Bygningsintegrerte solceller

Transkript

1 Bygningsintegrerte solceller Norsk Bygningsfysikkdag 2017 Dr.Ing. Bjørn Thorud

2 Agenda Definisjon av BIPV (Building Integrated Photo Voltaics) Kort om økonomi Produkter på markedet Prosjektering av BIPV-anlegg Noen gode råd for anskaffelsesprosesser 2

3 NEK EN Definisjon Photovoltaic modules are considered to be building-integrated, if the PV modules form a construction product providing a function as defined in the European Construction Product Regulation CPR 305/2011. Thus the BIPV module is a prerequisite for the integrity of the building s functionality. If the integrated PV module is dismounted (in the case of structurally bonded modules, dismounting includes the adjacent construction product), the PV module would have to be replaced by an appropriate construction product. 3

4 BIPV Definisjon Forts. The building s functions in the context of BIPV are one or more of the following: mechanical rigidity or structural integrity primary weather impact protection: rain, snow, wind, hail energy economy, such as shading, daylighting, thermal insulation fire protection noise protection separation between indoor and outdoor environments security, shelter or safety 4

5 Bygingsintegrert PV Flerfunksjonelt byggemateriale Takstein Fasade Kraftverk Powerhouse Brattørkaia, Illustrasjon: Snøhetta

6 Lønnsomheten til BIPV er avhengig av hva som er alternativ kostnad Takstein Fasade Kraftverk NOK/m 2 Alternative kostnader For byggemateriale NOK/kWh

7 Produkter på markedet 7

8 GSE In-roof Fleksibelt system som kan brukes til vanlige moduler - Passer til de fleste modultypene - Modulen må ha ramme Takvinkel fra Kan monteres i «landskap» eller «portrett Etablert teknologi med mange konkurrenter 8

9 Solrif Sveitsisk leverandør av rammesystem for solcellemoduler Modulene legges som takstein - Fra 12 og oppover Kan i utgangspunktet tilpasses alle modultyper/leverandører - OBS: nye typer må sertifiseres Foto: Solrif/SunPower 9

10 Ruukki Fasadeelementer med samme format for aktive og ikkeaktive elementer CIGS og csi solceller Montasjesystemet håndterer kabler osv To forskjellige formater Skjult montasje Foto: Ruukki 10

11 Racell Liten dansk leverandør av krystallinske solcellemoduler Leverer moduler opp til 6 m 2 - Glass/glass eller med Glass/aluminiumplate Skreddersøm Leverer også PV/T Har også utviklet solceller med LED-belysning integrert 11

12 Ertex Solar Østerisk leverandør av krystallinske solcellemoduler Leverer alle typer glass og formater - Skreddersøm Kan også produsere fargede mønstre ved deponering på framside og/eller overflatebehandling av cellene Leverer også isolerglass 12

13 ViaSolis Litauisk leverandør av krystallinske solcellemoduler BIPV for tak med Solrif BIPV for fasade: - Med og uten ramme - Standardformater og skreddersøm Kan levere moduler med innebygget power optimizer Farger med trykk på laminat Foto: ViaSolis 13

14 Swissinso - Kromatix Relativt Energitap 2 % Produserer glass med forskjellig farge Basert på coating av glass med egenutviklet deponeringsprosess Kan bruke alle typer solceller - csi - CIGS / CIS - Har mest erfaring med tynnfilm 7 % 4 % 4 % 5 % 5 % Foto: Multiconsult 14

15 Utfordringer med BIPV Mangel på kompetanse - Byggherre - Entreprenør - Arkitekt / Rådgivende ingeniører Få kjente standardprodukter på markedet - Alle standardprodukter har «sin standard» Med skreddersøm er «alt» mulig 15

16 Green Energy Norsk leverandør av CIGS/CIS - Grossist og rådgiver Forhandler Solibro, MiaSole og SolarFrontier Både standardmoduler og skreddersøm - Inklusiv forskjellige farger Fleksible moduler til kurvede tak Virkningsgrad: 12-17% 16

17 Prosjektering av BIPV anlegg 17

18 Arbeidsprosess BIPV Behov Identifiser hovedhensikten med anlegget ENØK / null- eller plussenergibygg / tilpasset forbruksprofil Plassering / orientering Formater Integrering mekanisk Identifiser hvor på bygget PV gir best utbytte Tilpass til arkitektur, ta hensyn til skygge, snø, albedo, etc Kan standardformater benyttes eller skal det benyttes skreddersøm? Hvordan holde antall formater på et minimum? Identifiser best mulig måte for integrasjon / montasjesystem Takstein / luftet kledning / vanntett på isolasjon Valgene som gjøres her legger føringer for anskaffelses -prosessen Integrering elektrisk Sett av plass til vekselrettere Identifiser hvor det er mest hensiktsmessig for kabelføringer og gjennomføringer 18

19 Viktige nøkkeltall for solcelleanlegg Total Yield / Total produksjon: Hvor mange kwh som produseres på et gjennomsnittlig år: [kwh/y] Specific Yield / Spesifikk ytelse: Årsproduksjonen sett i forhold til installert effekt (driftstimer): [kwh/kwp] Performance Ratio / Ytelsesforhold: Årsproduksjonen sett i forhold til teoretisk mulig årsproduksjon. Denne angis vanligvis i prosent, og normalt ligger denne rundt 80% Specific Cost / Spesifikk kostnad: Kostnader fordelt på installert effekt [NOK/kWp] eller [NOK/m 2 ] (BIPV)

20 Valg av solcelleteknologi Solceller: - Høyest virkningsgrad med krystallinsk silisium (kwh/m2) - Tynnfilm (CIS/CIGS) har høyest spes. Ytelse (kwh/kwp) Glass: - Kan skreddersys for solvinkler på fasade og tak - Antireflektiv overflate Farger: - Nanofilm på glasset - Farget plastfilm - Fargede solceller (overflatebehandling) Soltechture 20

21 Farger Farger påvirker virkningsgraden - Fargen på glasset er reflektert lys - Solcellene utnytter forskjellige deler av lysspekteret ulikt - Forskjellige farger gir ulik virkningsgrad Transparente solceller har generelt veldig lav virkningsgrad Vær oppmerksom på forskjellige teknikker for farger Kilde: SwissInso-Cromatix 21

22 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

23 BIPV er i høy grad tverrfaglig Dagslys RIBr / Brann RIE / Elektro RISol RIB / Statikk ByFys VVS / RIEn 23

24 Plassering av BIPV Orientering - Fang mest mulig av sola Skygge - Gir tap og tar seg dårlig ut Ventilasjon - Kalde paneler produserer mer Ansamling av skitt/snø - Gir tap og slitasje Albedo - Refleksjon øker produksjon Valg av solceller - Type og glass Orientering Skygge Ventilasjon Ansamling av skitt/snø Kontroll på albedo Valg av solcelle Kilde: Supsi /ISAAC 24

25 Orientering Orienteringen av bygget låses til en viss grad av tomta og øvrige krav til landskap og arkitektur Soleksponert tak og fasade bør fremheves Sjekk at reguleringsplanen ikke gir rom for store bygg som skaper skygge Solcellene kan ha annen orientering enn bygget 25

26 Skygge Skygge fra horisonten påvirker kun direkte innstråling Skygge fra objekter i nærheten har stor innflytelse Sørg for at konstruksjonen ikke skaper skygge - Paneler skygger på hverandre - Piper, sjakter osv Powerhouse Kjørbo 26

27 Ansamling av skitt og snø Unngå å skape ansamlingssoner for snø og skitt over modulene Loddrette fasader er som regel snøfrie i Norge Vær oppmerksom på fare for takras ved skrå flater Kistefossdammen Barnehage 27

28 Ventilasjon Luftet kledning brukes ofte i fasade - Kan være skreddersøm og glass/glass uten ramme (Brynseng) - «Standard» paneler med svart ramme (Holmen) Må påberegne kondens og litt vann bak modulene Viktig mekanisk grensesnitt ang montasjesystem Holmen Svømmehall. Foto: EnerWe Brynseng Skole. Foto: Multiconsult 28

29 Formater Ulike solcelleformater har ulik strøm- og spenningskarakteristikk Kun like moduler kan kobles sammen elektrisk - Dette passer som regel dårlig med vindusåpninger.. Standard solcellemoduler er som regel ca 1 x 1,6 m - Det passer dårlig med cc 60 For skreddersøm må solcelleleverandør ha dwg som underlag 29

30 Montasjesystemer må tilpasses modul Synlig / usynlig ramme Pålimt skinne i bakkant av solcellemodulen Festepunkter innlaminert i bakkant av solcellemodulen Klipps / klemmer på over- og underkant Skruer 30

31 Elektrisk tilkobling Gi plass til vekselretteren - Lager litt støy - Produserer varme (trenger ventilasjon) - Branncelle (inne / ute) Føring av DC-kabler innendørs må hindre fare for kontakt med personer og merkes - Evt må ekstra brannsikkerhetsutstyr tilkobles Sjekk at underfordelere har tilstrekkelig kapasitet 31

32 Anskaffelsesprosessen La aldri et solcelleanlegg inngå i totalentrepriser - Det blir dyrt - Be heller totalentreprenør om å prise tiltransportering Prøv å unngå å velge produkt eller leverandør tidlig i prosessen Lag en god beskrivelse med tydelige grensesnitt - Bruk samspillskontrakter for anlegg med skreddersøm Husk å stille krav til kvalitet - Oppgi relevante kvalitetskrav for solcellemodulene (IEC) - Byggtekniske krav skal være oppfylt (Vindlast, snølast, sikkerhetsglass (?)) - Krav i henhold til Forskrift om Lavspentnett skal være oppfylt - Anlegget skal være vurdert brannteknisk 32

33 Oppsummering Lønnsomheten til BIPV avgjøres av hva som er alternativkostnad - Det trenger ikke å være prisen på kwh Det er mange gode produkter på markedet og utvalget øker Prosjektering av BIPV-anlegg er en koordineringsoppgave mellom flere fag Anskaffelsessprosessen bør tilpasses systemvalg / design av BIPV-anlegget 33

34 Bjørn Thorud Dr. Ing. Seniorrådgiver Solenergi

35 Tre teknologitrender møtes i fremtidens bygg NOK/kWp Solceller (PV) Tid NOK/kWh Batterier NOK/GB IT / datakraft Tid Foto: SMA Tid 35