva en spis 3-fas 6000W alternativt enklare 1 fas spis men med samma effekt, kombinerad kyl & frys, tre element á 600w och en varmvattenberedare på 1000W. Man vill ha modern standard i stugan som motsvarar nuvarande permanentbostad. Belysning kommer att finnas men kommer inte att kräva mer än ca 500W totalt Avgränsningar Inkoppling av el till en anslutningspunkt vid huset, ingen övrig el-installation i stugan tas med i beräkningarna så som belysning, uttag och värme mm. Det får kund själv se över och anlita en auktoriserad elektriker i närområdet. 4

5 3. Presentation av projektmedlemmar - Grupp 6 Här kommer en kort beskrivning av projektets medlemmar och deras olika inriktningar vilka har möjliggjort att detta projekt kunnat gå från idé till en verklig lösning. Med olika kvaliteter har medlemmarna kompletterat varandra på ett tillfredsställande sätt. Medlemmarna är följande: Johan Jernberg - Solkraft Som ett led i hållbar utveckling har Johan specialiserat sig på solkraft. Han vill bidra med sina kunskaper för att minska koldioxid-utsläppen och göra så att våra barn och barn-barn får ärva en planet som går att bo på. Johan har utvecklat och projekterat solcellsanläggningar på ett välkänt stort företag i Europa. Specialitet- småskaliga och hållbara lösningar. Niklas Granberg - Vindkraft Niklas är en hårt arbetande småbarnsförälder som har drivit ett antal större vindkraftsprojekt i norra Sverige. Med den kompetens som Niklas besitter så har han bidragit med innovativa lösningar för att optimera en vindkraftsproduktion för denna stuga. Ett litet projekt kan tyckas men det kräver nästan samma kompetens för en större anläggning. Karolina Wagroda - Vattenkraft Ingenting är omöjligt eller krångligt för Karolina. Med ett förflutet som ingenjör inom vattenkraften har hennes kunskap tillvaratagits när det gäller att beräkna och designa ett kraftverk. Denna anläggning till stugan är mindre men för den sakens skull är den inte mindre komplicerad. Karolinas specialitet är fallhöjder. Paul Gunnarsson - Nät Paul har jobbat med utbyggnation och omstrukturering av elnät på regionnivå och med distributionsnät. Med den kunskapen och erfarenheten så vet han hur man ska leda och driva ett projekt av den här sorten. Att dra fram en kraftledning till stugan kräver kompetens om ledningar men även om djur och natur. Detta är inga problem då Paul är friluftsmänniska och värnar om naturen. Katarina Fundin Vattenkraft Tillsammans med Karolina så har Katarina tagit fram en lösning för ett minikraftverk till stugan. Katarina är van att jobba med turbiner och generatorer från det företag som hon kommer ifrån. Hon har som specialitet att optimera driften för en vattenkraftsturbin, det som Katarina jobbar mest med är de vattendrag där det är låg fallhöjd vilket ställer stora krav på turbinen. Katrinas intresse och kompetens är kaplan och pelton turbiner. 5

6 Fredrik Bäckman - Nät Fredrik har jobbat som teknisk konsult till större kraftbolag när de ska bygga ut och förbättra elnäten i Sverige. I detta uppdrag har samarbete med Paul bidragit till att ta fram en bra lösning till att dra fram elnätet till sommarstugan. Det Fredrik jobbar med mest är att just kolla på lösningar till abonnenter som vill ansluta sig men ligger ganska långt ifrån det befintliga nätet. 4. Presentation av leverantörer Här kommer en kort presentation av de aktuella leverantörer vi har kontaktat och kollat upp Solkraft - Norden Solar Norden Solar är ett svenskt grossistföretag som även installerar solpaneler, växelriktare, komponenter och färdiga solcellssystem. Norden Solar tillgodoser ett nationellt nätverk av kunder från hela landet. Hos Norden Solar har de ett annorlunda tillvägagångssätt eftersom de anser att de har en skyldighet att tillhandahålla kvalitet och sinnesro vid sidan av förnyelsebar teknologi. Norden Solar erbjuder en komplett lösning med komplett service. Dessutom har Norden solars produkter, genom vetenskapliga tester, visat sig vara god. Norden solar erbjuder följande tjänster: Grossistförsäljning av solpaneler, växelriktare, monteringssystem och tillbehör Teknisk design Kommersiell design Installation för privatpersoner och företag Finansieringskapacitet Skräddarsydda projektlösningar Norden Solar har goda förutsättningar att bli den största solcellsleverantören i Sverige. Norden Solars omfattande kunnande och deras erfarenhet kring industrin har möjliggjort företagets kraftiga tillväxt. Norden Solar utvecklar aktivt kanaler kring Östersjön och ser omfattande och varierande möjligheter i Sverige. [1] 4.2. Vattenkraft Kartläggning av leverantörer av tjänster och varor vid nybyggnation och underhåll av småskalig vattenkraft i Sverige. 6

7 Andritz Hydro är en global leverantör av kompletta anläggningar. Lösningar från vatten till ledning. Tillverkning, renovering och installation av all mekanisk och elektrisk utrustning samt kompletta anläggningar. Cargo & Kraft Turbin Sverige AB specialister på turbiner för låga fallhöjder. CKTABs turbiner är lätta att installera, lätta att sköta och lätta att äga. Tjänsteleverantör inom konsult och projektering. Tvärvetenskaplig rådgivning i små vattenkraftverksprojekt från den första idén till färdigställandet. Rådgivning vid utformning av dammar och vattenvägar samtteknisk analys, dimensionering av system, val av turbin, storlek på utrustning. Ekonomisk analys, simulering med programvara, hydrologiska beräkningar, översvämningsberäkning, miljökonsekvensbeskrivningar och miljöutredningar, juridiska tjänster, miljö & tillstånd. Fiskevårdsteknik är ett litet företag som erbjuder olika tjänster med utredning, projektering och entreprenad inom området vatten- och fiskvård. Projekterar och bygger fisktrappor och fiskvägar. Referens: E post: contact hydro.se@andritz.com E-post: turbin@cargo-kraft.se E post: info@fiskevardsteknik.se 4.3. Vindkraft Windforce Windforce är ett svenskt företag som har specialiserat sig på vindenergi. De tillhandahåller hela färdiga system av olika storlekar. De har även färdiga hybridsystem där man utnyttjar både sol och vind. Kvaliteten på deras produkter håller hög standard trots det låga priset. De hjälper till med rådgivning, installation och underhåll av deras produkter, allt för att kunden ska känna sig trygg och nöjd. Referens: Anslutning till elnät - Vattenfall Vattenfall är en av Europas största elproducenter och ägs till 100 % av svenska staten. De har anställda i Europa och en av huvudprodukterna är elproduktion som kommer ifrån naturgas, biomassa, kolkraft, vind-, kärn-, och vattenkraft. De har även egen forskning och utveckling. Ledande för vattenanpassad elproduktion, aktivt ledande i svenskt och internationellt miljöarbete. Dom bidrar till en koldioxid snål energiproduktion i norden. Deras ambitioner är att vara nummer ett för miljön, de har fokus på minskad klimatpåverkan, effektivt resursutnyttjande och minskat på annan miljöpåverkan. [2] 7

8 5. Vald produkt till kund 5.1. Solkraft Genom analys av alla fyra produktalternativ på elförsörjning anser vi att solkraft är mest lämplig att installera i sommarstugan. Vi har valt Norden Solar ( som leverantör av solcellsanläggningen. Fördelar Underhållsfritt. Miljövänligt, denna genereringskälla bidrar inte till några utsläpp. Enkel installation. Utbyggnadsbart om så önskas. Lång livslängd, Ofta garanteras en uteffekt på 80 % efter 25 år. Nackdelar Då solen inte lyser så produceras ingen elektricitet, vilket medför att batterilager krävs. Produktspecifikation Planering och projektering sköts av vald leverantör (Norden solar) Systemet levereras komplett med solpaneler, växelriktare och allt nödvändigt installationsmaterial. Systemet genererar runt 4750kWh/år solenergi, mer i södra Sverige, mindre i norra. Det täcker en yta på 34 kvm. Utöver det ovan angivna tillkommer även 6 stycken gel-batterier. Budgetanmärkningar Se bilaga 8.1 för budgeten, utöver den framtagna budgeten som redovisats får kund själv hämta in prisuppgifter från lokala snickare, elektriker, markpersonal för själva installationsoch uppbyggnads-arbetet för valt sätt att generera elektricitet till sommarstugan. Detta projekt innefattar enbart att utreda samt ta fram det mest kostnadseffektiva sättet att generera elektricitet till sommarstugan. Därmed tas inget ansvar för de övriga kostnaderna som tillkommer vid installation. 8

9 Värt att notera är dock att vid solceller står leverantören för montage, samt inkoppling till elcentral. Detta innebär att kund enbart behöver anlita elektriker för inkoppling samt kabel dragning till kyl/frys, spis, belysning samt det kund önskar utöver detta. Kund har även möjlighet att själv söka statligt bidrag för byggnation av en solcellsanläggning vilket kan reducera kunds totala kostnad för en solcellsanläggning. 6. Övriga produktalternativ Dessa produktalternativ tas med i syftet att vara jämförande med det valda alternativet solkraft Vattenkraft Driftsättning av vattenkraften kommer att producera energi för behoven hos stugägaren. Hela investeringen kommer att kräva stor omsorg och tid, och förbereda små affärsplan som gör det möjligt för oss att utföra projektet. Det är kostsamt att bygga vattenkraftverk, men när det väl tagits i bruk är driftskostnaderna mycket låga. Anläggningarna är nästan helt automatiserade, inget bränsle behöver köpas in och underhållskostnaden är låg. Dessutom har vattenkraftverk lång livstid. Fördelar Inhemsk och förnybar energikälla Lätt att reglera vattenkraften Ren och förnybar energiform, den smutsar varken ner luft eller vatten Kan användas om och om igen utan att förbrukas Nackdelar Medför ingrepp i naturen Kraftstationer, regleringsdammar, överdämningar och torrläggningar ändrar landskapsbilden och påverkar det naturliga samspelet mellan djur och natur Små strömkraftverk kan inte ständigt producera kraft Produktspecifikation DG DCT4-Z (3-12 fallhöjd, 45 L/s, 3000 watt, 1500 RPM) [3] Se bilaga 8.2 för mer specifikation. 9

10 6.2. Vindkraft Vindkraften som alternativ är ett bra alternativ om det kombineras med solenergi. De förutsättningar som bör finnas för att vindenergi ska vara ett bra alternativ är främst att det blåser tillräckligt i området. Därför bör mätningar göras för att få en uppskattning om vilken vind det genomsnittligen finns. Bygglov är inte något som man behöver bekymra sig om då verk under 20m normalt inte innefattas av bygglovskrav. Mätningar vid närliggande områden så ligger genomsnittliga års-medelvinden på runt 6m/s vilket är tillräckligt för att vindkraft ska vara ett alternativ. Fördelar Förnyelsebar energikälla Små angrepp på miljön Relativt enkel installation Bygglov krävs ej under 20 meter Nackdelar Ej reglerbart Kan vara vissa problem med oljud Estetiskt ingrepp på miljön Produktspecifikation För att lösa vissa av problemen så bör vindkraften kombineras med solenergi för att få ett bredare produktionsspektra samt att batterier bör användas för att försäkra elförsörjningen när solen inte lyser och det är stiltje. Det alternativ som vi föreslår och anser vara det mest prisvärda alternativ är: Windstar 3000, 110/220V för nätdrift inkl. controller, 24st solceller mm :- Green Power batterier 12V, 6st a 20000: :- Kringkostnader för betonggjutning, arbetskostnader mm tillkommer, se bilaga 8.3 för mer specifikation. 10

11 6.3. Anslutning till elnät Vi har valt att företaget Vattenfall vid anslutning till elnätet. Fördelar Elförsörjning med god säkerhet Underhållsfritt Nackdelar Hög miljöpåverkan Hög investeringskostnad Löpande kostnad för abonnemang Produktspecifikation Planering och projektering - utförs av vald leverantör (Vattenfall) Miljöaspekter, markområde - leverantören sköter allt med tillstånd och miljölagar Nedgrävning av kabel Kabel ( kr/m) Inkoppling i mätarskåp vid hus (skåp står kund för) Nätavgift 16 A Fritt val av elleverantör Summa för anslutning till elnät enligt specifikation uppgår till Kr, se bilaga Referenser [1] [2] [3] 11

12 8. Bilagor Nedan redovisas de kostnader som respektive generering kommer att medföra Budgetkalkyl - Solceller Projektnamn Sommarstuga Projektägare / Sponsor Grupp 5 Projektledare Kostnader för egen personal Personal Skiftande Totalt internt = 0 Kr Kostnader för extern personal Konsulter Kostnader för övriga resurser Material Hyror Licenser Resor Totalt externt = 0 Kr Komplett Solcellspaket från Norden solar på 5kW (trefas) innehållande: 20st 250W solceller 1st Trefas SMA STP 5000TL Växelriktare 1st K2 Monteringssystem Kabel och kontakter Systemet genererar runt 4750kWh/år vilket bedöms vara tillräckligt för att förse sommarstugan med ström. Gelbatteri 6 st á kr/st DC-AC Converter 1 st Totalt övrigt = Kr Förkalkyl Bilagor (Internt + Externt + Övrigt) = Kr Kalkyler Periodiserad förkalkyl 12

13 8.2. Budgetkalkyl - Vattenkraft Projektnamn Sommarstuga Projektägare / Sponsor Grupp 5 Projektledare Kostnader för egen personal Personal Skiftande Totalt internt = 0 Kr Kostnader för extern personal Konsulter Kostnader för övriga resurser Material Hyror Licenser Resor Totalt externt =0 Kr Mini-vattenkraftverk från Shinko Eletric: 0,5kW, 24V batteri och AC100V 300VA inverter. Gelbatteri 6 st á 25000kr/st DC-AC Converter 1 st EKKJ 3x2,5/2,5 Svart T500 (Kabel) 50m á 25,90Kr/m Totalt övrigt = Kr exkl. montering Förkalkyl Bilagor (Internt + Externt + Övrigt) = Kr Kalkyler Periodiserad förkalkyl 13

14 8.3. Budgetkalkyl - Vindkraft Projektnamn Sommarstuga Projektägare / Sponsor Grupp 5 Projektledare Kostnader för egen personal Personal Skiftande Totalt internt = 0 Kr Kostnader för extern personal Konsulter Kostnader för övriga resurser Material Hyror Licenser Resor Förkalkyl Bilagor Totalt externt =0 Kr Vindturbin Windstar /220V för nätdrift inkl. controller m.m. Mast 10.3m för WS 3000 Batterier 500Ah alt. Green Power batterier 12V(rekommenderas) 6st á Kr/st Materialkostnad för betong till gjutning av fundament ca:1500 Kr/m 3. Åtgång ca: 20m 3 Totalt övrigt = Kr (Internt + Externt + Övrigt) = Kr Kalkyler Periodiserad förkalkyl 14

15 8.4. Budgetkalkyl - Anslutning till elnät Projektnamn Sommarstuga Projektägare / Sponsor Grupp 5 Projektledare Kostnader för egen personal Personal Skiftande Totalt internt = 0 Kr Kostnader för extern personal Konsulter Kostnader för övriga resurser Material Hyror Licenser Resor Totalt externt =0 Kr Pris för anslutning mot befintligt elnät: Avstånd: 16-25A: m Kr +208,75 Kr/m (avgiften per meter utgår från det lägsta avståndet i detta fall 1200m dvs. 8000m -1200m=6800m vilket ger: 208,75Kr*6800m) Totalt övrigt = 1,62563 MKr Förkalkyl Bilagor (Internt + Externt + Övrigt) = 1,63013 MKr Kalkyler Periodiserad förkalkyl 15