Projektnr Solcellsanläggning. Uppsala Kungsängsvägen UPPSALA Tel: Fax:

Transkript

1 1(5) Projektnr Mark-Vatten-Miljöcentrum, MVM SYSTEMVALSUTREDNING Solcellsanläggning Uppsala Kungsängsvägen UPPSALA Tel: Fax: Upprättad av: Leif Andersson U

2 2(5) Allmänt Akademiska Hus Uppsala AB (även benämnda AHU) har för avsikt att uppföra en ny labbyggnad inom Ultunaområdet utanför Uppsala. Den nya byggnaden kommer att benämnas Mark Vatten Miljöcentrum, MVM, och inrymma ett flertal institutioner för Sveriges lantbruksuniversitet, SLU. I detta skede pågår projektering av systemhandling. Denna systemvalsutredning berör möjligheterna att installera solceller för elproduktion. Vi har studerat olika alternativ för placering av solcellspaneler, på tak respektive på fasad mot söder. Ett annat alternativ som har beaktats är att montera solcellspaneler som fast solavskärmning mot öster, söder och väster. De olika alternativen för montage är i detalj beskrivna i systemvalsutredning som upprättats av Carlstedt Arkitekter AB. Kortfattad beskrivning av solcellsteknik En kiselsolcell består av en tunn skiva av ett halvledarmaterial med kontakter på fram- och baksidan. När solinstrålningen (ljuset) träffar solcellen polariseras den så att framsidan blir negativt laddad och baksidan positivt laddad. Metallkontakterna på fram- och baksidan tar upp laddningen i form av elektrisk ström. En solcellsanläggning för nätanslutning består i huvudsak av solcellsmoduler, kablage, växelriktare och dataövervakning. Växelriktarens funktion är att omvandla solcellens likström (DC) till växelström (AC) och samtidigt anpassa till rätt nätspänning. Verkningsgrad och solljusets intensitet avgör den mängd el som solcellen producerar. En solcell som arbetar med 15 % verkningsgrad producerar motsvarande 150 W / m² vid en instrålning 1000 W / m² (klart solsken). Solcellens elproduktion sjunker i takt med ljusintensiteten. De solcellsanläggningar som byggts de senaste åren använder i huvudsak två huvudtyper. Den ena modultypen är uppbyggd av kristallina kiselsolceller och den andra är uppbyggd av amorfa kiselsolceller, i dagligt tal betecknad som tunnfilmsceller. En kristallin solcellsmodul är upbyggd av celler som seriekopplas. De har en modulverkningsgrad mellan 12,5 % och 15 % och marknadsandelen uppgår till %. Livslängden bedöms till minst 30 år. Vissa fabrikat lämnar 25 års effektgaranti. Idag betraktas traditionella solceller av kristallint kisel som en kvalitativ och prestandasäker teknik. Tunnfilmsmodulerna består av en tunn film som endast är några är några mikrometer tjock. Det gör dem 100 gånger tunnare än de kristallina solcellerna. Det går således åt betydligt mindre halvledarmaterial vilket sänker tillverkningskostnaden. De har dock lägre modulverkningsgrad, ca 4 6 %. En teknikutveckling har skett under senare år vad gäller växelriktare för anläggningar i storleksordningen kw. Från att tidigare ha koncentrerat sig på en enda växelriktare i

3 3(5) anläggningen har man i senare projekt (under slutet av 1990-talet) valt att installera flera mindre växelriktare. Den totala investeringskostnaden har minskat och driftsäkerheten ökat. Flera små växelriktare minskar anläggningens sårbarhet. Användning av små växelriktare gör det även möjligt att ha ett par växelriktare i reserv för utbyte vid eventuellt haveri. Normalt beräknas livslängden på växelriktarna vara ca 15 år. Miljöaspekter I en solcell omvandlas solljuset direkt till elektricitet, utan resursutnyttjande. Omvandlingen sker utan rörliga delar vilket ger lång livslängd på produkterna och stor driftsäkerhet i systemen. Solcellselen omvandlas helt utan miljöpåverkan. Omhändertagande av uttjänta solscellspaneler medför ingen eller mycket liten miljöbelastning, kisel i gamla paneler kan användas vid produktion av nya solcellspaneler. Drift- och underhållskostnad Erfarenheter från större anläggningar i Europa visar på små eller nästan obefintliga drift- och underhållskostnader. Det som vanligast orsakar kostnader är fel på växelriktare. Det förekommer också att dataövervakningssystemet kräver ett visst underhåll. Förutsättningar för denna utredning Vi har i denna utredning förutsatt att solceller monteras enligt tre olika alternativ: - som solavskärmning för fönster på fasader mot öster, söder och väster, i arkitektens utredning benämnt alternativ 1 - som vertikala paneler på vägg mot den södra fasaden, i arkitektens utredning benämnt alternativ 2 - som vinklade paneler på tak ovan labbyggnaden, i arkitektens utredning benämnt alternativ 3 Nedan redovisas total yta för respektive alternativ är enligt arkitektens redovisning. - alternativ 1: totalt ca 560 m² - alternativ 2: totalt ca 110 m² - alternativ 3: totalt ca 300 m² Placering, omfattning och principer för montering är redovisade i systemvalsutredning som upprättats av Carlstedt arkitekter AB. Beroende på montagesätt (lutning) och placering varierar verkningsgraden mellan de olika alternativen kraftigt. Effektuppgifter är översiktligt redovisade nedan: - alternativ 1 ger ca 85 W/m², d v s totalt ca 47,6 kw - alternativ 2: totalt ca 65 W/ m², d v s totalt ca 7,2 kw - alternativ 3: totalt ca 120 W/ m² d v s totalt ca 36 kw

4 4(5) Installeras solcellspaneler enligt alla tre alternativen innebär det att totalt 970 m² solcellspaneler kommer att monteras på byggnaden. Detta skulle ge en total maximal effekt av ca 91 kw. I denna utredning förutsätts att polykristallina kiselmoduler används. Centralutrustning Växelriktare omvandlar solcellernas likström till nätets växelström och fasar automatiskt in systemet till nätet varje dag. Växelriktarutrustning monteras vanligtvis i något driftutrymme som t ex separat elrum eller apparatrum för VVS. Utrustningen kan också placeras exponerat bakom låsta nischdörrar av glas för att understryka byggnadens miljöprofil. Växelriktarna bör med tanke på spänningsfall inte placeras allt för långt från de solceller de betjänar. Ledningslängd på max 50 m skall eftersträvas. Vid långa ledningslängder måste kablaget dimensioneras upp för att begränsa spänningsfallet. Växelriktare monteras på vägg och i detta aktuella fall förutsätts varje växelriktare ha måtten ca 0,5 m². Utöver detta skall beaktas att det fordras utrymme för ledningsdragning samt betjäningsutrymme för service och felsökning. Hur stor väggyta som fordras studeras vid projektering. Totalt kan det röra sig om närmare 50 m², fördelat på ett flertal olika platser inom byggnaden. Vid installation av solcellsanläggningar installeras oftast LCD-skärmar som fortlöpande visar aktuell elproduktion uttryckt i kw. Det är brukligt att även redovisa årsproduktion av solcellgenererad elenergi, uttryckt i kwh för att tydliggöra byggnadens miljöprofil. Skärmarna (en eller flera) placeras i publik lokal, förslagsvis i den stora öppna ljushall/entré som planeras inom MVM.

5 5(5) Ekonomi Investeringskostnader per watt för solcellsanläggningar varierar beroende på anläggningsstorlek, typ av solceller och andra tekniska systemskillnader. Sedan har det varit möjligt att söka s k ROT-stöd för att finansiera installation av solcellsanläggningar. Bidraget har bekostat upp till 70 % av installationen och delas ut av länsstyrelsen i respektive län. Det är möjligt att söka ROT-bidrag under hela 2008, det är dock för dagen oklart om bidraget kommer att finnas kvar efter årsskiftet. Installationskostnad för de olika alternativen är ca 6000 kr/m², se arkitektens utredning. vilket energipris denna anläggning ger uttryckt i kr/kwh har inte detaljstuderats vid upprättande av denna utredning. Erfarenheter från referensanläggningar med samma systemuppbyggnad som i detta aktuella projekt pekar på ett elenergipris på ca 4,5-5 kr/kwh. Med det s k ROT-stöd som har kunnat erhållas de senaste åren har elenergipriset blivit ca 1,2 1,5 kr/kwh. Energipriset är beräknat på att anläggningen kommer att generera el i 25 år. Det är mycket vanskligt att i förväg bedöma om en solcellsanläggning kommer att kunna vara lönsam eller ej. En lönsamhetskalkyl är helt beroende av vilken utveckling elpriset kommer att ha i framtiden. Akademiska hus Uppsala AB betalar i nuläget 84 öre/ kwh exklusive moms för elenergi. Om man förutsätter att priset på elenergi kommer att stiga med 5 % per år de närmaste 10 åren så kommer energipriset att vara 1,07 kr/kwh om 5 år respektive 1,37 kr/kwh om 10 år. Om däremot antar att energipriset förväntas stiga med 10 % per år de närmaste 10 åren så kommer energipriset att vara 1,35 kr/kwh om 5 år respektive 2,18 kr/kwh om 10 år. Källor: