Bengts nya villablogg

Solceller på varje hus i framtiden

Bengts nya villablogg

Energiscenarior – hur underligt kan det bli?

2008 gav Shell ut ”Shell energy scenarios to 2050”. Man gjorde två olika scenarior,  som beskrivs så här ”Scramble – policymakers pay little attention to more efficient energy use until supplies are tight. Likewise, greenhouse gas emissions are not seriously addressed until there are major climate shocks. In the second scenario – Blueprints – growing local actions begin to address the challenges of economic development, energy security and environmental pollution. A price is applied to a critical mass of emissions giving a huge stimulus to the development of clean energy technologies, such as carbon dioxide capture and storage, and energy efficiency measures. The result is far lower carbon dioxide emissions.”

För scenariot Blueprint presenteras nedanstående tabell vad gäller världens energiförsörjning (1 EJ = 1018 J och 1 kWh = 3,6 MJ)

Total primary energy. Blueprint scenario (Shell).

Total primary energy. Blueprint scenario (Shell).

och detta diagram som visar elproduktionen

Slutlig elanvändning i världen. Blueprint scenario (Shell).

Slutlig elanvändning i världen. Blueprint scenario (Shell).

Shell tror att sol går om vind när det gäller total energitillförsel i världen under nästa decennium. Detta gäller dock inte scenariot för elproduktion. Det betyder att Shell även räknar med en betydande tillförsel av solvärme, vilket i och för sig är helt naturligt. Vill man ha tappvarmvatten är solfångare ett billigare alternativ och dessutom är lagring av varmvatten i en ackumulatortank billigare än ellagring i batterier.

En underlighet med världens energiförsörjning är att Shell tror att först efter 2030 minskar oljetillförseln. Det finns många olika prognoser om hur oljeproduktionen kommer att förändras i framtiden. Hittade nedanstående figur på OilDrum som uppdaterades i juli 2009. Det är en sammanställning av olika prognoser, där 95% av prognoserna förutspådde en ”Oil Peak” mellan 2008 och 2010. Lite skrämmande måste jag säga… Det finns med andra ord ingen anledning att förhala satsningar på förnyelsebar energi och energieffektiviseringar.

Världens oljeproduktion. Uppdatering juli 2009 (Oil drum).

Världens oljeproduktion. Uppdatering juli 2009 (Oil drum).

Blir vi ett plushus under maj?

Nej.

Ett plushus genererar mera energi än vad det använder. Under maj månad har vi hittills köpt ca 230 kWh (skattat värde, glömde att läsa av mätarställningen vid månadsskiftet och hittar ingen mätarställning på våra elräkningar) och matat in 133 kWh av vår solelproduktion på 222,6 kWh till nätet, vilket gör att vi netto köpt 97 kWh. Om vi ska bli ett plushus under maj krävs att vi genererar ett solelöverskott på i genomsnitt 6,9 kWh per dygn under resten av månaden. Ett så pass stort överskott kommer vi inte att få. Skulle tro att vi hamnar på ett nettoköp på 50-80 kWh under maj.

Men under juni-juli kommer vi att få ett litet överskott (om det vädermässigt blir en normal sommar) och därmed blir vi ett plushus då… Och det var så tanken var från början. Med tanke på nettodebitering per månad diskuterades när vi skulle dimensionera vår solcellsanläggning ville vi inte producera något större överskott under juni-juli eftersom vi inte skulle få något betalt för ett månadsöverskott, enligt den diskussion som då fördes om nettodebitering.

I dagsläget är det oklart om det blir någon nettodebitering eller inte. Skatteverket tycker att det strider om gällande regler för betalning av energiskatt och vi väntar nu på ett utspel från Näringsdepartementet i frågan.

Sveriges första plushus på årsbasis ligger i Åkarp i Skåne.

Nord Pool spotpris

En vanlig ersättning när man säljer överskottet av solel är Nord Pool spotpris med eller utan avdrag. Vi säljer till Bixia och får Nord Pool spotpris per timme utan avdrag.

Diagrammet nedan visar Nord Pool spotpris (”Area price”) per timme under de två första veckorna i maj. Priserna var som högst under förmiddagen, då medelpriset under perioden var 51 öre/kWh mellan kl 09 och kl 10, exklusive moms. Under dagen sjönk priset sakta till 47 öre/kWh mellan kl 15 och kl 17 för att sedan öka till 50 öre/kWh mellan kl 20 och kl 22 och därefter sjunka under natten. Medelpriset hade ett minimum på 41 öre/kWh mellan kl 03 och kl 04. Medelpriset under dessa veckor varierade alltså 10 öre/kWh, exklusive moms, under ett dygn.

I framtiden kommer vi att få ett elpris som varierar per timme. Tanken är att genom att göra saker som inte är tidskritiska ska konsumenten spara pengar genom att använda billigare el och toppeffekterna under ett dygn kan minskas genom att elanvändningen flyttas från nuvarande tider med hög effekt till tider med lägre effektbehov, vilket skulle minska belastningarna på nätet.

Om elanvändarna ska förmås ändra sitt beteende behövs sannolikt mycket större prisvariationer. Eller skulle du flytta på exempelvis din tvättmaskinskörning (som drar 0,6 eller 1,4 kWh för 4 kilo tvätt i 40 respektive 60 grader enligt Luleå Energis hemsida) från kvällen till natten och spara 7-16 öre per tvätt om timpriserna skulle följa Nord Pools timpriser?

Nord Pool spotpris.

Nord Pool spotpris.

Nya all-time high

7-9 maj var soliga dagar som gav 18,56, 18,61 respektive 18,53 kWh, där det blev all-time high två dagar på raken. Undrans när det blir första dagen över 20 kWh?

Forsätter maj som hittills når vi 450 kWh under månaden och därmed skulle vi producera ungefär lika mycket solel som månadsgenomsnittet för köpt el under maj åren 2007-2010.

Hittills kan vi känna oss väldigt nöjda med vår solcellsanläggning. Den tuffar på utan minsta problem och det är det som är det fina med en solcellsanläggning, behovet av underhåll är minimalt…

Producerad solel per dygn under 2011.

Producerad solel per dygn under 2011.

Hur varma blir solceller?

Det som inte blir till el i solcellen blir till värme. Värmen leds från solcellerna genom modulen och förs bort från modulens ytterytor genom värmestrålning och konvektion (luftrörelser). Hur varm solcellen blir beror på hur väl solvärmen förs bort och det beror exempelvis på

  • hur stor solinstrålningen är
  • modulens uppbyggnad där värmeledningsförmågan i det material som omger solcellen spelar roll. Termografering har visat att solcelltemperaturen är högst där modulbaksidans kopplingsbox sitter.
  • lufttemperatur, lägre omgivningstemperatur ökar bortförseln av värme från modulytan
  • vindhastighet, ökad vind förbättrar borttransporten av värme genom konvektion
  • montering, dikt an mot ett tak ger sämre luftcirkulation på modulens baksida och bortförsel av värme än om man monterar med en luftspalt mot taket.

Igår var det bortåt 25 grader i luften och då var temperaturen mätt på en solcellsmoduls baksida som mest hela 56 grader. Temperaturen mäts med hjälp av en PT100 temperatursensor som är limmad på baksidan av en modul. Solcellernas temperatur i modulen är nog 2-3 grader varmare än vad sensorn visar, åtminstone har en sådan temperaturskillnad angetts i litteraturen.  

Den nominella toppeffekten (märkeffekten) för en solcellsmodul mäts vid 25 graders solcellstemperatur. Om solcellernas temperatur ökar kommer effekten att sjunka på grund av modulspänningen sjunker medan modulströmmen endast ökar obetydligt. Våra solcellsmoduler har en för kiselbaserade moduler låg temperaturkoefficient på 0,3%/°C. Vid 60 graders solcelltemperatur blir toppeffekten (60-25)*0,3= 10,5% lägre än den nominella.

På grund av den relativt höga lufttemperaturen sommartid kan man därmed aldrig uppnå modulernas nominella toppeffekt sommartid.

Temperatur på baksidan av solcellsmodul. 10 maj 2011.

Temperatur på baksidan av solcellsmodul. 10 maj 2011.

Solelproduktionen matchar inte elanvändningen

Tittar man på dygnsbasis är det inte svårt för oss att redan nu under soliga dagar bli självförsörjande på energi med hjälp av solfångarna som producerar varmvatten och solcellerna som producerar el. Under tio dygn i april hade vi ett större överskott från solcellerna, som matades in på nätet, än vad vi köpte el under ett dygn! Se exempel nedan från 28 april. Det alltså redan i april. Under juni-juli kommer vi att bli självförsörjande på månadsbasis.

MEN, dilemmat för den småskaliga solelproducenterna är att man får ett stort överskott dagtid som matas in på nätet och att den elen har ett betydligt lägre värde än den ”utlånade” el som man tar tillbaka på kvällen och natten.  Om vi tar 28 april, som diagrammet nedan visar, var Nord Pool spotpris per timme mitt på dagen ca 63 öre/kWh, inklusive moms. Detta pris får vi av Bixia när vi säljer vår överskottsel och detta är bland de bästa avtalen man kan få idag. Dessutom får vi 7,5 öre i lagstadgad nätersättning från vår nätägare Vattenfall. Tillsammans blir det alltså ca 70 öre från elhandlare och nätägare.

Priset på den köpta elen varierar beroende på vilken elhandlare och nätägare man har. Tar man Kundkrafts fasta elhandelspris för ett år på 1,1119 kr/kWh (billigaste pris som offererats av elhandlare som varit med i en upphandling) och lägger till 22,5 öre/kWh som är vår nätägare Vattenfalls rörliga pris hamnar vi på ca 1,34 kr/kWh.  Det finns säkert de som betalar ett högre pris och även en del som betalar ett lägre rörligt pris. Den el man köper tillbaka några timmar efter att den produceras kostar alltså nästan dubbelt så mycket som priset för överskottselen i detta exempel.

Det enklaste sättet att lösa denna diskrepans är att införa nettodebitering.

Eventuella intäkter från elcertifikat kan tillkomma (snittpris senaste året motsvarande 33 öre/kWh, inklusive moms) om man hittar en köpare av elcertifikaten. Till dags dato är det mycket få ägare av solcellsanläggningar som ansökt om elcertifikat.

Kommentarer diagram

Tittar man på värdena för köpt el (röd kurva) efter midnatt, då vår utebelysning har släckts och vi vanligen har gått till sängs, ligger effekten på 400±100 Watt. Det är vad FTX-ventilation (140 W), kyl och frys (ca 50 W, beräknat snittvärde), cirkulationspump golvvärme (minst 40 W), IT-prylar (ADSL-modem, router, nätverkshårddisk) och en del andra prylar (klocka mikrovågsugn, logger solfångare, telefonladdare, batteriladdare för reservkraft och prylar på standby) använder.

Redan från kl. 08 producerar solcellerna (grön kurva) tillräckligt för vårt elbehov (värdet kl. 09 är för kl. 08-09) och först efter kl. 17 behöver vi köpa el igen. Mitt på dagen producerade vi ett stort elöverskott och som mest matade vi in 2,3 kW till nätet (blå kurva). Skillnaden mellan solelproduktion och inmatning är vår elanvändning under den tid vi inte köper någon el.

Notera att minsta enhet för uttagen effekt är 0,1 kW medan solelproduktion mäts noggrannare, med minsta enhet 0,01 kW.

Solelproduktion - Köpt el  - Såld el. 28 april 2011.

Solelproduktion - Köpt el - Såld el. 28 april 2011.

Regionalt Energi- och klimatseminarium i Borlänge

I morgon ska jag på regionalt energi- och klimatseminarium i Borlänge. Det är nionde året det arrangeras och temat för i år är ”Pilotlän Dalarna – ett avstamp för grön utveckling!” Jag ska hålla ett föredag om de ekonomiska villkoren för en småskalig solelproducent i sessionen ”Produktion av egen el”. Dala Energiförening är värd för sessionen.

Det är runt 300 anmälda, överraskande många får jag säga.

Blommande slån skådad igår.

Blommande slån skådad igår.

Jämförelse av fem solcellsanläggningar

I figuren nedan har lagt in solelproduktion i form av kWh solel per installerad kW för fem olika anläggningar. På det viset kan man jämföra data från olika anläggningar. De jag har jämfört är

  • 3 kW anläggning på ABB Corporate Research, Västerås, som togs i drift i maj 2005. 40 graders lutning mot horisontalplanet och orientering 5 grader mot sydost (korrigerat värde 2011-11-24).
  • 10 kW anläggning i Finnängen utanför Linköping som togs i drift 2010. 27 graders lutning och orientering 16 grader mot sydväst. Det är Andreas Molin som delat med sig av driftdata.
  • 10,08 kW anläggning på KTH som togs i drift 2010. 42 graders lutning. Den anläggningen har likadana växelriktare som vi har, Sunny Boy 3000 TL och den har också 3,36 kW per växelriktare.
  • Vår 3,36 kW anläggning som togs i drift 28 oktober 2010. 27 graders lutning. Brukar säga att taket är vänt rakt mot söder. När jag kollade med en kompass idag visade det sig att det är orienterat 5 grader mot sydost, men det är så liten avvikelse att det inte påverkar årsproduktionen.
  • Tillägg 9/5. 12,96 kW anläggning på Bua kyrka norr om Varberg som togs i drift oktober 2009. 45 graders lutning och orientering 35 grader mot väster. Taket är skuggfritt och kyrkan ligger på en halvö bara någon kilometer från havet, vilket ger soligt väder. Data kommer från Soldata.se.

Det visar sig att vi och Finnängen är otroligt lika. KTH-anläggningen är outstanding hittills (tillsammans med Bua kyrka), men så sitter den också oskuggat. KTH bör passera 1000 kWh/kW, vilket är riktigt bra. Vi får vara väldigt nöjda om vi passerar 900 kWh/kW, viket är mera än vad jag räknat med på grund av vår beskuggning morgon och kväll samt att vi teoretiskt tappar 2% i årsproduktion på grund av att vår taklutning är lägre än den optimala 41 grader.

Jämförelse av solelproduktion för fem olika solcellsanläggningar.

Jämförelse av solelproduktion för fem olika solcellsanläggningar.

Solelproduktion April – Summering

Fick timdata för uttag från elnätet (branschspråk för den el vi köpt) och inmatning av överskott av el från våra solceller till elnätet för april från Per Holmquist, Vattenfall. Med hjälp av dem och data från solcellsanläggningen gjorde jag en sammanställning tillsammans med en jämförelse för november 2010-mars 2011.

57% av vår producerade solel under april matades in på nätet. Den el vi matar in till nätet säljer vi till Nord Pool spotpris per timme via Bixia.

17% av månadens timmar var vi självförsörjande på el. Under de soliga dagarna i slutet av månaden var det 7-9 timmar mitt på dagen som vi var självförsörjande.

Under april köpte vi 674 kWh el till vårt hus (163 m2 boyta) och separat förråd (50 m2 uppvärmd yta till 7-8°), vilket är det lägsta värdet sedan vi flyttade hit oktober 2006. Under 2007-2010 köpte vi 737-1068 kWh under april  månad. Solcellerna gav i år ett nettotillskott under april på 154 kWh. Utan solcellerna hade det alltså blivit 829 kWh köpt el. Dessutom matade vi in 208 kWh till nätet, vilket gör att vårt köpnetto var 466 kWh. Vad den imatade och sålda elen är värd får vi se när utbetalningen kommer från Bixia.

Det är för övrigt inlägg 150, litet jubileum!

Sammanställning april

Sammanställning april

*  Korrigerat värde.

Producerad solel per dag under april.

Producerad solel per dag under april.

Producerad solel per timme under april.

Producerad solel per timme under april.

2,7 MW solceller installerades i Sverige 2010

Johan Lindahl, Uppsala Universitet, ringde upp häromdagen. Han tar tagit över sammanställningen av solcellsinstallationer i Sverige för IEA PVPS efter Adam Hultqvist.

Johan var nästan färdig med arbetet och han trodde att det nog skulle komma upp till ca 2,7 MW (ca 2 MW nätanslutet och drygt 0,6 MW ej nätanslutet) som installerades i Sverige under 2010. Totalt installerad effekt ligger därmed på ca 11,5 MW. Det går alltså framåt, om än betydligt långsammare än i de flesta EU-länder.

En jämförelse med Tyskland, som är bäst i klassen, blir i det närmaste genant. Enligt Photon International nr 4-2011 som jag ögnade igenom dag installerades 16,5 GW solceller i världen under 2010, varav 7,4 GW i Tyskland (Solarbuzz angav lite senare i maj att 18,2 GW installerades i världen 2010, varav 7,74 i Tyskland). Det vi i Sverige installerade under ett helt år gjorde man i Tyskland på i genomsnitt 3,2 timmar!!, om man fördelar Tysklands installationer jämnt över året. Ja, det är sant, tre komma två timmar… Tyskland installerade 2740 gånger mer solcellseffekt än Sverige under 2010.

2010 installerades drygt 13 GW i EU. Topplistan i världen för installerad effekt under 2010 enligt Photon International:

Tyskland 7,4 GW
Italien 2,4 GW
Tjeckien 1,4 GW
Japan 990 MW
USA 900 MW
Frankrike 700 MW
Spanien 367 MW