Solel I Sverige I Sverige Andreas Molin Linköping University, Energy Systems
Program Energisystem Nationell forskarskola Antagning ca ett dussin doktorander vartannat år Tvärvetenskap Metoder lånas in ifrån både teknik och samhällsvetenskap för att studera ett problem (Energi) Indelat i 3 fokusområden Byggnadskonsortiet Lokala och regionala konsortiet Industri konsortiet
Presentation 1 Miljöeffekter, förändring & historia 2 Varför i Sverige? 3 Ekonomiska förutsättningar 4 Investeringsexempel 5 Hållbarhet, praktiskt exempel 6 Omvärld
Miljöeffekter: Mänsklighetens gränser Planetary boundaries: Exploring the safe operating space for humanity Rockström et al, 2009 Rockström et al, 2009 http://www.stockholmresilience.org/planetary boundaries
Areal som behövs för att täcka nuvarande global användning av fossila bränslen 10 TW Är bio hållbart? Solenergi i biobränslenb Biodrivmedel som den produceras idag (etanol) 2/3 av jordens landareal För hållbarhet h räcker äk inte biobränslen b
Ökat kraftbehov Source: Dieter Meissner, Solelseminarium
Areal som behövs för att täcka nuvarande global användning av fossila bä bränslen 10 TW Solceller Solceller med dagens effektivitet: På Soltak (icke exploaterande) Eller: På stora markområden (exploaterande) Vissa förnybara energikällor är mer förnybara än andra Förnyelsebarhet kan mätas i arealeffektivitet
Varför är det så svårt med förändring? Källa: Björn Sanden, 2008
Teknologisk låsning Ottomotorn Källa: Björn Sanden, 2008
Förändring tar lång tid 1859 1909 Det tog 60 år för olja att nå 5% av energitillförseln Källa: Björn Sanden, 2008
Solcellsförsäljning Historik Källa: Björn Sanden, 2008
Historia Källa: Björn Sanden, 2008
Krystallina kiselsolceller dominerar marknaden Källa: Björn Sanden, 2008
Forskning solcellstyper Källa: Björn Sanden, 2008
Presentation 1 Miljöeffekter, förändring & historia 2 Varför i Sverige? 3 Ekonomiska förutsättningar 4 Investeringsexempel 5 Hållbarhet, praktiskt exempel 6 Omvärld
Fler anlednigar Mindre sårbar inhemsk energiförsörjning Ökad teknologisk innovation Ger Arbetstillfällen Minskade Elnätförluster (till en viss gräns)
Arbetstillfällen skapas av solel 80 Sverige ex (stödrelaterade) 2009 Tyskland 60000 Källa Elforsk 10:46
Myter om solceller Kostar mer energi att skapa än de ger Sverige saknar sol Växthuseffekten p g a höjd markreflektans Energiåterbet 1 4 år Likt Tyskland som är världsledande Sandproblem i öken Inte taksolel p g a ej nyexploaterande
Solelpotential i byggnader i Sverige Tak och fasader Sverige: 660 km 2 Solcellsel: 20 80 TWh, d.v.s. = upp till ½ av vår elkonsumtion! (Kjellson, 2000) Miljöeffekter Taksolel = icke exploaterande = påverkar inte biologisk mångfald. Taksolel = minimala utsläpp = påverkar inte kvävecykeln
Samvariation Sol & Vind Optimal blandning för att minska belastningen på nät är 3 energiandelar Solel och 7 andelar Vindel. Sverige har strategi för att implementera 30 TWh vindel, Men ingen uttalad strategi för Solel (10 15 TWh).
Varför går det så trögt i Sverige? Solcellsstödet 2005 2007: 70% investeringsstöd för offentliga byggnader 4000 2008, resultat i Sverige: 3500 7 MWt 3000 2500 2008, resultat i Tyskland, 2000 1500 som har inmatningstriffer: 1000 5 300 MWt 500 Cumulative ins stalled power (MW) 0 Photovoltaics 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 Year Germany Sweden 2009 2011: Regeringen ger 55 60 % investeringsstöd för nätansluten solel. Syftet var 2,5 GWh, prognosticeras till 6 GWh Solel Sverige saknar ett fungerande stödsystem för solceller Har ingen långsiktig solstrategi Intermittenta stöd Källa: Elforsk report 09:95,2009
Presentation 1 Miljöeffekter, förändring & historia 2 Varför i Sverige? 3 Ekonomiska förutsättningar 4 Investeringsexempel 5 Hållbarhet, praktiskt exempel 6 Omvärld
Sparad el är mer värd än såld 140 Öre/kW Wh 120 100 80 60 40 20 25 17 5 28 Moms Elnätavgift Elcertifikat Energiskatt 50 Elpris 50 3 Nätnytta Elpris 0 Köpt el Såld el Att sälja elcertifikat är dyrt i liten mängd Rapporteringskostnad ~1800 kr/år Minst 5 10 000 kwh för att gå jämt ut.
Solel / ellast Hushållsel Solel Matchad del
Nettodebitering Utreds av energimarknadsinspektionen Exempel för fjärrvärmevilla 4000 kwh År Kreditering År Kreditering Månad Månad Timme Timme
Nettodebitering Exempel för värmepumpvilla 11000 kwh År Kreditering Månad Timme Månad År Kreditering Timme Ur kommande Elforskrapport
Nettodebitering Exempel för lantbruk 200 000 kwh År Kreditering Månad År Kreditering Månad Timme Timme Ur kommande Elforskrapport
Solel är värd mer än vanlig el Kväll & Natt Lägre elpris Dag Högre elpris
Förslag för att gynna solel Nttdbit Nettodebitering i eller full llkreditering i Lägga multipel på elcertifikat ex Sol kwh*10 (icke expoaterande) Sol kwh*5 (exploaterande) Vind kwh*1 Bio kwh*05 0,5 Gräddfil i bygglovsprocess Kommunala tomter med rabatt för nollenergibyggnader
Solelinvestering är långsiktiga investeringar Livslängd på själva solcellen 200 år Effektgaranti i 25 år (80%) Livscykelkostnad (LCC) Ränta, inflation & energipris Underhåll
Energiskatt trend 7% ökning/år i snitt sedan 1990 6% ökning/år i snitt sedan 2000 35,00 30,00 25,00 Energiskatt El [öre/kwh] 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Elpris trend Elpristend 17% ökning/år 1999 2009 60 50 Elpris Elpris [ö öre/kwh] 40 30 20 10 0 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Elcertifikat trend Elpristend 7% ökning/år 2003 2010 Elcertifikat trend 350 300 250 200 150 100 50 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Presentation 1 Miljöeffekter, förändring & historia 2 Varför i Sverige? 3 Ekonomiska förutsättningar 4 Investeringsexempel 5 Hållbarhet, praktiskt exempel 6 Omvärld
Stora ytor plant tak ~2 500 000 kwh/år last Plantaksinstallation 2352 kw Output 802 kwh/kw Självförsörjande på el 2 MW 2 Gwh 24 000 m 2
Uppställda solceller ger högre avkastning Tar mer yta i anspråk Sheds Max tillgängligt 516 kw Output 960 kwh/kw
Investeringsalternativ 1 [MWh/h] Ellast 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 100 MWh/år 1 25 49 73 97 121 145 Timme [h] Överskott Täckt solelproduktion Last Uppställda, God avkastning 970 kwh/kw,år Krav, Ingen export, maximalt elvärde läd Lasttäckningsgrad 100% = Elvärde 1,00 kr/kwh+0,30 kr/kwh Elcert Utgift 1,63MSEKmed stöd. Återbet 12,8 år.
Investeringsalternativ 2 Ellas st [MWh/h h] 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 500 MWh/år 1 25 49 73 97 121 145 Timme [h] Överskott Täckt solelproduktion Last Uppställda på all tillgänglig yta med god avkastning 960 kwh/kw,år Lasttäckningsgrad gg 86 % = Elvärde 0,93 kr/kwh + 0,30 kr/kwh Elcert Utgift om stöd beviljas ~8 MSEK. Återbet 14,3 år.
Investeringsalternativ 3 MWh/h] Ellast [ 1200 1000 800 600 400 200 2000 MWh/år 0 1 25 49 73 97 121 145 Timme [h] Överskott Täckt solelproduktion Last All yta, plantak, 802 kwh/kw,år Lasttäckningsgrad gg 45% = Elvärde 0,72 kr/kwh + Elcert 0,30 kr/kwh. Utgift om stöd beviljas ~37 MSEK. Återbet 19,3 år.
Avkastning vid bibehållen elpristrend 1: 9 MSEK på 25 år. Förräntning 7,0 70%/år 2: 20 MSEK på 25 år Förräntning 6,6 %/år 3: 119 MSEK på 25 år. Förräntning 4,8 48%/år Med 30% restvärde 1: 13 MSEK på 25 år. Förräntning 8,6 86%/år 2: 34 MSEK på 25 år. Förräntning 8,3 %/år 3: 208 MSEK på 25 år. Förräntning 7,2 72%/år Testa bifogad LCC kalkyl Exemplet finns i Excelbladet Testa bifogad LCC kalkyl. Exemplet finns i Excelbladet. Mer info www.belok.se/lcc/
Presentation 1 Miljöeffekter, förändring & historia 2 Varför i Sverige? 3 Ekonomiska förutsättningar 4 Investeringsexempel 5 Hållbarhet, praktiskt exempel 6 Omvärld
Finnängen
Kyotopyramiden 5.Solvärmepump p 4.? 3Söd 3.Södersluttning 2. Belysning, vitvaror, standby 1 Passivhus
Sann Energineutralitet Life Cycle Zero Energy Buildings (LC ZEB) Ingående tillverkningsenergin för byggnadens material (embodied energy) Nettoleverad energi = driftenergi + tillverkningsenergi=0 För detta krävs god isolering likt passivhus Byggnadsintegrerad sol el & värmeproduktion Fokus på Livscykelenergi i vid materialval loch livslängd
Syfte med byggnad Visa att det går att renovera hus till nollenergihus under livscykeln Dvs solcellerna på huset måste ge mer än årsbehovet För att återbetala energiskulden för byggnadsmaterial
Innan renovering
Plan till efter renovering
2010 04 2804 28 Värme & eldragning Infiltrationstätning
Grå Cellplast Grå Cellplast Lambda 31 mw/mk
Fönsterbyte Jämför gamla 2 glas fönstret med nya energifönstret vid 10 C ute 16 C 20,5 C
2010 06 16
2010 06 2506 25
Solcellsintegration DC-delen kan kopplas själv Om beröringsfria i kontakter kt (MC4) Elmätare krävs för elcertifikat AC-delen kopplas av elektriker Källa: SolelProgrammet
Projektering Finnängen 36 st 290 W moduler long cables - 20m;24m;28m;32m + 1,2 m - 1,2 m + 1,2 m - 1,2 m + 1,2 m - 1,2 m + 1,2 m - 1,2 m Grid tied inverter Sträng 1 Sträng 2 Sträng 3 Sträng 4 long cables + 25m;29m;33m;37m Finnangen10kW.avi
3 fas Växelriktare Danfoss 10 K TLX 2 MPPT tracker 1. AC Del 2. DC del med låsbar DC brytare 1000V 98 % max verkningsgrad, 97,5 % Euro ETA
Solceller 290W 1,2 m 1,6 m Spänning 54 Volt x 9 = 490 Volt arbetsspänning 6 bypassdioder Strömstyrka 5,4 A Parallellkoppling 2 x 5,4 A = 10,8 A
Isolering Takintegration
Elmätare produktion För elcertifikat Växelriktare
2 sept 2010, driftsatt
Presentation 1 Miljöeffekter, förändring & historia 2 Varför i Sverige? 3 Ekonomiska förutsättningar 4 Investeringsexempel 5 Hållbarhet, praktiskt exempel 6 Omvärld
Hammarby Sjöstad
Omvärld Holland CULEMBORG ArchitectJOACHIM EBLE
Zürich
Freiburg, Tyskland
SunTech i Wuxi har 18000m2 solceller,
Takintegrerade solceller
Transparenta solceller
Semi transparenta
Jinya hotel, Peking
Tack! Följ renovering till sann energineutralitet: www.ppam.se/blog