Bengts nya villablogg

Solceller på varje hus i framtiden

Bengts nya villablogg

Ny licentiatavhandling “Microclimate modelling for agrivoltaic systems”

Sebastian Zainali försvarade idag med bravur sin licentiatavhandling “Microclimate modelling for agrivoltaic systems” vid Mälardalens universitet, Västerås. Det är den första licentiatavhandlingen om agrivoltaics i Sverige.

Metod.

Beräkning av fördelning av PAR (Photosynthetically active radiation).

Slutsatser.

Från vänster Bengt Stridh (biträdande handledare), Sebastian Zainali och Pietro Campana (huvudhandledare).

Licentiatavhandling “Microclimate modelling for agrivoltaic systems” 15 mars

Sebastian Zainali försvarar sin licentiatavhandling “Microclimate modelling for agrivoltaic systems” kl. 09.00 fredag den 15 mars på Mälardalens universitet, Västerås, i sal Delta.

Kan även följas via Zoom. Se länk på MDU:s hemsida, där det även finns en länk till licentiatavhandlingen.

IEA PVPS Task 13 möte i Piteå – Dag 2

Idag var det andra dagen för IEA PVPS Task 13 (Reliability and Performance of Photovoltaic Systems) möte i Piteå med 40 deltagare från många olika länder.

Vi från Mälardalens universitet deltar i arbetspaketet ”agrivoltaics” där Max Trommsdorff, Fraunhofer ISE, och Pietro Campana, Mälardalens universitet är ledare.

Här nedan är dagens program och bilder från studiebesök vid solcellsinstallationen Solvåg i Piteå.

Subtask 3: Techno-Economic Key Performance Indicators

ST3.1 – Extreme weather and impact on PV performance KPIs

ST3.2 – Optimisation of KPIs for specific climatic or environmental conditions

ST3.3 – Impact of decisions in PV projects economic KPIs

ST3.4 – Mapping economic and reliability KPIs

 

ST 4 Planned Task 13 Workshops & Conferences in 2024 & 2025

Next Task 13 Meetings in 2024 and 2025

Presentation by the Swedish PVPS ExCo

Design, planning and O&M of PV plants in a snowy climate – Lilla Norrskenet

Field performance of PV plants in High Latitudes

Wrap-up & Closing

Social Event: Spark at the Piteå Ice Track

Social Event: Walk to Solvåg, Bifacial PV installation

Alexander Granlund, RISE, svensk samordnare för IEA PVPS Task 13 och Ulrike Jahn, ledare för IEA PVPS Task 13. Solvåg, Piteå. 2024-03-13.

Solvåg, Piteå. 2024-03-13.

 

IEA PVPS Task 13 möte i Piteå – Dag 1

Idag var första dagen för IEA PVPS Task 13 (Reliability and Performance of Photovoltaic Systems) möte i Piteå med 40 deltagare från många olika länder.

Vi från Mälardalens universitet deltar i arbetspaketet ”agrivoltaics” där Max Trommsdorff, Fraunhofer ISE, och Pietro Campana, Mälardalens universitet är ledare.

Här nedan är dagens program som sträckte sig från 08.30 till 18.00.

Program dag 1

Welcome by the host.

Introduction – Task 13 Matters.

Subtask 1: Reliability of novel PV materials, components and modules

ST1.1: Degradation modes in new PV cell and module technology.

ST1.1: Content overview of chapter 2.6 Embedment Degradation.

ST1.1: Progress on the perovskite reliability paper for chapter 3.

ST1.2 – Performance and Reliability of Second Life PV

ST1.3 – Impact of Testing Strategies including application specific load conditions.

ST1.4 – Reliability of PV+Storage

Subtask 2: Performance and Durability of PV Applications

ST2.1 – Floating PV

ST2.2 – Agrivoltaics

ST2.3 – Bifacial Tracking Systems

ST2.4 – Digital Integration and Digital Twinning

ST2.5 – Module Power Electronics Efficiency and Shading

Subtask 2 Deliverables

IEA PVPS Task 13 i Piteå. Start för dag 1.

 

IEA PVPS Task 13 möte i Piteå

I morgon börjar IEA PVPS Task 13 Reliability and Performance of Photovoltaic Systems ett internationellt möte i Piteå, med RISE som arrangör. Mötet pågår 2,5 dagar under tisdag-torsdag. Under torsdag-fredag blir det därefter 2024 High Latitude Photovoltaics Workshop.

Idag var det resdag och ankomst till Piteå. På kvällen åt vi som kommit middag och därefter gick vi till närmaste havsvik för att försöka se norrsken. Med sparkar tog vi oss i mörkret ut på en plogad isväg. Belöningen blev ett svagt diffust norrsken nära horisonten.

Från Sverige deltar i IEA PVPS Task 13 Reliability and Performance of Photovoltaic Systems Mälardalens universitet, RISE och Checkwatt med  finansiering från Energimyndigheten.

Evenemang Solen Runt – Agrivoltaics 5-6 mars i Skåne

Solar Region Skåne, Sustainable Business Hub och LRF Syd bjuder in till evenemangen

Solen Runt – Agrivoltaics 2: Markägare & lantbrukare satsar på solkraft den 5 mars i Norra Ugglarps bygdegård Genarp kl. 17.30 – 20.00.

Solen Runt – Agrivoltaics 3: Ekonomi & markarrende + studiebesök den 6 mars i Sjöbohem Hemvärnsgård, Sövdeborgsvägen 28B, Sövde kl. 09.30-14.00.

Vi kanske ses där!

Program 5 mars

Bengt Stridh & Sebastian Zainali, Mälardalens Universitet
Agrivoltaics – hur gör man och vilka erfarenheter finns idag?
Bengt Stridh & Sebastian Zainali, forskare vid Mälardalens Universitet och projektledare för en av Sveriges första Agrivoltaics-anläggningar kommer berätta om teknologin men också om deras första resultat och slutsatser i forskningsprojektet på Kärrbo prästgård utanför Västerås – hur fungerar egentligen allting och vad ska man tänka på ur ett tekniskt perspektiv om man som lantbrukare eller markägare vill satsa på solkraft?

Energi- och Klimatrådgivningen Skåne: Rådgivning & stöd kring energifrågor

Frågor, funderingar & diskussion

 

Program 6 mars

Bengt Stridh & Sebastian Zainali, Mälardalens Universitet:
Agrivoltaics – ekonomi & lönsamhet – hur bör man tänka?
Bengt Stridh & Sebastian Zainali, forskare vid Mälardalens Universitet och projektledare för en av Sveriges första Agrivoltaics-anläggningar kommer berätta om vilka lönsamhetsparametrar det finns kring solkraft och vad ska man ta hänsyn till om man vill satsa på Agrivoltaics om man som markägare och lantbrukare vill satsa på solen. Vad säger deras forskning och vilka slutsatser finns eventuellt i deras forskningsprojektet på Prästgård Kärrbo utanför Västerås ?

Erik Baeksted, Rabelöf Gods: Markägarens intressen & rättigheter
Erik, som är VD för Rabelöf Gods rådger och hjälper markägare och lantbrukare kring avtal för markarrende för sol- och vindkraft. Han kommer fokusera på 3 olika punkter i sitt föredrag. I anslutning finns det tillfälle att ställa frågor och även att få en enklare rådgivning och svar kring funderingar.

Erik kommer fokusera på:
– Vad ska man tänka på innan man skriver på ett arrendeavtal
– Vem arrenderar man till egentligen och vilka konsekvenser har det för markägaren/lantbrukaren?
– Vilka frågor bör branschen lyfta för att markägare/lantbrukare ska få bättre rådgivning kring dessa frågor?

Svea Solar – Rundvandring på Sparbanken Skånes Solcellspark utanför Sjöbo
OBS: studiebesöket är enbart öppet till målgruppen lantbrukare & markägare

Kombination av vall och solceller. Kärrbo prästgård, Västerås. 2021-06-02. 

Kärnkraft är inte den enda lösningen

Fick ett förslag att även publicera de inlägg jag gör i Vestmanlands Läns Tidning (VLT) på denna blogg, då det inte är alla som har VLT. Sagt och gjort. Här är det debattinlägg som var infört i VLT igår, den 21 februari. I nedanstående text har jag lagt till en del länkar (blå text), där några kan kräva inloggning till VLT:s e-tidning, i övrigt är texten densamma som i VLT.

Meningen är inte att här starta en debatt om kärnkraft eller inte. Men vi behöver tänka över hur regeringens ensidiga inriktning på framtida kärnkraft skjuter saker på framtiden och tar bort fokus från vad vi kan göra här och nu. Nuvarande politik går åt fel håll när det gäller hur vi ska uppnå våra uppsatta klimatmål. Symtomatiskt är exempelvis att Regeringens klimathandlingsplan saknar förslag för solkraft som jag skrev om 22 december. I ett debattinlägg i VLT den 1 februari skrev jag om att Sverige missar klimatmål för skogen, som handlar om skogens roll som kolsänka. Se även Tomas Ramberg: Kurvan ska dölja att dagspolitiken krockar med målen i DN den 20 februari.

Kärnkraft är inte den enda lösningen

Kärnkraftsvänner i olika inlägg på insändar- och debattsidan vill ha ny kärnkraft men försummar potentialen för alternativa lösningar. De utelämnar också att ny kärnkraft inte löser Sveriges elbehov eller klimatutmaningar under de närmaste tio åren, där energiomställningen till fossilfritt i dag går alldeles för långsamt, och att det skulle bli dyrt för oss skattebetalare.

Sveriges elanvändning kan i de högsta scenarierna fördubblas från 135 terawattimmar (TWh) 2023 till runt 270 TWh 2035 (”Myndighetsgemensam uppföljning av samhällets elektrifiering, Energimyndigheten 2023-12-15). Det beror framför allt på stål- och gruvindustrins omställning från kol och koks till vätgas, framställd genom elektrolys av vatten som kräver mycket el. Regeringen hoppas på ny kärnkraft till 2035, vilket är både optimistiskt och otillräckligt. Hur ska kärnkraftsvännerna producera de ytterligare 135 TWh som kan behövas till 2035?

Ny kärnkraft kostar runt 1 kr/kWh (SVT 2024-01-16), vilket är långt ifrån ”prisvärd elproduktion” som skrivs i ett inlägg. Ny kärnkraft är olönsam på kommersiell grund enligt Vattenfalls vd Anna Borg (Ekots lördagsintervju 2023-12-09) och förklarar varför industrin, som några efterlyser, inte självmant vill satsa på ny kärnkraft.

Kärnkraftsvännerna vill att ”staten” ska bidra till finansiering av ny kärnkraft, en omskrivning för att vi skattebetalare ska stå för de stora subventioner som skulle behövas. Före de tillfälligt höga priserna under 2021–2023 har årsmedel för elspotpriset varit över 50 öre/kilowattimme (kWh) under endast två år under 2000-talet. Om ny kärnkraft skulle få runt 50 öre/kWh i spotpris behöver den subventioneras med lika mycket.

Regeringen vill ha två kärnkraftsreaktorer på minst 2 500 megawatt totalt till 2035. Antaget 85 procent tillgänglighet ger det en årlig elproduktion på 18,6 TWh och att det skulle behövas en årlig subvention på 9,3 miljarder, vilket under livslängden blir hundratals miljarder i subventioner enbart för dessa två reaktorer.

Kärnkraft är verkligen inte ”den enda lösningen på våra framtida energibehov” som en insändarskribent tycker. Vår elproduktion består även av vattenkraft, vindkraft, kraftvärme och solkraft, där utbyggnaden av vind- och solkraft pågår för fullt. Vi är direkt sammankopplade med sex andra länder med vilka vi utbyter el i form av export och import. 2023 hade Sverige nettoimport under rekordlåga 90 timmar och nettoexport under rekordhöga 8 670 timmar (”Elstatistik” Svenska Kraftnät). Energieffektivisering behöver det satsas mycket mer på, liksom flexibilitet i elanvändningen.

Ytterligare vind- och solkraft kommer att ge mer variabel elproduktion men de kan också tillsammans med vattenkraft, batterilager (stationära och i fordon), vätgas (tillverkning och lagring) och värmepumpar bidra till en mycket högre flexibilitet i elproduktion och elanvändning än i dag.

Flexibiliteten ger möjlighet till ett robust, uthålligt och helt förnybart elsystem. Energieffektiviseringar och flexibilitet kan även bidra till att minska utbyggnadsbehovet av elnätet så att vi inte behöver spendera så mycket som 1 000 miljarder på utbyggnad av elnätet till 2045 som Energiföretagen förutspår (”Sveriges elbehov 2045”, februari 2023).

Agrivoltaics på Elmia Solar 13-15 februari

13-15 februari hålls mässan Elmia Solar i Jönköping. Mer än 120 utställare och det finns även ett seminarieprogram.

Vi på Mälardalens universitet som forskar inom agrivoltaics har en monter (A09:36) där du kan träffa Bengt Stridh, Pietro Campana, Sebastian Zainali, Silvia Ma Lu, Sultan Tekai, Sven Ruin och Tekai Eddine Khalil Zidane.

Tisdag 13 februari kl. 15.30-15.55 kan du lyssna på föredraget ” Agrivoltaics – Jordbruk och solenergi i samverkan” av Bengt Stridh på scenen i hall A.

Agrivoltaiska projekt vid Mälardalens universitet

Inom forskningsprofilen Framtidens energi har vi följande pågående eller avslutade projekt inom agrivoltaics. Läs mera om projekten genom att klicka på länkarna.

Ny pod från Svensk Solenergi

Svensk Solenergi har startat podden ”Heta S(t)olen”. Först ut var Marika Edoff, professor i fasta tillståndets elektronik med specialitet solceller vid Uppsala universitet. Marika är en ikon inom svensk solcellsforskning. Marika har jobbat med solcellsforskning under hela sitt yrkesverksamma liv. Hon var med och grundade företaget Solibro för tillverkning av solcellsmoduler baserade på tunnfilmsolceller av CIGS. Podden fick därmed ett rätt stort fokus på solcellsteknik.

Podden var trevlig att lyssna på. Intressant för min del då jag undervisat om solcellsteknik vid Mälardalens universitet, men aldrig forskat inom utveckling av själva solcellerna. Kanske lite avancerat för gemene man då man exempelvis behöver ha en hum om vad ett bandgap är och att solljuset består av fotoner för att förstå förklaringen av en solcells verkningsgrad. Å andra sidan kan man Googla fram betydelsen av ord som man inte är bekant med.  Hade kanske velat veta lite mer om vilka problem som behöver lösas för att tandemsolceller ska bli kommersiella och hur långt bort det kan vara med kommersiella tandemsolceller. Detta första avsnitt var 33 minuter, kanske lite långt för en pod.

Solelforskningscentrum Sverige

Vi fick också höra om kompetenscentret Solelforskningscentrum Sverige (SOLVE). Det har ett 50-tal partners och finansieras med en tredjedel vardera av Energimyndigheten (36,5 miljoner under fem år), näringsliv och akademi. Sex olika akademier eller forskningsinstitutet deltar (Uppsala universitet, Mälardalens universitet, Karlstads universitet, Sveriges Lantbruksuniversitet, Högskolan i Borlänge och RISE). SOLVE har sju olika forskningsteman. Målet är att 15 doktorander ska utbildas under de fem åren.

Solcellers verkningsgrad

Hur många försäljare av solceller förklarar för sina kunder hur en solcell fungerar fysikalist? Det är långt ifrån trivialt att förklara på ett enkelt och kortfattat sätt. I podden fick vi höra Marika förklara hur en solcell fungerar. Jag kunde hänga med, kanske beroende på att jag själv i forna kursen Solceller och solfångare på Mälardalens universitet försökt förklara detta för ingenjörsstudenter.

En halvledares bandgap är centralt när det gäller att förstå verkningsgraden för solceller. Likaså att solljuset har ett spektrum av många olika våglängder, omfattande ultraviolett, synligt och infrarött ljus. Om solljuset haft en enda våglängd hade man kunnat välja ett material med ett bandgap som motsvarande den våglängden och då skulle en solcell kunna fånga 100% av solljuset. Men med en solcell som har bara ett skikt är det omöjligt på grund av solljusets många våglängder. Solljusets fotoner med lägre energi än bandgapet kan inte utnyttjas och för fotoner med högre energi än bandgapet blir energiöverskottet värme.

Tandemsolceller

Ett sätt att förbättra verkningsgraden är att göra solceller med mer än ett skikt, så kallade tandemsolceller, som kan utnyttja en större andel av solljuset. Med tandemsolceller som Marika forskar på skulle man teoretiskt kunna höja verkningsgraden till över 40 % enligt Marika, jämfört med högst 33,7% för en solcell bestående av ett skikt. En teoretisk gräns på 46% anges för solceller med två skikt i den vetenskapliga artikeln Perovskite—a Perfect Top Cell for Tandem Devices to Break the S–Q Limit. Med en solcell bestående av oändligt antal lager är den teoretiska gränsen 68,7% verkningsgrad för normalt solljus som inte är koncentrerat på något sätt.

Perovskite

I Uppsala forskar man bland annat på solceller av perovskite, senaste årens solcellsraket, som skulle kunna bilda en tandemsolcell med kisel. Det finns idag ingen kommersiell tandemsolcell med perovskite. Om man hittar en perovskite som är tillräckligt stabil kan det gå fort för tandemsolceller att etablera sig, på motsvarande sätt som att monokristallina solceller med sin högre verkningsgrad tagit över från polykristallina solceller under de senaste fem åren.

Ser fram emot nästa avsnitt av podden ”Heta S(t)olen”.

Rekordår igen för solel 2023

3,2 TWh producerad solel i Sverige under 2023 enligt pressmeddelande från Energiföretagen på nyårsafton. Det är en fantastisk ökning med 1,2 TWh (60%) jämfört med 2022.

Den officiella statistiken för nätanslutna solcellsanläggningar från Energimyndigheten släpps 31 mars och först då får vi se hur många solcellsanläggningar som installerades  under 2023. Branschorganisationen Svensk Solenergi har förutspått runt 100 000 nya solcellsanläggningar under 2023. Också det en fantastisk siffra med tanke på att vi hade 147 960 anläggningar vid årets slut 2022.

Elanvändningen minskade under 2023

I pressmeddelandet från Energiföretagen framgår också att Sveriges elanvändning var 134,6 TWh under 2023. Lägre än under alla år utom 2014 under 2000-talet och i nivå med för drygt 35 år sedan. Det är 15,7 TWh lägre än toppåret 2001 då elanvändningen var 150,3 TWh.

Sveriges elanvändning och elproduktion enligt statistik från SCB för 2001-2022. Data från 2023 är enligt pressmeddelande från Energiföretagen 2023-12-31.

Minskningen i elanvändning sedan 2001 är mer än den el som skulle behövas om alla personbilar idag skulle vara elbilar. Körträckan för Sveriges personbilar var 6,5 miljarder mil under 2022 enligt Trafikanalys. Antaget att en elbil drar 2 kWh/mil blir det totalt 13 TWh om vi hade haft bara elbilar 2022.

Regeringen säger att “Sverige behöver därför planera för att kunna möta ett elbehov om minst 300 terawattimmar (TWh) år 2045.” Man kan undra om det är ett rimligt antagande för elbehovet 2045?

Spotpriser på el 2023

De svenska spotpriserna på el var i medel bland de lägsta i Europa under 2023 enligt Energy-Charts.

Medelspotpris för el i EU + Norge och Schweiz. Källa: Energy-Charts.

Spotpriserna på Nord Pool var dock i elområde SE3 och SE4 högre under 2023 än medelpriset än under åren 2000-2022, då det endast var under 2010 som spotpriset i medel var högre än 50 öre/kWh. Lägg också märke till att så sent som 2020 var spotpriset 15-27 öre/kWh i de olika elområdena.

Årsmedel för spotpris i Sverige hos Nord Pool.

Export och import av el 2023

Den svenska elexporten var i Europa den högsta efter Frankrike under 2023 enligt Energy-Charts.

Till och med november hade Sverige nettoimport av el under endast 40 timmar under 2023 enligt Svenska Kraftnäts elstatistik. Data finns inte hos Svenska Kraftnät för december ännu. Kanske blev det rekordlågt antal timmar med nettoimport 2023, lägre än 190 timmar under 2022 enligt data från Svenska Kraftnäts elstatistik? Om inte rekord blev det i alla fall ett år med bland det lägsta antal timmar med nettoimport av el till Sverige under i vart fall de senaste 50 åren.

Import och export av el i EU plus Norge och Schweiz. Källa: Energy-Charts.