Drag i solcellerna under gårdagen!

I inlägget den 16 december skrev jag om att maxeffekten bara blev 75 W och 0,188 kWh (0,056 kWh/kW) under den helmulna dag som var då. Igår blev det äntligen en solig decemberdag. Då gav solcellerna som mest 1 279 W och 3,19 kWh (0,95 kWh/kW) blev producerade. Bäst i årets snöiga och solfattiga december! I diagrammet nedan ser man att det var en stor svacka i elproduktionen under en trekvarts timme från 10:50. Det berodde på att det låg ett relativ stort moln och skymde solen under den tiden.

Jag ritade även in solinstrålningen i diagrammet. Den genererade effekten är i princip proportionell mot solinstrålningen, förutom att hänsyn måste tas till temperatureffekter eftersom verkningsgraden hos solceller sjunker med ökande temperatur. Effektkurvan följer kurvan för solinstrålning väldigt väl från ungefär 11:30. Dessförinnan ligger effektkurvan lägre än solinstrålningskurvan. En orsak till detta kan vara att solcellsmodulerna i öster delbeskuggas på grund av träd, men att referenssolcellen som mäter solinstrålning sitter längre åt väster och att den därmed inte drabbas av denna delbeskuggning. En bidragande orsak under åtminstone tidig förmiddag kan även vara att tre av solcellsmodulerna hade lite is i nederkant vilket kan ha minskat solelproduktionen på den strängen.

En lite skum sak med solinstrålningsmätningen är att den visar för lågt värde. Maxvärdet under dagen för den referenssolcell från SMA vi använder och som sitter med samma lutning som modulerna var 229 W/m2. Med denna solinstrålning borde vi inte kunna få 1 279 W i toppeffekt med tanke på att den nominella effekten är 3,36 kW (uppmätt vid 1 000 W/m2 och 25°C). SMA:s referenssolcell är gjord av amorft kisel och den har i IEA PVPS Task 13 angetts kunna ha kraftigt avvikande värden under vissa förhållanden. Man bör hellre ha en referenssolcell av kristallint kisel.

Snart är det dags för årssummering. Det har inte varit lika soligt i år så det har blivit mindre solel än i fjol.

Solcellseffekt och solinstrålning en solig decemberdag. 2012-12-28

Solcellseffekt och solinstrålning en solig decemberdag. 2012-12-28

 

Snösväng på taket idag

Vid dagens töväder rasade snön självmant av från sex av våra 14 solcellsmoduler. Kunde inte motstå frestelsen att sopa bort snön (närmare 2 dm) från de övriga modulerna. Tyvärr sitter de så till att snön inte glider av så lätt på dem, eftersom den avglidande snön fastnar mot ett snedtak, så därför behövs där hjälp.

Jag kan på en gång säga att snörengöring av solcellsmoduler inte rekommenderas, eftersom man vinner så lite på detta och man riskerar att skada både solcellsmodulerna och sig själv om man har otur. Som forskare är jag dock nyfiken på hur solelproduktionen är även vintertid, så jag tog mig friheten att köra lite ”vardags-edge” på taket. Vi har en stege på taket bland solcellsmodulerna och den är i stort sett en nödvändighet, utan takstegen skulle jag inte ge mig upp på taket.

Solcellerna gav 0,225 kWh (= 0,067 kWh/kW) idag till ett värde av ungefär lika många kronor. Men det var ändå lite fascinerande att solcellerna gav som mest 142 Watt under denna helmulna dag just innan det började regna redan på sen förmiddag, se diagrammet här nedan.  Variationerna runt kl. 10.00 berodde nog på att jag höll på med snösopningen då och att modulerna därmed var snötäckta i lite varierande grad eftersom jag var tvungen att skjutsa snön från den ena sidan till den andra.

Vi får hoppas på en fin och solig vinterdag snart som jämförelse!

Huum… Dagens regn övergick under kvällen till blötsnö och i skrivande stund (19:30) är det 1 cm blötsnö på solcellerna. Nåja, i morgon ska det bli plusgrader och då bör den smälta bort.

Solcellseffekt en mulen decemberdag, med regn. 2012-12-26.

Solcellseffekt en mulen decemberdag, med regn. 2012-12-26.

Efter snösväng på taket. 20121226.

Efter snösväng på taket. 20121226.

Investeringsstödet till solceller sänks till 35%

Enligt en pressrelease beslutade Näringsdepartementet idag att sänka investeringsstödet för solceller till 35%, från nuvarande 45%, från och med 1 februari 2013. Sänkningen var mindre än vad åtminstone jag förväntat mig.

En viktig fråga är också om man tänkt sig att behålla 35% under hela den kommande stödperioden 2013-2016. Det kan vara att man tänkt sig att procentsatsen ska vara lika under alla fyra åren och då kommer den i sådana fall att bli alltför hög under de kommande åren. Det rimliga vore att sänka procentsatsen varje år, på samma sätt som man i exempelvis Tyskland succesivt minskar stödet i form av inmatningstariffer, för att stimulera prissänkningar på solcellssystem.

Den sänkta procentsatsen innebär att marknaden för solcellsanläggningar som får investeringsstöd ökar från 128 miljoner år 2012 till 164 miljoner år 2013, givet att 60 miljoner per år, varav 2,5 miljoner för administrativa kostnader, funnits i regeringens budget för investeringsstöd under både 2012 och 2013.Om en sänkning gjorts till exempelvis 30% hade marknaden istället blivit 192 miljoner under 2013.

I pressreleasen anges att “För den som redan ansökt om stöd och slutfört sitt projekt före den 1 februari 2013 gäller de tidigare villkoren. Ansökningar som lämnats in men som Länsstyrelsen inte beslutat om ännu hanteras enligt den nya förordningen.”

Vad gäller takbeloppet för de stödberättigade kostnaderna och maxbeloppet per anläggning framgår det inte av pressreleasen. Återkommer till det när hela texten i förordningen blir tillgänglig.

Hur mycket solel blir det en mulen vinterdag?

Är solcellerna snötäckta blir solelproduktion i stort sett noll. Är snötäcket tunt kan lite av solinstrålningen gå igenom snötäcket men är snön för tjock blir solelproduktion noll.

Igår kväll när det var några tiondels grader över noll passade jag på att sopa av snön från solcellsmodulerna. Inte på grund av det är någon ekonomisk lönsamhet i detta utan därför att jag ville kunna jämföra med ett snötäckt system. Idag var det en gråmulen vinterdag hela dagen och det blev bara 0,188 kWh = 0,056 kWh/kW solelproduktion. Max effekt var 75 W och medeleffekt 42 W under de 4,5 timmar som det var någon solelproduktion, se diagrammet.

Förutom att solinstrålningen är mycket låg mulna decemberdagar blir effekten så låg att man får en låg verkningsgrad hos växelriktaren, se inlägget Verkningsgrad för växelriktaren beräknad från 5 mars 2011.

Under normalperioden 1961-1990 svarade december i genomsnitt för 0,7% av solinstrålningen enligt SMHI:s mätningar. Längre söderut i Sverige blir andelen lite högre. I Lund var det 1,0% under normalperioden 1961-1990. Man ska därför inte vara alltför ledsen om solcellsmodulerna varit snötäckta under december.

Effekt från solcellsystemet 2012-12-16, som var en helmulen vinterdag.

Effekt från solcellsystemet 2012-12-16, som var en helmulen vinterdag.

Ökar sol och vind kravet på reglerkraft?

På grund av den variabla produktionen av sol och vind hävdas ofta att om vi har mera sol- och vindkraft i vår elproduktion kommer vi också att behöva mera reglerkraft för att klara produktionsvariationerna och därmed kostsamma investeringar i reglerkraft. Stämmer det? Nej, inte under åtskilliga år framöver.

Professor Lennart Söder, KTH, har den 20 november i år publicerat rapporten ”På väg mot en elförsörjning baserad på enbart förnybar el i Sverige: En studie om behovet av reglerkraft. Version 1.0” som kastar välbehövligt ljus över denna fråga.

Söder konstaterar att ”Detta är en första upplaga där möjligheterna att integrera 45 TWh vindkraft och 10 TWh solkraft studeras. I rapporten visas att trots en mycket större andel variabel förnybar kraft så sker inga dramatiska förändringar av behovet av reglerkraft jämfört med idag, dvs kraftsystemets förmåga att följa med nettoförbrukningen från timme till timme”.  Under 2000-talet har Sveriges årliga elanvändning varit i genomsnitt 145 TWh/år. Vi kan alltså installera vind och sol motsvarande 38% av elanvändning utan någon drastisk ökning av reglerkraftbehovet.

Med tanke på att vi vid senaste årsskiftet hade installerat 15,8 MW solel i Sverige som antaget en genomsnittlig solelproduktion på 800-900 kWh/kW kan producera 13-14 GWh per år är vi väldigt, väldigt långt ifrån 10 TWh. Det är därför dags att stryka argumentet om ökat behov av reglerkraft i debatten om mera solel i Sverige under i vart fall tio år framöver.

Ett intressant faktum i sammanhanget är att vind och sol kompletterar varandra. Nedanstående diagram från rapporten ”Electricity production from solar and wind in Germany in 2012” från Fraunhofer ISE visar produktion av sol- och vindel per månad under 2012 i Tyskland. Diagrammet visar att det blåser mera på vintern och är soligare på sommaren.

Den installerade solcellseffekten i Tyskland är sedan augusti högre än den installerade vindkrafteffekten. Den 9 november hade man imponerande 31,769 GW solceller och 29,440 GW vindkraft installerat i Tyskland. I Sverige hänger vi nästan med vad gäller vind men är sorgligt efter Tyskland vad gäller solceller. I Tyskland har man installerat 386 W solceller per innevånare medan vi i Sverige ligger på 2 W per innevånare (antaget att vi har runt 20 MW installerat idag). Det kan bara bli bättre i Sverige…

PS. I en debattartikel i Ny Teknik 2013-06-10 tipsade Lennart Söder om den tyska studien “Features of an electricity supply system based on variable input” av Friedrich Wagner från 2012. Han gjorde slutsatsen att “Within the boundaries of this study, we find that RE can be integrated up to a share of about 40% of the annual demand with manageable consequences.” och Lennart Söder nämnde att det skulle motsvara 60 TWh sol- och vindkraft i Sverige om denna andel även skulle gälla i Sverige.

Se även Lennart Söders rapport “På väg mot en elförsörjning baserad på enbart förnybar el i Sverige” från 2013-10-21.

Elproduktion från sol och vind per månad 2012 i Tyskland. Källa: Fraunhofer ISE.

Elproduktion från sol och vind per månad 2012 i Tyskland. Källa: Fraunhofer ISE.

Nettodebitera mera

Naturskyddsföreningen har idag släppt en ny rapport som heter “Nettodebitera mera“. Man pläderar för införande av årsvis nettodebitering.

En flitigt använd referens är Elforsk rapport 10:93 ”Konsekvenser av avräkningsperiodens längd vid nettodebitering av solel”, författad 2010 av Andreas Molin, Joakim Widén, Bengt Stridh (projektledare) och Björn Karlsson. Kul att denna omfattande rapport kommer till användning. Vid utvärderingen av Elforsk SolEl-program för perioden 2008-2011 var det också en av de högst rankade rapporterna.

Händelsevis finns även en del referenser till denna blogg i Naturskyddsföreningens nya rapport.

Maria Lindén åker på en smal spolkant i övergången mellan nyare is (höger) och något äldre is (vänster). 2012-12-09.

Maria Lindén åker på en smal spolkant i övergången mellan nyare is (höger) och något äldre is (vänster). 2012-12-09.

Snökaos

Ett rejält snöfall har gjort att både solceller och solfångare nu är helt snötäckta på vårt tak. Åtminstone 5 cm snö är det på solcellerna, den mesta av snön har trots allt blåst av taket.

Visst ger snö ett bortfall av solelproduktion, men bara 5,9% av den årliga solinstrålningen i Stockholmstrakten infaller under november-februari. Det är alltså inte så mycket att hetsa upp sig över lite snö och det finns ingen större anledning att rengöra solcellsmodulerna från snö.

Man kan jämföra med att den årliga solinstrålningen varierar med ungefär ±10% mellan olika år enligt SMHI:s mätningar.

Fördelning av global solinstrålning under ett år i Stockholm under normalperioden 1961-1990. Enligt data från SMHI.

Fördelning av global solinstrålning under ett år i Stockholm under normalperioden 1961-1990. Enligt data från SMHI.

Behövs mer elproduktion i Sverige?

I dagens VLT fanns debattartikeln ”Vi behöver mer elproduktion och kärnkraft” skriven av Folkpartiets miljögrupp i Västerås. Orsaken till behovet anges vara att ”elkonsumtionen i världen har uppvisat en linjär stegvis ökning” och att 10 TWh el anges behövas när vi övergår till elbilar.

Låt oss först titta på Sveriges elanvändning. Diagrammen nedan visar Sveriges elanvändning under åren 1970-2011 enligt Energimyndighetens ”Energiläget i siffror 2012”. Man ser att elanvändningen efter 1990 ökat blygsamt i Sverige. Elanvändningen 2011 var låga 139,3 TWh (inklusive 10,2 TWh i överföringsförluster) vilket var 0,6 TWh mindre än 1990. Det finns variationer mellan åren på grund av industrins aktivitet och vädervariationer. Under perioden 1990-2011 har elanvändningen ökat med 3,8 TWh/år om man utgår från en rätlinjig elanvändning under dessa år (svart linje i det andra diagrammet), vilket ger en genomsnittlig ökning på blygsamma 0,18 TWh/år. Det var inte länge sedan vi läste att vindkraften under senaste året producerat 7 TWh, vilket mer än väl täcker den ökade genomsnittliga elanvändningen sedan 1990.

Det är också värt att notera att under alla månader från och med april 2011 till och med juli 2012 har vi haft en nettoexport av el från Sverige enligt statistik från Svenska Kraftnät. Statistiken är inte färdigställd för resten 2012 men jag antar att det varit nettoexport även under höstmånaderna. Under 2011 blev nettoexporten 7,2 TWh. Under januari-juli 2012 var nettoexporten 11,1 TWh vilket kan jämföras med 2,0 TWh nettoexport under samma period 2011. Under 2010 då elanvändningen var relativt höga 147,6 TWh hade vi däremot en nettoimport på 2,1 TWh. Det är ungefär lika mycket som den förväntade energibesparingen på 2 TWh när vi går över till LED-lampor istället för vanliga glödlampor, enligt Energimyndigheten. Under de senaste åren har vindkraftproduktionen ökat så mycket att vi under ett normalår kan förväntas oss en nettoexport av el från Sverige de kommande åren.

Hur är det då med de 10 TWh el som skulle behövas om alla bilar i Sverige var elbilar? Först borde man kanske fundera på vilken tidshorisont vi pratar om innan vi har nått dit. Det skulle ta i runda slängar 20 år att byta hela fordonsbeståndet om vi började idag med tanke på att medelåldern för svenska bilar är runt nio år. Men det stora skiftet till elbilar har inte börjat på allvar ännu och frågan är också om inte plug-in hybrider kommer att bli ett mellansteg. Såg i Volvo Life 2/2012 att en Volvo 60 plug-in hybrid kostar 569 000 kronor i grundutförandet, så det gäller att vara stadd i kassa.

Om vi skulle sätta solceller på en fjärdedel av de 400 km2 tak- och fasadytor som tar emot minst 70% av maximal solinstrålning skulle vi kunna producera ca 10-15 TWh solel per år och därmed på årsbasis kunna täcka det ökade elbehovet för det fall att alla bilar skulle vara elbilar någon gång i framtiden, som är längre än 20 år bort och som därmed ger oss tillräcklig tid att hinna bygga ut solelproduktionen.

Om vi i framtiden ska övergå till helt förnyelsebar elproduktion, dit kärnkraft inte räknas, är det snarare en annan än mera elproduktion vi behöver i Sverige och att vi dessutom satsar kraftfullt på energibesparingsåtgärder. Den bästa energin är trots allt den vi inte använder…

PS 2013-01-16. Enligt preliminär statistik från Svensk Energi för 2012 blev elanvändning 141,7 TWh och elproduktionen rekordhöga 161,3 TWh, vilket gav ett rekordstort exportöverskott på 19,3 TWh.

Elanvändning i Sverige 1970-2011. Data från Energiläget i siffror 2012, Energimyndigheten.

Elanvändning i Sverige 1970-2011. Data från Energiläget i siffror 2012, Energimyndigheten.

Elanvändning i Sverige 1990-2011. Data från Energiläget i siffror 2012, Energimyndigheten.

Elanvändning i Sverige 1990-2011. Data från Energiläget i siffror 2012, Energimyndigheten.

Klicka på diagrammen för att se dem i större storlek.