Solenergi i Norge endelig take off?

Transkript

1 Solenergi i Norge endelig take off? NEF Oslo, Dr. Ing. Bjørn Thorud Bjorn.Thorud@Multiconsult.no

2 Agenda Bruksområder for solceller Solenergimarkedet internasjonalt og i Norge Solcelleteknologien Er det nok sol i Norge? Solkraft og bygg 2

3 Bruksområder for solceller 3

4 4

5 Worldwide PV Electricity Production Forecast PV share of total electricity produced in the year % 37% 9% 2% Data: BP Statistical Review of World Energy; EPIA and McKinsey & Comp. Graph: PSE AG 2014

6 Solkraft blir billigere fortere 2016 ($/W) NEO % learning rate 1 0, Cumulative capacity historic prices (Maycock) Chinese c-si module prices (BNEF) Source: Maycock, Bloomberg New Energy Finance NEO % learning rate (est)

7 Markedsutvikling i Norge Kilde: Multiconsult / IEA PVPS Task 1 7

8 Akkumulert solcellekapasitet i Norge 8

9 Solcellen Solceller lages av halvledere Solceller består av pn-materiale Et foton lager et elektron-hull-par Elektronet går gjennom kretsen til baksiden av materialet Solceller lages av halvledere Elektronhullet klarer å komme seg Solceller over pn-kløften produserer til likestrøm den siden hvor det er overvekt av elektronhull Elektronet og elektronhullet rekombineres

10 Solcellens virkningsgrad- Si Solcellens virkningsgrad begrenses av: Fotoner med høyere energi enn båndgapet Fotoner med mindre energi enn båndgapet At ikke alle elektron-hullpar Materialegenskaper kan høstes - rekombinasjon Strålingen blir ikke absorbert - Reflekteres eller går igjennom cellen

11 Høyere virkningsgrad med flere pn-kløfter Sharp: 35,8 % Kilde: Phys.org

12 Høyere virkningsgrad med opp/nedkonvertering - I Kilde:

13 Høyere virkningsgrad med opp/nedkonvertering - II Kilde:

14 Høyere virkningsgrad med mellombåndgap Intermediate band gap (IBSC) Benytter samme prinsipp som i en multi-kløft (multi junction) solcelle, men i samme materiale Forskningen fokuserer på - Kvantedotter - «Hyperdoping» - Materialer med egnet struktur Kilder: PVCDROM / Peakbook.org 14

15 Dieselmotor % Si står for 90% av markedet Bensinmotor % Perovskitter er det nye hotte

16 Viktige BoS-Komponenter Vekselretter Montasjesystem - Bakke - Tak - Bygningsintegrert - Tracker Kabler - DC - AC Drifts- og Overvåkningssystem

17 Vekselretter og streng Flere moduler kobles i serie for å bygge spenning Modulene i en serie kalles en streng (string) Vekselretteren omgjør likestrøm (DC) til vekselstrøm (AC) DC AC

18 Strømkvalitet og forsyningssikkerhet Solcellemodul Batteri Vekselretter AC DC Kraftnett Reaktiv effektkompensering «Fault-Ride-Through» Forbedring av strømkvalitet Reduserte nett-tap Forlenget levetid for transformatorer Opprettholdelse av spenningsnivå Styring av utmatingseffekt Øydrift «Black Start Capabilities» Kilde: IEA PVPS Task 14 18

19 Hva er dette? Kilde: Ferroamp 19

20 Løsninger for flate tak 20

21 BIPV løsninger 21

22 Er det nok solenergi i Norge? 730 kwh/m kwh/m 2 En m 2 i Norge mottar kwh solenergi hvert år Ressursen er ujevnt fordelt Lokalt klima er viktigere enn breddegrad Spørsmålet er irrelevant: Spørsmålet er hvor mye det koster -og hva kunden er villig til å betale 871 kwh/m kwh/m kwh/m 2 Milano: kwh/m 2

23 Det er 40% lavere produksjon på Svalbard enn på Antarktis men lønnsomt begge steder Longyearbyen: Mye skyer og tåke og lav produksjon Nedbetalingstid: 6-7 år Garantert levetid: 25 år Troll Stasjon: Høyere kraftproduksjon enn i Bayern Nedbetalingstid: 6-7 år Garantert levetid: 25 år

24 Spesielle utfordringer i Norge Generelt lavt kompetansenivå: - Konsulenter, byggenæring, energibransjen, eiendomsutviklere, offentlige myndigheter, osv - Veldig rask teknologisk utvikling og vanskelig å følge med - Mange myter Ganske umodent marked i Norge Lav eller ingen offentlig støtte i tillegg til lave kraftpriser IT- nett Mangel på norske regler og forskrifter - Men ny NEK400 kommer med forbedringer 24

25 Solkraft er en balansekunst (PBL vs Energiloven)

26 Energi Bygg Solkraft bygger bro mellom energi- og byggenæringen Kraftverk Solkraft BAPV / BIPV Lagring Smart Grid Smart Energy Management Off-grid 26

27 Reservoir level [%] GWh/day Nullenergibygg kan gi økt vannkraftproduksjon og reduserte nettkostnader Solceller i Norge er først og fremst knyttet til bygg Nullenergibygg med solceller vil føre til - Lavere forbruk om vinteren og bedre utnyttelse av kraftnettet - Noe økt vannkraftproduksjon (~0,5 %) Solkraft bidrar i «vårknipa» % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % Day of the year Week BAU - max BAU - avg BAU - min ZEB_HP - max ZEB_HP - avg ZEB_HP - min Kilde: Large scale introduction of Zero Energy Buildings in the Nordic Power System BAU ZEB_HP 27

28 Drivere i det Norske Solcellemarkedet - Næringsbygg Privat Initiativ BREEAM- NOR Offentlige Krav 0/+ Energibygg EPBD Energieffektivitet / ENØK Elsertifikater Energimerke (NVE) Powerhouse / ZEB 28

29 Definisjoner- Hva er Energieffektivt? Source: ZEB 29

30 Kundens begrunnelse for bruk av solceller Solceller gir forutsigbare energiutgifter - Kan sammenlignes med en forhåndsbetalt fastprisavtale på kraft med løpetid på 25 år Helt nødvendig for å oppnå null- og plusshusnivå eller BREEAM Excellent Signaliserer byggets kvalitet En viktig del av systemet for avbruddsfri kraft Solkraft er lønnsomt 30

31 Bygningsintegrerte solceller er et flerfunksjonelt materiale Takstein Fasade Kraftverk Powerhouse Brattørkaia, Illustrasjon: Snøhetta 31

32 Er bygningsintegrerte solceller dyrt eller billig? Takstein Fasade Kraftverk NOK/m 2 Alternative kostnader for byggemateriale NOK/kWh 32

33 Fasademonterte solceller passer godt til skoler Kraftproduksjon: - Mer på vinteren når kraftprisen er høy og behovet er stort - Mindre på sommeren når skolen er ubrukt Koster omtrent det samme som en teglsteinsfasade - i dag Brynseng Skole 33

34 Bygningsintegrasjon kan gjøres enkelt Foto: Solel 34

35 Forskjellige løsninger - eksempler Fasade Optimal vinkel Flat tak sør Flat tak øst/vest Orientering ( /syd) /-90 Vinkel ( ) Spes. ytelse (kwh/kwp.år) Arealutnyttingsgrad (%) - ca Fasade Optimal vinkel Flatt tak sør Flatt tak øst/vest Samme installert effekt 35

36 W W Viktige vurderinger for bruk av solenergi Hvor stort er byggets energibehov? Hvordan passer solenergi med energisystemet i bygget og energiforbruk? Hvordan passer det med arkitekturen? Koordinering med elektro, VVS, brannrådgiver, arkitekt, Årlig , , , , , , Time Average of PV Average of Sum Average of Netto , , , ,00 Sommer Time Average of PV Average of Sum Average of Netto 36

37 Forbruk vs. Produksjon Lønnsomhetskalkyle Redusert effekttariffer Besparelser Kraftsalg Elsertifikater Målt forbruk Systemsimulering (Ex: PVSyst) Netto lastprofil Beregnet forbruk (ex: IDA-ICE) Smart Energistyring Lagring (termisk / elektrisk

38 W Solceller i fasaden produserer mer kraft når det trengs Netto profil uten drift Juli Time

39 PV + Batteri + IT = Smartbygg Solceller (PV) Batterier IT / datakraft Foto: SMA 39

40 40

41 I vellykkede prosjekter involveres alle fag tidlig Transport VVS Klimautslipp Energirådgiver Arkitektur Økonomi Bundet energi Bygningsfysikk Energiproduksjon Dagslys 41

42 Organisering av innkjøp En byggeprosess kan ta lang tid og kostnadene for solceller synker hele tiden Det kan være lurt å vente med å kjøpe inn solcelleanlegget til Totalentreprenør er valgt - Tiltransportering av Solcelleentreprenør prises Byggherre styrer innkjøp av solcelleanlegg og anskaffelsen tiltransporteres totalentreprenør Samspillfase kjøres der grensesnitt er uklare eller teknisk løsning må tilpasses 42

43 Mange bruksområder fører til mangfold av forretningsmodeller Solar Power Plants PPA (Public / private) FiT Auctions Cloud based Residential Net metering / FiT Self consumption Leasing Community solar Commercial / Industrial PPA / FiT / Self Consumption Leasing (Roof or PV) Off-Grid Min-grid (prepaid) Leasing (Mines) Fuel Saver Crowdfunding Pico Systems Cash Leasing (mobile payments Crowdfunding 43

44 Forretningsmodellen til SolarCity / Tesla Most people PV look at us and say we re a solar installation company Systemer that does financing. Pakkeløsning El-bil? Look at our balance sheet, look at our cash flow statement. We own all these systems, and we are building an energy infrastructure. So it s not obvious to most that we are becoming an energy company. CEO Solar City, Lyndon Rive Enøk? Finans Smarthus?

45 Hva kjøper kunden? Solceller? Solstrøm? Grønn samvittighet? Et finansielt spareprodukt? Uavhengighet? Frihet? Kilde:teapartyorg.ning.com

46 Produkter fra Solar City Sparing E-mobility Finans Energilager PV Strøm Enøk PVsystemer 46

47 Ex: Sonnen Hjemmebatteri 2-16 kwh 1,5 3 kw Levetid > sykler 10 års garanti «Smartbatteri» Pris: fra Hadde en hemmelighet 47

48 Ex: sonnencommunity..as a member you can share your self-produced energy with other members of the sonnencommunity. Since you are exclusively using renewable energy, there is no need for a conventional energy provider anymore. 48

49 Verdikjeden for små PV-systemer Komponentleverandør Grosist SunPower, Sonnen, Tesla(?) Kundekontakt Salg Design Bygging Drift Google, Solkart.no Fusen, Solcellespesialisten, Solel, etc Fusen Otovo, SunRun, SolarCity, etc 49

50 Solenergi er en døråpner til nye markeder for andre aktører -Hvor alle aktører ønsker at andre skal lykkes Det blir plass til mer solkraft i nettet Solkraft installeres Virtuelle kraftverk øker verdien av PV og energilager Smart energistyring øker lønnsomheten Batterier / Energilager øker egenforbruket og lønnsomheten 50

51 Bjørn Thorud Dr. Ing. Fagansvarlig Solenergi

52

53 Verdien av energilagring og smart styring Værvarsel Forecast Produksjon Forecast forbruk Energiproduksjon Kontrollsystem Energiforbruk Solkraft Oppvarming Vindkraft Kull/Diesel Elektrisk Lager Termisk Lager Elektrisk ikke fleksibelt Elektrisk fleksibelt 53