Solceller i byggnader

Solceller i byggnader - en introduktion för arkitektstudenter Läsåret 09/10 Elforsk rapport 10:56 C. Martinsson, J. Svahn juni 2010

Förord Detta projekt ingår i det tillämpade solcellsprogrammet SolEl 08-11 etapp III. Programmet finansieras av: Energimyndigheten Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond via NCC och JM Vattenfall E.ON Sverige Fortum ABB Corporate Research Göteborg Energi Exoheat HSB Malmö stad Serviceförvaltningen Sharp Electronics Nordic Switchpower Mälarenergi Tekniska Verken i Linköping AB Jämtkraft Umeå Energi Falkenberg Energi Växjö Energi Elnät Rapporten finns fritt nedladdningsbar från SolEl-programmets webbsajt: www.solelprogrammet.se.

Sammanfattning Tack vare SolEl-programmet har solceller fått extra uppmärksamhet på landets arkitekthögskolor under ett antal läsår. I de svenska arkitektutbildningarna ingår mycket begränsade inslag av energitekniska frågeställningar. Solceller berörs normalt inte mer än som en orientering, utom i enstaka valbara kurser som hittills lockat få studenter, eller på särskilt initiativ av en motiverad kursansvarig. Den introduktion till solceller som tagits fram av ÅF med stöd av SolEl-programmet har riktats brett till alla arkitektstudenter, och har gett fler studenter möjlighet till studiebesök vid verkliga anläggningar. Att ge studenter på högskolan en inblick i solenergins möjligheter och potential är viktigt. Dels får studenterna själva med sig kunskap och inspiration för hur solinstallationer kan utnyttjas för mer spännande och hållbara byggnader, dels kommer de när de kommer ut i arbetslivet att kunna hjälpa/inspirera äldre kollegor att se nya möjligheter med solenergi. ÅF tog inför läsåret 06/07 fram ett utbildningspaket för arkitekturstuderande som introduktion till solenergi och solceller i byggnader. Inför läsåret 08/09 vidareutvecklades detta av ÅF i samarbete med White Arkitekter. Nu har föreläsningsmaterialet fått en mindre uppdatering igen. Syftet med utbildningsinsatsen är att: Inspirera och väcka intresse för att arbeta med solceller i arkitekturen/stadsbilden Sprida kunskap om teknikens speciella förutsättningar, för att ge studenterna en bild av såväl möjligheter som begränsningar. Målet med utbildningen är att studenterna när de kommer ut i arbetslivet ska ha med sig ett intresse för att utforska och tillämpa solcellsteknik i arkitekturen. Ett mål är också att det upplägg och material som tagits fram för utbildningen ska fortsatt utnyttjas inom arkitektutbildningen. Under våren 2010 har ÅF genomfört introduktionsutbildningen för arkitektstudenter vid KTH, LTH och Chalmers. Programmet bestod av ett seminarium på ca 2 timmar, kombinerat med studiebesök. Ett antal selektivt utvalda anläggningar har besökts, i syfte att visa studenterna verkliga exempel på olika typer av byggnadsintegration. Liksom under tidigare år har det märkts ett stort engagemang och intresse bland studenterna för hållbarhetsfrågor och detta har också visat sig i ett stort intresse för solcellsområdet. Många studenter har varit aktiva med frågor under föreläsningar och studiebesök och intressanta diskussioner har förts om solcellsteknikens möjligheter och framtid och studenternas egen roll i utvecklingen. I jämförelse med första året som denna introduktionsutbildning genomfördes så har den allmänna kännedomen om solceller ökat något bland studenterna, även om kunskapen om teknikens faktiska förutsättningar och möjligheter fortfarande är mycket begränsade. För första gången har det under utbildningarna framkommit skeptiska åsikter om solcellsteknikens tillämpning, som inte främst grundar sig i en allmän uppfattning om Sverige som solfattigt land vilket varit vanligt tidigare - utan för att man har en bild av att tekniken redan länge utmålats som lovande, men fortfarande är så kostsam.

Summary Through the support of SolEl-programmet, extra attention has been paid to the field of photovoltaics at the three Swedish schools of architecture, during a sequence of years. Energy technology is included to a very limited extent in the Swedish architecture education. The field of photovoltaics is generally only briefly mentioned, except in single optional courses attracting a limited number of students, or on special initiatives of motivated teachers. The introduction to photovoltaics produced through support of SolEl-programmet has addressed all architect students and has given more students than otherwise the chance to take part in study visits at existent installations. Architects and urban planners have an important role to play in making good use of solar energy in our built environment. Often, they have a crucial impact on the totality of a building project. In Sweden, building integrated and grid connected photovoltaics are still relatively unfamiliar to architects; not surprisingly, since there are still few installations realized. Giving students of architecture an insight into the possibilities and potential of solar energy technology is important in this context. With knowledge and inspiration, the students will more likely use solar energy in their future projects and, hopefully, also inspire older colleagues to explore this potential. In 2006, ÅF developed a training program for students of architecture as an introduction to solar energy and photovoltaics in buildings. Two years later the training program was further developed by ÅF in collaboration with White Architects. This year the material has been given a basic revision. The twofold purpose of the training program is: to inspire the students to use photovoltaics in buildings and cityscapes to teach the students about the characteristics of the technology, in order to give them an understanding of both possibilities and limitations. The vision is that the students, after graduation, will explore and apply photovoltaics in buildings. An objective of the project is that the program and lecture material produced will be of continued use within the architecture education. During the spring semester of 2010 ÅF put on the training program for architect students at the three Swedish universities with postgraduate level in architecture, in Stockholm, Gothenburg and Lund. The program included a 2- hour lecture and study visits at selected installations. Lecture The lecture is made up of two main blocks. The first block is a general introduction to the field of photovoltaics. The following principal topics are treated: technology and market; history, current state and future of PV; costs; factors of importance for the performance of a PV installation. This block was prepared by ÅF and was given a basic revision in time for the spring semester of 2010.

The second block concerns photovoltaic installations in buildings and the built environment. Different applications of photovoltaics in buildings are presented, and many pictures are shown from installations in Sweden and from around the world. This block was prepared by White Arkitekter in collaboration with ÅF, in time for the academic year of 08/09. Study visits A number of selected installations have been visited, in order to show the students hands on examples of different kinds of building integrated photovoltaics. In Stockholm a study tour was arranged in the environmentally high profile city area of Hammarby Sjöstad, where the photovoltaic installations of Holmen/Grynnan, GlashusEtt and Lysande were presented in detail. In Gothenburg the group of students were welcomed by Gotevent who presented their roof-integrated installation at the Ullevi stadion. Also the facade installation of Göteborg Energi, in operation since 1998, was given a presentation. In Lund the study visit was focused to the installation of Akademiska Hus, at Ekologihuset. The installation won the SolEl-award in 2009. Comprising facade and roof installations as well as photovoltaics used as sun shades, and accessible for inspection close up, the installation is particularly well suited for a study visit with the focus of this course. As in previous years a great involvement and interest in sustainability issues could be noted among the students and this was manifested also in the interest shown for the field of photovoltaics. Many students took an active part in lectures and study visits, and interesting discussions took place on the possibilities and future of this technology, and on the role of the students themselves in this development. The majority of the students were familiar with photovoltaics, but, in general, the knowledge of the technology s applicability and potential was rather limited. Our understanding is that the training has contributed to an increased interest in photovoltaics and inspired to solar work in the future.

Innehåll 1 Introduktion 1 1.1 Bakgrund och syfte... 1 1.2 Målgrupp... 2 1.3 Utbildningsdagens innehåll... 2 2 Erfarenheter från KTH, Stockholm 3 3 Erfarenheter från LTH, Lund 4 4 Erfarenheter från Chalmers, Göteborg 5 Appendix 1: Inbjudan med program

1 Introduktion 1.1 Bakgrund och syfte Marknaden för solceller växer kraftigt världen över. I de länder där solcellsmarknaden är som störst utgörs den framförallt av nätanslutna anläggningar. I Sverige är marknaden fortfarande liten, men det statliga investeringsstödet, som infördes 2005 och nu är inne på sin andra omgång, har lett till en kraftig ökning av installerade anläggningar. Med Sveriges målsättning för förnybar energi kan marknaden för nätanslutna och byggnadsintegrerade anläggningar förväntas fortsätta att växa. Arkitekter och fysiska planerare har en viktig roll att spela när det gäller att utnyttja solenergin på bästa sätt i våra byggnader. De har ofta en avgörande roll för helhetsresultatet av ett byggprojekt. I Sverige är byggnadsintegrerade och nätanslutna solceller fortfarande relativt främmande för många arkitekter; naturligt nog eftersom få anläggningar har installerats. Att ge studenter inom högskolan en inblick i solenergins möjligheter och potential är viktigt i detta sammanhang. Dels får studenterna själva med sig kunskap och inspiration för hur solenergi kan utnyttjas i projekt för mer spännande och hållbara byggnader, dels kommer de - när de kommer ut i arbetslivet - att kunna hjälpa och inspirera äldre kollegor att se möjligheter med solenergi. ÅF tog inför läsåret 06/07 fram ett utbildningspaket för arkitekturstuderande som introduktion till solceller i byggnader och genomförde en utbildningsinsats på arkitekthögskolorna i Stockholm, Göteborg och Lund. Inför läsåret 08/09 vidareutvecklades utbildningspaketet av ÅF i samarbete med White Arkitekter och en introduktionsutbildning med ett utökat program genomfördes. Innevarande läsår, 09/10, har studenter vid de tre arkitekthögskolorna återigen fått en introduktion till solceller, tack vare stöd från SolEl-programmet. Syftet med utbildningsinsatsen är att: Inspirera och väcka intresse för att arbeta med solceller i arkitekturen/stadsbilden. Sprida kunskap om teknikens speciella förutsättningar, för att ge studenterna en bild av såväl möjligheter som begränsningar. Målet är att studenterna när de kommer ut i arbetslivet ska ha med sig ett intresse för att utforska och tillämpa möjligheterna med solceller i arkitekturen. Ett mål med arbetet har varit att det upplägg och föreläsningsmaterial som tagits fram för utbildningen ska fortsatt användas inom arkitektutbildningen framöver. 1

1.2 Målgrupp Den uttalade målgruppen för utbildningen är arkitektstudenter. Eftersom det handlar om en introduktionsutbildning som inte kräver några förkunskaper kan den även vara intressant för andra, som är nyfikna på att lära sig om solceller i byggnader. På SolEl-programmets uppmaning gick i år en öppen inbjudan ut inför samtliga tillfällen som utbildningen anordnades. Detta skedde i första hand genom annonsering på SolEl-programmets hemsida och affischering på högskolorna. 1.3 Utbildningsdagens innehåll Läsåret 09/10 har utbildningsinsatsen bestått av ett seminarium på ca 2 h, kombinerat med studiebesök vid utvalda anläggningar. Seminarium Föreläsningens syfte är att väcka intresse för byggnadsintegrerade solceller bland arkitektstudenter, samt att öka kunskaperna om solcellsteknikens förutsättningar. Föreläsningen är uppdelad i två delar. Den första delen är en allmän introduktion till solcellsområdet och berör följande huvudämnen: teknik och marknad; historik, nuläge och framtid; kostnader; samt faktorer av vikt för en solcellsanläggnings prestanda. Den är framtagen av ÅF och uppdaterad våren 2010. Föreläsningens andra del berör solceller i byggnader och den bebyggda miljön. Här redogörs för olika sätt att använda solceller i byggnader och en mängd exempel visas på anläggningar från Sverige och världen. Denna del är framtagen av White i samarbete med ÅF, inför läsåret 08/09. Studiebesök Ett antal anläggningar har besökts, i syfte att visa studenterna verkliga exempel på olika typer av byggnadsintegration. 2

2 Erfarenheter från KTH, Stockholm I Stockholm genomfördes introduktionsutbildningen som en del i Renewable Design Studio för mastersstudenter i åk 4 och 5, vid arkitektutbildningen vid KTH. Ansvarig för masterkursen är Sara Grahn, verksam som arkitekt vid White Arkitekter samt professor på KTH. Ett femtontal studenter deltog i dagen. Föreläsning och studiebesök anordnades under en eftermiddag i Hammarby Sjöstad den 20 april. Studiebesök gjordes vid solcellsanläggningarna på kvarteren Holmen och Grynnan, på GlashusEtt samt kvarteret Lysande. På GlashusEtt gav personalen en uppskattad presentation av Hammarby Sjöstad och Hammarbymodellen för studenterna. Hammarbymodellen är den ekologiska kretsloppsmodell som hanterar försörjningen av Sjöstaden med vatten och avlopp, avfall, el, värme, kyla och biogas. GlashusEtt upplät också välvilligt sin föreläsningssal till dagens solcellsföreläsning, som genomfördes gemensamt av Carina Martinsson och Sara Grahn. Vädret var soligt under studiebesöken och gav tillfälle att studera och diskutera inverkan av olika typer av skuggproblematik, såsom inverkan av utskjutande byggnadsdelar och användningen av så kallade dummy-moduler, eller situationen med det höga grannhuset som inte fanns med i planeringen då GlashusEtt-anläggningen byggdes. Smuts på solcellslamellerna på kvarteret Lysande syntes också tydligt i solljuset. Kanske bidrog detta till de negativa omdömen som anläggningen fick av studenterna. Det kan dock noteras att arkitektstudenterna ofta uppfattat Lysande som en mindre lyckad anläggning vid de studiebesök som hållits under åren. Den okonventionella utformningen har fått kommentarer som klumpig och teknisk. En del av orsaken till detta ligger uppenbarligen i vad som uppfattas som försummat detaljarbete, med exempelvis synliga kablar och kopplingar. De flesta av studenterna som deltog i kursen verkade ha viss kännedom om solceller. Några av dem sa att de var skeptiska till att själva arbeta med solceller. De hade en bild av att det redan pratats länge om solcellstekniken som lovande, utan att de såg några större framsteg. Solcellsföreläsningen gav dem mer kunskap som förhoppningsvis hjälpte dem till en mer nyanserad bild. Att döma av samtalen under dagen väcktes eller stärktes intresset hos flera studenter, men om det enbart gällde för stunden är förstås omöjligt att veta. 3

3 Erfarenheter från LTH, Lund Den 5 maj anordnades introduktionskursen på arkitekthögskolan i Lund. Värd för dagen var Björn Karlsson, professor vid institutionen för Energi och Byggnadsdesign. Solcellsintroduktionen ingick inte som obligatorisk del i någon av högskolans kurser detta år, men i princip samtliga studenter på programmet Sustainable Urban Design deltog. Totalt deltog ca 25 studenter i utbildningen. Eftermiddagen inleddes med föreläsning och följdes av studiebesök vid Akademiska Hus anläggning på Ekologihuset på LTH. Med solcellsinstallationer på både fasad och tak liksom på solskydd, åtkomliga för inspektion på nära håll, är anläggningen väl lämpad som studieobjekt. Stort tack till Akademiska Hus som förevisade anläggningen och bjöd studenterna på kaffe och bullar. Figur 1. En av fasadinstallationerna på Ekkologihuset. Dagen avslutades med ett besök vid LTH:s laboratorium för solenergi, där Björn Karlsson visade installationer av både solceller och hybridsystem för samproduktion av värme och el. Björn visade också upp celler och moduler med kristallin respektive tunnfilmsteknik för studenterna. Dagen bjöd på omväxlande strålande sol och tyngre moln, varför studenterna fick tillfälle att se hur mycket solceller kan producera trots jämngrå himmel. Några studenter var mer engagerade än andra, men intresset var generellt sett stort och frågorna många, särskilt under studiebesöket. Figur 2. Viss skuggning från ett något oväntat håll: fåglar har fattat tycke för fasadanläggningen och valt den som boplats. (Syns endast delvis på bilden, andra kolumnen från vänster, mellan mittenpanelerna.) 4

4 Erfarenheter från Chalmers, Göteborg Föreläsningen för arkitektstudenterna på Chalmers anordnades den 23 mars på arkitekthögskolan. Det var en heldag med föreläsning på förmiddagen och tillhörande studiebesök på eftermiddagen. Ett 30-tal studenter deltog på föreläsningen. Seminariet ingick som en obligatorisk del i kursen Sustainable Building som ingår i mastersprogrammet Design for Sustainable Development. Kursansvarig är Professor Michael Edén som arbetar på Institutionen för arkitektur/byggd miljö & Hållbar utveckling på Chalmers. Intresset för solcellsföreläsningen på Chalmers verkade stort och många av åhörarna var aktiva. Majoriteten av studenterna hade viss kännedom om solceller, men kunskaperna om solcellsteknikens förutsättningar och applikationer var begränsade. Figur 3. Thomas Tejland med studenter vid studiebesök på Ullevi. På eftermiddagen var det studiebesök och först besöktes anläggningen på Ullevi. Tomas Tejland från GotEvent, som äger anläggningen, tog emot gruppen. Han hade med sig en kollega och de berättade om anläggningen. Från VIP-läktaren med fönster alldeles ovanför anläggningen fick studenterna se modulerna och monteringslösningen på nära håll, se bild nedan. Vid Ullevi ligger även Göteborgs Energi med sin fasadanläggning från 1998, som presenterades på avstånd. Figur 4. Thomas Tejland med studenter vid studiebesök på Ullevi ovanför solcellsanläggningen. 5

Appendix 1. Inbjudan med program 6