Solenergirådgivning Skissestudie solcelleanlegg for Husnes Flerbrukshall

Transkript

1 RAPPORT Solenergirådgivning Skissestudie solcelleanlegg for Husnes Flerbrukshall OPPDRAGSGIVER LINK Arkitektur AS / Kvinnherad Kommune EMNE Evaluering av solenergiressurser DATO / REVISJON: DOKUMENTKODE: RIEn-RAP-001

2 Denne rapporten er utarbeidet av Multiconsult i egen regi eller på oppdrag fra kunde. Kundens rettigheter til rapporten er regulert i oppdragsavtalen. Tredjepart har ikke rett til å anvende rapporten eller deler av denne uten Multiconsults skriftlige samtykke. Multiconsult har intet ansvar dersom rapporten eller deler av denne brukes til andre formål, på annen måte eller av andre enn det Multiconsult skriftlig har avtalt eller samtykket til. Deler av rapportens innhold er i tillegg beskyttet av opphavsrett. Kopiering, distribusjon, endring, bearbeidelse eller annen bruk av rapporten kan ikke skje uten avtale med Multiconsult eller eventuell annen opphavsrettshaver RIEn-RAP / revisjon 0 Side 2 av 23

3 RAPPORT OPPDRAG Skissestudie solcelleanlegg for Husnes Flerbrukshall DOKUMENTKODE RIEn-RAP-001 EMNE TILGJENGELIGHET Åpen OPPDRAGSGIVER LINK Arkitektur AS OPPDRAGSLEDER Tomasz Pikora KONTAKTPERSON Hallgeir Halland UTARBEIDET AV Per Lindberg KOORDINATER 59 51'14.4"N 05 44'31.9"Ø ANSVARLIG ENHET 1083 Solenergi GNR./BNR. 145/20 SAMMENDRAG Husnes flerbrukshall er en godt egnet lokasjon for installasjon av et solcellesystem. Den store takflaten rommer et solcellesystem på 250 kwp, eller mer. Takets utforming legger til rette for at installasjonen kan bli kostnadseffektiv. De lokale solenergiresursene er tilstrekkelig store for at solcellesystemet skal ha en god ytelse. Det er gjennomført simuleringer for to ulike konfigurasjoner av solcellepaneler. Et system der hvor solcellepanelene er orientert rett sør, med en helling på 10 grader, og et annet system hvor solcellepanelene er orientert øst/vest. Også i Øst/vest konfigureringen har solcellepanelene en helling på 10 grader. Det sør konfigurerte solcellesystemet har en nominell ytelse på 890 kwh/(kwp år). Det øst/vest -vendte solcellesystemet har en nominell ytelse på 814 kwh/(kwp år). Nedbetalingstiden er estimert til 25 respektive 23 år for øst/vest, respektive sør orientert solcellesystem. Rapport Per Lindberg Leif Skorge Tomasz Pikora REV. DATO BESKRIVELSE UTARBEIDET AV KONTROLLERT AV GODKJENT AV MULTICONSULT Nedre Skøyen vei 2 Postboks 265 Skøyen, 0213 Oslo Tlf NO MVA

4 1 Introduksjon INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Introduksjon Om lokasjonen Bakgrunn for vurderinger... 5 Simuleringer Simulerte varianter... 6 Resultater fra simuleringer Produksjonsprofiler Lønnsomhet Kostnader Nåverdi LCOE Inntjeningstid Lønnsomhetsvurderinger Veien videre Vurderinger Forberedelser Hente inn tilbud Overtakelse Drift Konklusjon Vedlegg Definisjon av nøkkblbegreper Lokale solressurser Klimadata Nettilkoblede solcelleanlegg Marked Kostnadsnivå - standardanlegg Plusskundeordningen leveranse av kraft tilbake på nettet Støtteordninger som kan undersøkes om er aktuelle for anlegget kan være: Vurdering av kapasitet og ytelse Helningsvinkel og azimut Utstyr Solcellepaneler Vekselretter Montasjesystem på flatt tak Simulering Tap Parameter brukt til utregning av LCOE og nåverdi RIEn-RAP / revisjon 0 Side 4 av 23

5 1 Introduksjon 1 Introduksjon Denne rapporten gir en kort, generell, introduksjon til solcellesystemer. Spesiell vekt legges på hvordan solcellesystemer skal driftes og hvilket utstyr solcellesystemer består av. Solcellebransjen er i rivende utvikling. Dermed opplyses det om hvilke trender som er viktige å orientere seg om ved anskaffelse av et solcellesystem. Det blir også gitt eksempler på lignende installasjoner i Norge. De lokale solinnstrålingsressursene vurderes. Taket over hovedbygningen er uten tvil den største resursen av solenergi. Fasadene på bygget er dermed vurdert som uegnede. To ulike konfigureringer er vurdert; sørvendte paneler eller øst/vest konfigurerte paneler. Fordelene og ulempen ved disse konfigureringene drøftes. Building integrated photovoltaics (BIPV) vurderes som svært kostnadsdrivende, og uegnet for dette prosjekt. Dermed er ikke videre studier på BIPV gjennomført. Resultatene fra simuleringene gir føringer for hvilke typer elektriske tap som dominerer. Det gis også føringer på hvordan denne informasjonen kan brukes til å vurdere nedbetalingstid. 1.1 Om lokasjonen Beskriv byggene/lokasjonen. Siden bygget er prosjekteringsfasen kan taktekking, isolasjon, bæreevne og føringsveier planlegges med tanke på et kommende solcellesystem. I tillegg er solcellepanelenes levetid omtrent det samme som for taktekkingen. I kombinasjon med gode lokale solenergiresurser gir dette et godt utgangspunkt for installasjon av et solcellesystem. Utformingen på taket på Husnes flerbrukshall legger til rette for en rask og kostnadseffektiv installasjon. Så vidt som er kjent, er det ikke planlagt noe nye høye bygg eller beplanting av trær som kan tenkes skygge taket. Det forutsettes at bygget prosjekters med 400 V TN nett. Det er avsevært billigere å installere 400 V TN solcellesystemer, sammenlignet med 230 V IT. Noe tap grunnet skygning fra terrenget må påberegnes. På denne lokasjonen forsvinner kun 1.8 % fra skygning fra terrenget. 1.2 Bakgrunn for vurderinger Det foreligger noen små usikkerheter i resultatene som presenteres. Siden bygget ikke er ferdigstilt og konfigurering av solcellesystem ikke er valgt råder noe usikkerhet i forhold til hvor mye strøm som kommer produseres. De største usikkerhetene er knyttet til konfigurering. Solcellepanelene kan enten monteres med en liten helling, rett sør, slik som bakkemonterte solkraftverk, eller i øst/vest (ØV) konfigurering. Det sistnevnt er den vanligste formen av installasjon i Norge i dag. I ØV konfigurering sitter panelene montert to og to, hvor den ene vender mot øst og den mot vest. Panelene har gjerne en helling på omtrent 10 grader, for at regnvann og smuss skal renne av. ØV konfigurering gjør så at panelene kan pakkes tettere, uten å skygge hverandre, men sør-konfigurerte solcellesystemer har høyere ytelse per installert effekt. For å ta høyde for begge eventualiteter inkluderes simuleringer fra begge typer konfigureringer. Nedbetalingstiden er avhengig av flere ulike faktorer. Internrenten er ofte en svært utslagsgivende faktor. I tillegg er det vanskelig å forutsi investeringskostnaden. Strømprisen og prisen for grønne sertifikater innvirker også nedbetalingstiden, og det har vist seg svært vanskelig å forutsi både strømpris og sertifikatpris RIEn-RAP / revisjon 0 Side 5 av 23

6 1 Introduksjon I denne analysen er NASA SSE brukt som solinnstrålingsgrunnlag. NASA SSE er forholdsvis treffsikker, men utgjør likevel et lite usikkerhetsmoment. Tidligere studier viser at avviket mellom målt og database-verdier er så mye som ~10 % Simuleringer Programvaren PVsyst (versjon 6.4.3) har blitt brukt for å estimere solkraftproduksjonen. PVsyst har en stor database med eksisterende PV-komponenter til bruk i simuleringen og avanserte funksjoner for simulering av alle tap som måtte oppstå i et solkraftverk. Det er benyttet klimadata fra Nasa SSE som forklart i vedlegg 1. Monokrystallinske solcellepaneler fra Axitec er brukt i simuleringene. Grunnen til at disse er valgt er fordi at den internasjonale trenden går mot mer bruk av høyeffektive monokrystallinske solcellepaneler. Ved innhenting av tilbud bør multi- og tynnfilm solcellepaneler også vurderes. Vanlige strengvekselrettere er brukt i simuleringene. De er konfigurert til en virkningsgrad på <97 %. Figure 1. Skyggebildet fra terrenget rundt Husnes flerbrukshall er inkludert i simuleringene. Tapet grunnet terrenget er 1.8 %. Terrenget rundt Husnes flerbrukshall skygger solcellesystemet noe. Skyggene fra åsene resulterer i 1,7 % tap for S-konfigurert solcellesystem og 1.8 % for ØV konfigurert solcellesystem, Figure Simulerte varianter Som presentert i seksjon 5 er to konfigureringer brukt; ØV og S, Figure 1. 1 Grini, Kvalitetskontroll av global solinnstråling ved fire stasjoner på Østlandet RIEn-RAP / revisjon 0 Side 6 av 23

7 1 Introduksjon Figure 2. S (venstre) og ØV (høyer) konfigureringer. Begge løsninger har 10 helling, for å sørge for at regnvann renner av. De S-konfigurerte solcellepaneler har en CC avstand på 1.5 m, hvilket gir 1.1 % tap grunnet skygging fra raden foran. Det er lagt gågater mellom hver 7:e rad med solcellepaneler. Dette er selvfølgelig ikke et krav. I tillegg er det tatt høyde for gågater etter hver 14:e solcellepanel. ØV konfigureringen er lagt med 4 doble rader panneler, og 14 paneler lange rader. Denne oppdelingen er heller ikke et krav, men det bør være noe plass på taket for tilkomst, beroende på montasjesystemløsning. 1.5 Resultater fra simuleringer ØV S % ØV mer enn S Årlig produksjon [kwh/år] % Spesifikk ytelse [kwh/kwp år] % Nominell effekt [kwp] % Antall paneler [#] % Tabell XXXX viser at solcellesystemet som er ØV konfigurert produserer 22 % mer strøm per år enn S konfigurert solcellesystem. Ytelsen til ØV konfigurert solcellesystem er kun 9 % lavere enn S, men ØV solcellesystemet er 34 % større. Kjernen i denne analysen er at ØV gir større solcellesystemer (flere paneler per tak), men at de yter noe dårligere Produksjonsprofiler All solstråling som når en 1 m 2 stor horisontal flate, hver måned i løpet av et gjennomsnittsår er vist i Figure RIEn-RAP / revisjon 0 Side 7 av 23

8 kwh/måned kwh/(m 2 måned) Skissestudie solcelleanlegg for Husnes Flerbrukshall 1 Introduksjon Horisontal global solinnstråling jan feb mar apr mai jun jul aug sep okt nov des Figure 3. Lokale solenergiresurser, presentert som kwh/(m 2 måned). Summen av global horisontal solinnstråling er 976 kwh/(m 2 år). Til sammenligning er summen av global horisontal solinnstråling i Oslo 1005 kwh/(m 2 år). I tillegg utgjør 976 kwh/(m 2 år) 78 % av global horisontal solinnstråling i Genève. Det kan dermed argumenteres for at det er gode lokale ressurser. Figure 4 viser strømproduksjon per måned fra de to ulike konfigurasjonene Sum of ØV Sum of S Figure 4. Strømproduksjon per måned. Det større, ØV, solcellesystemet produserer mer strøm, alle måneder i året, men er som sagt 34 % større. Figure 5 viser time-for-time strømproduksjon for de to ulike konfigurasjonene. Legg spesielt merke til at begge konfigureringene produserer mer enn 100 kw flere av årets dager. Maksimalt tillatt effekt, matet ut på nettet er 100 kw. Dermed må tiltak gjennomføres for å garantere at solcellesystemet aldri mater mer enn 100 kw ut på nettet RIEn-RAP / revisjon 0 Side 8 av 23

9 kw kw Skissestudie solcelleanlegg for Husnes Flerbrukshall 2 Lønnsomhet Sum of ØV Sum of S Figure 5. Time-for-time strømproduksjon. Figure 6 viser strømproduksjon time-for-time den 16, 17 og 18 mai Sum of ØV Sum of S Figure 6. Strømproduksjon (kw) tre dager i en gjennomstilig mai Denne grafen illustrer at strømproduksjonen bør kobles til en last som kan forbruke strømproduksjonen, hvilket er viktig for å få god økonomi i solcellesystemet. I det minste bør lastene redusere maksimalt utmatet effekt til under 100 kw. 2 Lønnsomhet Det er kun gjennomført estimater for lønnsomhetsvurderinger. Multiconsult gjennomfører gjerne en mer detaljert analyse, hvis det er av interesse. 2.1 Kostnader Det er forutsatt kostnader som for dagens marked (eks mva.), og dersom anlegget bygges et år fra nå vil investeringskostnadene med stor sannsynlighet være lavere. En skal imidlertid være oppmerksom RIEn-RAP / revisjon 0 Side 9 av 23

10 2 Lønnsomhet på at kostnadsreduksjonen for anlegg på bygninger ikke er like rask som for bakkemonterte solcellesystemer. Sammenlignet med andre land som Sverige, Danmark og Tyskland ligger prisene i Norge på et høyt nivå. Driftskostnader for solcelleanlegg er svært lave. I praksis innebærer drift av solcelleanlegget en daglig sjekk av at anlegget leverer kraft ut på nettet via webportal eller app på telefonen og en årlig eller halvårlig befaring. Modulene monteres i en vinkel min 10 grader for at regn skal vaske vekk mesteparten av skitten som måtte legge seg på modulene. Over flere år kan det imidlertid akkumulere seg smuss ved overgangen mellom glass og ramme og en enkel visuell inspeksjon vil avgjøre om det er nødvendig med vask. Det er også fornuftig å ta høyde for at vekselretteren må byttes en gang i løpet av anleggets levetid. I de økonomiske beregningene legges denne kostnaden til det tolvte driftsåret. Andre driftsutgifter vil være knyttet til finansiering, regnskapsføring og eventuelle forsikringer. Parameterne brukt til utregningene i dette kapitelet er presentert i sist i vedleggene. 2.2 Nåverdi Netto nåverdimetoden er ofte den beste måten å evaluere lønnsomheten til et solcellesystem. Netto nåverdien regnes som summen av kontantstrømmene (spart kostnad på redusert strømkjøp og inntjening fra salg av sertifikater) til og med 25 år, diskontert ved et gitt avkastningskrav på 2.5 %: CF +, ( ) hvor CF er investeringskostnaden, CF er kontantstrømmen i termin t, n er levetiden og i er avkastningskravet. Et grovt estimat for netto nåverdien til de to variantene er: ØV: kr S: kr 2.3 LCOE LCOE er et mål på strømprisen hvor den diskonterte summen av alle kostnader, knyttet til installasjon og drift er delt på den diskonterte summen av elektrisk energiproduksjon i løpet av kraftverkets levetid. Følgende funksjon beskriver LCOE: ( ) ( ) hvor I er investeringskostnaden ( kr/kwp), i er termin (år), L er levetiden til solcellesystemet (25 år) og Ci er kostnadene i termin i. kwhi er strømproduksjonen i termin i. Det er tatt høyde for degraderingen av solcellesystemet (0.4 % per år). LCOE er: ØV: 0.71 kr/kwh S: 0.66 kr/kwh LCOE er lavere for det sør-konfigurerte solcellesystemet, siden det har høyere spesifikk ytelse. 2.4 Inntjeningstid Tiden det tar for et solcellesystem for å tjene inn den opprinnelige investeringen er avhengig av flere parameter. I denne analysen har den diskonterte «payback metoden» blitt brukt, som er beskrevet av følgende funksjon:, RIEn-RAP / revisjon 0 Side 10 av 23

11 3 Veien videre I+, ( ) = 0 hvor I er investeringskostnaden ( kr/kwp), T er den tid det tar for summen å bli lik null, og dermed spart/tjent inn investeringen. p er diskonteringsrenten (2,5 %). Ci er cash flow i termin i. Ci består av vedlikeholdskostnader (satt til 0), salg av el sertifikater, salg av strøm, besparinger i strømutgifter og ett vekselretterbytte etter 12.5 år. Strømproduksjonen er generert ved PVsyst simuleringer. Solcellesystemets degradering med tid (0.4 % per år) er inkludert. Dette innebærer at hvis strømprisen går opp blir inntjeningstid kortere. Hvis renter øker, øker også inntjeningstiden, mv. Inntjeningstiden ved de gitte betingelsene er: ØV: 25 år S: 23 år 2.5 Lønnsomhetsvurderinger Den lange levetiden til et solcelleanlegg gjør lønnsomheten vanskelig å fastslå, særlig med tanke på spotpriser på strøm og et kraftmarked i endring, noe som vil påvirke nettleie og andre avgifter i fremtiden. Priser i fremtiden er basert på scenarioer Statnett har utarbeidet som tar hensyn til bl.a.: brennstoffpriser, C02-prising og andre miljømål, nedleggelse av kjernekraft og kullkraft samt utviklingen av strømforbindelser mellom europeiske regioner, Figure 7. Nettleie forventes også å øke i årene fremover, og at den vil basere seg mer på effekt enn energiuttak. Figure 7 Kilde: Statnett - Kraftsystemet i Norge og Europa mot 2035, figur: Accenture/WWF 3 Veien videre Arbeidet som er gjort frem til nå representerer skissefasen i en prosess som leder frem til et ferdig installert solcelleanlegg på Husnes Flerbrukshall, Error! Reference source not found RIEn-RAP / revisjon 0 Side 11 av 23

12 3 Veien videre Figure 8. Typisk prosessbeskrivelse for videre fremdrift fra skissefase frem til realisering og drift av et solcelleanlegg. Det neste trinnet for Oppdragsgiveren i prosessen er å gjøre en vurdering av beslutningsgrunnlaget i denne rapporten og evt. ytre ønsker om alternative vurderinger i forhold til konfigurasjon og systemalternativer. Etter som en beregningsmodell allerede er etablert vil Multiconsult raskt kunne svare på konsekvensene av designendringer. Dette tas så med inn i en beslutningsprosess for om man ønsker å realisere anlegget og hvilket alternativ som er best, Error! Reference source not found Vurderinger Det ligger til rette for flere forskjellig optimaliseringsmuligheter ved lokasjonen, hvilket kan vurderes fra ulike perspektiv, for eksempel kan solcellesystemet optimalisere for maksimal strømproduksjon per areal, eller per installert effekt. 3.2 Forberedelser Multiconsult bistår gjerne med å lage en kravspesifikasjon til prosjekteringsansvarlig. Ved å vurdere noen forholdsvis små premisser ved et tidlig stadium kan prosessen effektiviseres og prisbildet bedres. Typiske premisser er at taket må dimensjoneres for å tåle den ekstra medførte lasten til solcellesystemet. Et grovt estimat er at solcellesystemet belaster taket med 0.5 kn/m2 i randsonene rundt feltene med solcellepaneler. I tillegg fokuseres snølasten på taket via skinnesystemet som solcellepanelene er monterte på. Det bør undersøkes hvor tilkoblingspunkten(e) er ved lokasjonen. For eksempel om det finnes en underfordelere som kan benyttes, eller om kablene må trekkes hele veien til hovedinntaket. Kabeltrekking fra solcellesystem til tilkoblingspunkt er en fordyrende faktor. Det bør også legges til rette for føring av datakabel fra webtilkoblingspunktet til vekselretteren RIEn-RAP / revisjon 0 Side 12 av 23

13 4 Konklusjon 3.3 Hente inn tilbud Multiconsult har god innsikt i den gitte lokasjonen og står i sterk posisjon til å lage et godt anbudsunderlag. Multiconsult bistår også gjerne med å vurdere de innkomne tilbudene. Basert på kravspesifikasjonen må systemtilbyderen gi et endelig pristilbud for investeringen. Basert på denne prisen må det tas en endelig beslutning om bygging. Prosjektledelsen frem til dette punktet gjøres av oppdragsgiveren, men Multiconsult kan også tilby prosjektledelse dersom det er ønskelig. 3.4 Overtakelse 3.5 Drift I Byggefasen bør systemleverandøren ha hovedansvaret for byggeledelsen, mens Multiconsult kan bistå med kvalitetssikring og oppfølging. Etter at systemleverandøren anser seg ferdig med leveransen gjennomføres normalt en teknisk overtagelse av anlegget. Dette innebærer en mekanisk test og driftstest og dersom det er mangler ved leveransen vil det bli utarbeidet en liste med utbedringer som skal gjennomføres før anlegget godkjennes som levert. Etter at anlegget er overlevert går det over i driftsfasen hvor eier har ansvaret for driften av anlegget. Et solcellesystem trenger minimalt med drift og vedlikehold, hvis det er levert etter gjeldende normer og krav. Et viktig krav er at det etableres internettilkobling til vekselretteren. Dermed kan en ansvarsperson varles via epost eller sms hvis solcellesystemet ikke fungerer optimalt. I tillegg bør solcellesystemet befares i henhold til leverandørens anbefalinger. I reglen innebærer det en eller to turer på taket i løpet av året, for å sikre at ting ikke ligger på solcellepanelene, slik som døde fugler, baller, grener mm. I Norge bør normalt ikke solcellepaneler vaskes siden regn skyller vekk den meste smuss som samles på panelene. Det bør heller ikke måkes snø, siden det innebærer en ekstra HMS risiko, i tillegg til risiko for å skade solcellepanelene. I tillegg er det ikke mye solinnstråling i løpet av vinteren. Det er i simuleringene tatt høyde for skygge fra støv og snø. 4 Konklusjon Lokasjonen er godt egnet for installasjon av et solcellesystem. Størrelsen til solcellesystemet kan være så stor som, men ikke begrenset til, 250 kwp. 250 kwp tilsvarer omtrent 900 solcellepaneler. Nominell ytelse til solcellesystemene er 890 og 814 kwh/(kwp år) for sør og øst/vest konfigureringene. Årlig strømproduksjon er og kwh for sør, respektive øst/vest konfigureringene. Et konkurransedyktig pris for denne lokasjonen er kr/kwp. Byggets utforming og at prosessen planlegges ved prosjektering av bygget bidrar til et konkurransedyktig investeringspris. Nedbetalingstiden (23-25 år), LCOE ( kr/kwh) og nåverdi er skissert i kapitelet om lønnsomhet. Det poengteres at dette kun er estimater som avhenger av teknisk løsning, investeringspris, fremtidig strømpris, rente mm RIEn-RAP / revisjon 0 Side 13 av 23

14 1 Vedlegg 1 Vedlegg 1.1 Definisjon av nøkkblbegreper STC (Standard Test Conditions) - Solinnstråling på 1000 W/m2, 25 C og atmosfæriske forhold definert som AM 1.5. Dette er standard internasjonale testbetingelser (STC) for solkraftanlegg. Effekten som måles under disse betingelsene angis med enheten kwp (se nedenfor). Merkeeffekt, kwp (kilowatt peak) - Ettersom kraftproduksjonen for en solcelle varierer med innstrålt solenergi, temperatur og strålingsspektrum, har man definert en standard målemetode for effekten til solceller. En kwp er altså et mål på solcellepanelets ytelse under STC (standard testbetingelser). Et anlegg som leverer 20 kw under STC har altså en installert effekt på 20 kwp. Spesifikk ytelse, kwh/(kwp år) Spesifikk ytelse angir normalisert strømproduksjonen (kwh); strømproduksjon delt på merkeeffekt. I Norge vil verdiene for spesifikk ytelse ligge i området kwh/kwp,år, avhengig av lokalisering og design. Spesifikk ytelse er analogt med begrepet «driftstimer» som brukes innenfor blant annet vindkraft og vannkraft (total årsproduksjon dividert på effekt). Ytelsesfaktor (Performance Ratio, PR) - Representerer forholdet mellom den effektive produksjonen og energien som ville bli produsert ved et "perfekt" system. Ytelsesfaktoren inkluderer tap som forårsakes av skygge, refleksjon, panelkvalitet, kvalitetsforskjeller mellom enkeltpaneler (mismatch), ledninger, osv. I motsetning til "spesifikk ytelse", som er direkte avhengig av innstrålingsforhold og orientering, er ytelsesfaktoren et nøkkeltall som gjør det mulig til en viss grad, å sammenligne systemer i forskjellig klima, men den påvirkes av temperatur. PR-verdien vil derfor være noe høyere i Norge enn i varmere land, og normalt oppnås verdier opp mot og over 80%, noe avhengig av hvilken type anlegg det er. 1.2 Lokale solressurser Klimadata Kraftproduksjonen til et solcelleanlegg er svært avhengig av lokal solinnstråling og vinkelen mellom panelene og sola, etter som høyere strålingsintensitet gir høyere kraftproduksjon. Temperatur og vind har også en viktig innflytelse på anleggets ytelse. Ved lavere temperaturer stiger virkningsgraden til solcellene og vind bidrar med nedkjøling av varme solceller. Figure 9 Solinnstråling i Norge i henholdsvis januar og juli. Kilde: / Endre Barstad Solenergiressursene i Norge er dessverre ikke kartlagt med like stor nøyaktighet som for nedbør og vind. Årlig solinnstråling kan variere så mye som % fra gjennomsnittsverdien for enkelte år og derfor benyttes klimadata målt over flere år som grunnlag for produksjonsberegningene, såkalte RIEn-RAP / revisjon 0 Side 14 av 23

15 2 Nettilkoblede solcelleanlegg normalår. Kvaliteten på målingene som ligger til grunn for klimadatabasene som er tilgjengelig for Norge er variabel og de fleste klimadatabaser har ikke høy nok oppløsning til å inkludere spesielle klimafenomen som for eksempel værskillet mellom Øst- og Vest-Norge. 2 Nettilkoblede solcelleanlegg 2.1 Marked I 2016 ble det bygget ca. 77 GWp med solcelleanlegg globalt. Estimatene for 2017 er 95 GWp, Figure 10. Mesteparten av denne kapasiteten ble tilkoblet nettet. Figure 10. Kilde Report IEA PVPS T1-31:2017. Årlig, global installert effekt. På det internasjonale markedet øker solenergi investeringene fortsatt, hvilket driver prisene raskt ned. Den akkumulerte kapasiteten i Norge øker også raskere for hvert år som går. Det er dermed god grunn til å forvente synkende priser, også på det norske markedet. Frem til 2013 ble det stort sett kun installert solceller i frittstående anlegg som hytter og fyrlykter i Norge. I 2014 og 2015 vokste markedet markant og det ble installert totalt 2,45 MWp solceller i Norge i mer enn 3 ganger volumet i I 2016 ble det installert 11,4 MWp, hvilket tilsvarer 18 ganger mer installert effekt enn i Økningen kommer først og fremst systemer tilknyttet nettet. Den sterke veksten skyldes hovedsakelig høye miljømål knyttet til store signalbygg, men også reduserte priser bidro til økningen hadde en beskjeden vekst i nettilknyttede systemer i forhold til 2014, som kan delvis forklares med lav strømpris, lavt og fragmentert støttesystem, og stor usikkerhet om regelverket i Plusskundeordningen og Elsertifikatsystemet, Figure RIEn-RAP / revisjon 0 Side 15 av 23

16 [kwp] Skissestudie solcelleanlegg for Husnes Flerbrukshall 2 Nettilkoblede solcelleanlegg Annual sales and PV-installations in Norway Grid-connected Stand-alone non-domestic 4000 Stand-alone domestic Figure 11. Årlig installert kapasitet i Norge. 2.2 Kostnadsnivå - standardanlegg Kostnadsbildet beveger seg svært raskt i solcellebransjen. Siden 2008 har eksempelvis systemkostnadene for typiske hjemme solcellesystemer gått ned med nesten 70% i England. Kostnadene har flatet litt ut nå, men tendensen er fortsatt nedadgående. Prisutviklingen i England og Norge er gitt som et eksempel nedenfor. Figure 12. Systemkostnad /kwp for solcellesystemer for privatmarkedet i England RIEn-RAP / revisjon 0 Side 16 av 23

17 kr/wp eks.mva Skissestudie solcelleanlegg for Husnes Flerbrukshall 2 Nettilkoblede solcelleanlegg 60 Systemprisutvikling PV-anlegg næringsbygg ( kwp) Low High Average Figure 13. Systemprisutvikling for næringsbygg i Norge i perioden Det norske markedet for solceller er foreløpig litt umodent med relativt få aktører og lavt volum. Prisene ligger derfor over det som kan forventes i England, men også her er trenden nedadgående, slik som vist i Figure 13Error! Reference source not found.. Figuren viser også at det er relativt store forskjeller i pris for de forskjellige anleggene, og dette skyldes både variasjoner i teknologi og hvor krevende det er å montere anleggene på forskjellige typer tak. Størrelsen på anleggene har også innflytelse på systemprisen og generelt er større anlegg billigere enn små anlegg. Prisene i figuren ovenfor gjelder for anlegg i størrelsesorden kwp. Solcelleanlegget ved Husnes flerbrukshall er som sagt større enn 100 kwp. I 2016 er det registrert flere nye selskaper som leverer solcelleanlegg i Norge og det er samtidig også antydning til fortsatt sterk vekst. Det kan bety økt konkurranse og reduserte priser, men samtidig trekker en svakere kronekurs i motsatt retning. Usikkerheten i kostnadsoverslaget kan derfor først elimineres i det øyeblikket man sitter med en kjøpskontrakt. 2.3 Plusskundeordningen leveranse av kraft tilbake på nettet For å få lov til å levere elektrisitet ut på nettet må man i Norge vanligvis ha konsesjon, men små produksjonsanlegg slik som det her er snakk om trenger ikke konsesjon. Den lokale netteieren må imidlertid godkjenne størrelsen på innmatingen og innmatingspunktet, og de netteieren har noen tekniske krav som skal oppfylles for å få lov til å knytte seg til nettet. Det bør også inngås en avtale om kjøp og salg av elektrisitet med netteier. Normalt må kraftprodusenter inngå en balanseavtale med Statnett for å få tilgang til å handle i engrosmarkedet for elkraft. Denne avtalen må i prinsippet inngås uavhengig av størrelse på kraftanlegget. Videre skal forskriften om økonomisk og teknisk rapportering, inntektsramme for nettvirksomhet og tariffer (kontrollforskriften) følges. Dette innebærer en utgift til det lokale nettselskapet som skal være basert på anleggets midlere årsproduksjon RIEn-RAP / revisjon 0 Side 17 av 23

18 Skissestudiesolcelleanleggfor HusnesFlerbrukshall Potensialfor Solenergi 3 Vurderingavkapasitetogytelse I NVEsplusskundeordninger det vedtatt dispensasjonfra kontrollforskriften,og sluttbrukeretrenger ikkeinngåen balanseavtalemed Statnett.I dispensasjonsvedtaket heter det at plusskundenkan levereoverskuddskraftut på nettet i perioder,men produksjonenkanikkeoverstigeforbruket over året. Med andreord er såkalte«plussenergibygg»ikkeomfattet av plusskundeordningenog de må dermedikkesøkeomsettningskonsesjon.utmatet effekt får ikkeoverstige100kw. Dersomdenne grensenoverskridesvil anleggetbli konsesjonsbelagt. 2.4 Støtteordningersomkan undersøkesom er aktuelle for anleggetkan være: Elsertifikatordningen Kommunaleenøk/energitiltak Enovasprogramfor ny teknologi 3 Vurderingav kapasitetog ytelse 3.1 Helningsvinkelog azimut Ytelsenavet solkraftanlegger avhengigav hvor godt panelenefangersollysetog de lokale solenergiressursene. Trackingsystemer, dvs.bevegeligesystemersomsørgerfor at solcellenerettes mot solatil enhvertid, gir bestsoleksponering,men slikesystemerer ikkespesieltgodt egnetfor takmontering(pga.betydeligvekt, mer vedlikehold,osv.).andrefaktorer som praktiskmontasje, skyggehensyn, forbruksprofilog utnyttelseav begrensetarealgjørat manofte velgeren annen orienteringenn den somgir mest produksjon.figurenunder viserat et panelvinklet rundt 35 grader mot sør-sør-øst produserer14%mer ennen somliggflatt på taket på Husnesflerbrukshall. Det blå og rødepunktet viserøvkonfigurasjonen.det grønnepunktet representerersør-konfigureringen. Figure14. Denhellingog orienteringsomgir høyestyield, for et enkeltståendesolcellepaneler 35 grader, nestenrett sør.det litte avviketfra sørkommerav kollensørv-vestfor flerbrukshallen. 3.2 Utstyr Panelerog vekselrettereforutsatt i beregningerfor denneforstudiener angitt i etterfølgendeto avsnitt. Det understrekesat bådepanelog vekselretterbrukt i beregningenekun er eksemplerpå RIEn-RAP / revisjon0 Side18 av23

19 3 Vurdering av kapasitet og ytelse teknologivalg, og det finnes flere leverandører av tilsvarende utstyr på markedet. Dette kan tilpasses byggherres ønsker ved et senere tidspunkt Solcellepaneler Det er foretatt beregninger med monokrystallinske solcellepaneler. De beste panelene man får i markedet i dag har en virkningsgrad på ca. 24%. Axitec premium moduler (virkningsgrad på 17.2 %) er brukt i simuleringene. Figure 15. Axitec. 280 Wp, mono Si. Valget av paneler avhenger av flere ting. Wp/kr er en viktig parameter. Garanti, renommé, degraderings rate, godkjenninger bør også vurderes. Byggherre kan indikere noen retningslinjer, og stille krav til godkjenninger, men valget av produkt bør ligge hos installatørsbedriften Vekselretter En solcelle omdanner solenergi til likestrøm, og for at denne elektrisiteten skal kunne sendes ut på nettet må den omformes til vekselstrøm. Det gjøres i en vekselretter. Et solcellepanel består av flere celler og vanlige krystallinske solcellepaneler yter ca volt. For å minske tap i systemet og for å få en god drift av vekselretteren kobles derfor flere paneler i serie slik at vekselretteren får en høyere inngangsspenning. Paneler koblet i en serie kalles en streng. Det kan gå flere strenger inn til en vekselretter. Et slikt system er tegnet opp skjematisk figuren nedenfor RIEn-RAP / revisjon 0 Side 19 av 23

20 3 Vurdering av kapasitet og ytelse Figure 16. Skjematisk fremstilling av 4 parallellkoblede strenger til en vekselretter. I tillegg til å drifte solcellepanelene optimalt, sørger også vekselretteren for at strømmen leveres med riktig frekvens, spenning og evt. reaktiv effekt. I tillegg har vekselretteren en del sikkerhetsfunksjoner som for eksempel automatisk utkobling ved strømutfall. De fleste vekselrettere har også en mulighet for overvåkning av produksjonen til anlegget. Dersom systemet kobles til internett vil alle produksjonsdata sendes til en database, slik at man til enhver tid har oversikt over produksjonen og eventuelle feil som måtte oppstå. Ved alvorlige feilmeldinger, kan det sendes en e-post eller sms til ansvarlig driftspersonale. Dersom man ønsker det kan vekselretteren også kobles mot en skjerm som viser kraftproduksjonen fra anlegget. Som oftest settes denne typen skjermer opp for visning av momentan produksjon og totalt akkumulert produksjon fra oppstart av anlegget. Figure 17. Eksempel av visualisering av kraftproduksjon fra solcelleanlegg. Kilde: SMA Montasjesystem på flatt tak Det finnes mange typer av montasjesystemer, og dette gir stor frihetsgrad med tanke på orientering og montering. For flatt tak er panelene oftest orientert mot syd eller øst/vest. Byggets orientering vil også bli tatt hensyn til i løsningen og vil påvirke arealutnyttelse og produksjon. Selv om optimal elproduksjon skjer med solcellepaneler orientert mot sør (mot solen) får man høyest installert effekt på et gitt takareal hvis solcellepanelene monteres mot øst/vest. Moduler som står i RIEn-RAP / revisjon 0 Side 20 av 23

21 3 Vurdering av kapasitet og ytelse rader orientert mot sør må nødvendigvis ha en viss avstand for at de ikke skal skygge på hverandre, men øst/vest-orienterte moduler gir mindre skygge og utnytter det tilgjengelige arealet best. Denne type installasjon er illustrert på bildet nedenfor. En helning på 10 grader er vanlig for at selvrensing ved nedbør skal fungere selv om horisontale moduler produserer litt mer i en øst/vest konfigurasjon. Figure 18. Solcelleanlegg på flatt tak øst/vest, Økern sykehjem, Oslo. Kilde: Thor Christian Tuv, FUSen AS Hvis panelene vinkles mot sør vil innstrålingen på panelflaten øke ca. 10 %. De fleste montasjesystemer for flate tak har en helningsvinkel på ca For å unngå skygge må det nødvendigvis være en viss avstand mellom hver rekke med slike vinklede paneler. Hvis rekkene plasseres for tett, vil man få betydelige tap på grunn av skygge fra foranstående rekke. Derfor plasseres de gjerne med en avstand som gir opptil 50% utnyttelse av tilgjengelig takareal. Denne typen montasje er illustrert på bildet nedenfor. Figure 19. Solcellanlegg flatt tak sør. Kilde: Knubix/Soltop De fleste montasjesystemer for flate tak bruker balast (vekten beregnes i henhold til vindlast samt strukturstyrke) slik at det ikke er nødvendig med boring i taket eller forseglingsbelegg. I tillegg har disse systemene som regel en aerodynamisk utforming som gjør at modulene suges ned mot taket når det er vind. Således minimeres behovet for ballast. Totalvekt for denne typen systemer ligger normalt på kg/m 2 pluss ballast (typisk ikke mer enn 50 kg/m 2 ) RIEn-RAP / revisjon 0 Side 21 av 23

22 3 Vurdering av kapasitet og ytelse Vindlaster er dimensjonerende for ballast og normalt trengs vesentlig mer ballast på kantene og særlig i hjørner. Vindberegninger gjøres av leverandør av montasjesystem men vanligvis vil man måtte ha en klaring til kant eller parapet på 20 cm per meter høyde på bygget. Taket må i tillegg være konstruert til å tåle vekten av paneler og ballast. Det kan være problematisk å fjerne snø hvis det trengs og at det vil samle seg ujevnt. 3.3 Simulering Programvaren PVsyst har blitt brukt for å estimere solkraftproduksjonen. PVsyst er utarbeidet på universitetet i Genève, og har en stor database med eksisterende PV-komponenter til bruk i simuleringen. PVsyst er blant markedets mest anerkjente simuleringsverktøy, og det er mye brukt både til systemdesign og teknisk gjennomgang av solkraftverk. PVsyst har avanserte funksjoner for simulering av alle tap som måtte oppstå i et solkraftverk, deriblant et 3D-verktøy for skyggesimuleringer Tap Kraftproduksjonen fra solcelleanlegg påvirkes ikke kun av innstrålt mengde solenergi og orientering, men også faktorer som bakkerefleksjon (albedo), skygge, temperatur, vind, snø, paneltap, tap i vekselretter, kabeltap, osv. Det trenges å spesifisere en rekke former for effekttap for å simulere produksjonen fra PV-systemet. Standardene benyttet i dette studiet er anbefalt av programvaren PVsyst og validert av solbransjen. I Norge vil den dominerende soiling-effekten være snødekke, især med lavere helningsvinkel. Mange steder i Norge har varig snødekke flere måneder hver vinter. Nettstedet inneholder detaljerte statistiske data for snødekke for hele Norge. Snødekke på horisontale flater som statistikken omhandler, vil ikke automatisk bety at det er snø på solcellepanelene. Det vil både være avhengig av helningsvinkelen til panelene, men også geometriene til solcelle-monteringen, og eventuelle systemer for snøfangere (for å hindre snøras fra tak). For solcellepaneler montert helt flatt vil vanligvis snødekke ligge nesten like lenge som på flatmark, mens en solcellepanel montert med en vinkel på 20 grader eller mer vil snøen i de fleste steder skli av når temperaturen går over frysepunktet. Albedo, eller graden av refleksjon fra bakkenivå er presentert i tabellen under. Tabell 1. Soiling-tap. Kilde: NS 3031 (utkast 2014) Jan. Feb. Mar. Apr. Mai Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Des. Tap (%) Albedo RIEn-RAP / revisjon 0 Side 22 av 23

23 3 Vurdering av kapasitet og ytelse 3.4 Parameter brukt til utregning av LCOE og nåverdi. Følgende forutsetninger er satt: Systempris: kr/wp Pris for vekselretter ved bytte: 10 % av systempris med en prisreduksjon på 3.5 % per år. Ikke noe drift og vedlikeholds kostnader. Degraderingsrate solceller: 0.4 %/år. All produsert strøm forbrukes ved lokasjonen. Diskonteringsrente: 2.5 %. Lisenskost for elsertifikater: kr. Pris for grønne sertifikater: 0.06 kr/kwh. Sporpris: 0.27 kr/kwh Lineær økning i spotpris: 2 %/år: Energilegg i nettleien: kr/kwh. Lineær økning i energiledd: 2.9 %/år RIEn-RAP / revisjon 0 Side 23 av 23