solvärme och solkraft i små villasystem - umu.se · sammanfattning solenergi kan förse jordens...
TRANSCRIPT
Umeå Universitet 2011-03-23
Institutionen för tillämpad Energilagringsteknik 7.5 hp
fysik och elektronik
Solvärme och solkraft
i små villasystem
Erika Pahkala
Maria Sundberg
Emilia Svedberg
Handledare
Lars Bäckström
Åke Fransson
Innehållsförteckning
Syfte och målsättning .............................................................................................................................. 1
Metod ...................................................................................................................................................... 1
Resultat .................................................................................................................................................... 1
Sammanfattning .................................................................................................................................. 1
Diskussion ................................................................................................................................................ 1
Slutsats .................................................................................................................................................... 2
Bilaga 1
1
Syfte och målsättning Målsättningen med projektet är att skapa en förståelse för hur solen kan nyttjas som energikälla i
små villasystem och projektets syfte är att sammanställa ett kompendie som kan ligga till grund för
framtida kursmaterial. Följande frågeställningar ska besvaras:
• Vilka alternativ finns för att tillvarata solenergi?
• Vilka lagringsmöjligheter finns för värme och el?
• Vad är avgörande för val av system?
• Hur kombineras solenergi med andra system?
Metod Genom att insamla kunskap och fakta från olika vetenskapliga dokument skall ett kompendium om
solvärme och solkraft i små villasystem sammanställas. Kompendiet ska innehålla beskrivning av
systemet och dess fördelar och nackdelar ur både ekonomiskt och miljömässigt perspektiv samt
undersöka systemets internationella potential.
Resultat
Sammanfattning
Solenergi kan förse jordens befolkning med både el och värme, för att ta tillvara denna energi
används solceller eller solfångare. Då den instrålade effekten från solen är som störst när behovet av
el och värme är som minst så är lagring en förutsättning för att solenergisystem skall vara effektiva.
Allra vanligast är korttidslagring i ackumulatortank från dag till kväll/natt. Säsongslagring från
sommar- till vinterhalvåret gör att solenergisystem kan vara ännu effektivare och täcka en större del
av vårt årliga värmebehov. Fakta har sammanställts i ett kompendie som återfinns i bilaga 1. Det
beskriver hur tillvaratagande av solenergi går till samt hur den kan lagras på olika sätt. Även miljö-
och ekonomiaspekter presenteras, lika så framtida potential, internationellt perspektiv och därtill
även för- och nackdelar.
Diskussion Frågeställningarna som ställdes i början av arbetet har besvarats på bästa möjliga sätt där vi har
försökt att hitta information på olika platser. Vi anser att merparten av våra källor är mycket pålitliga
då de till större delen består av böcker. Många av teknikerna som tagits upp i kompendiet är
fortfarande i utvecklingsstadiet och därför har det ibland varit svårt att skriva om dem, detta gäller
kanske främst en del av lagringsteknikerna. När tekniken ständigt utvecklas inom ett område är det
svårt att veta hur pass aktuellt en källa är även om den bara är ett par år gammal.
I vissa avsnitt var det svårt att beskriva solenergi ur lagringssynpunkt då det oftast finns mindre fakta
om det jämfört med själva solfångaren/solpanelen. Exempel på detta är avsnitten ekonomi och miljö
där lagringsperspektiv är sällsynt.
2
Slutsats För att få ett så effektivt energisystem som möjligt vid nyttjande av solenergi är lagring en
förutsättning då tillgången på energin är som störst då behovet är som minst. I dagsläget är den
vanligaste formen av korttidslagring sensibel lagring i ackumulatortank då detta lagringsalternativ är
enkelt, effektivt och relativt billigt. Andra lagringstekniker som används i dagsläget men fortfarande
är under utveckling är bl.a. saltlager, groplager, vätgaslager, lerlager, batterier, bergrum- och
berggrundslager. Dessa nyttjas oftast som säsongslagring. Värme och el från solen kan tillvaratas
med hjälp av solfångare och solceller, investeringskostnaden för dessa är stor men i övrigt är det ett
billigt system med låg driftkostnad och fri tillgång till sol. Solenergianläggningar har en livslängd på ca
30 år och är ett miljövänligt alternativ. Utsikten för solenergi ser positiv ut och kan bli en stor tillgång
i framtiden.
Bilaga 1
Innehållsförteckning
Inledning .................................................................................................................................................. 1
Teori......................................................................................................................................................... 3
El och värme från solen ....................................................................................................................... 3
Solceller ........................................................................................................................................... 3
Solfångare ........................................................................................................................................ 3
Olika system .................................................................................................................................... 4
Lagring av solenergi ................................................................................................................................. 5
Lagring av värme från solfångare ........................................................................................................ 5
Kortsiktig lagring .............................................................................................................................. 5
Säsongslagring ................................................................................................................................. 5
Lagring av el från solceller ................................................................................................................... 7
Solenergi kombinerat med andra system ............................................................................................... 7
Solvärme .............................................................................................................................................. 7
Bergvärme/Jordvärme ..................................................................................................................... 7
Vedeldning ....................................................................................................................................... 8
Pellets .............................................................................................................................................. 8
El ...................................................................................................................................................... 8
Olja .................................................................................................................................................. 8
Sol-el .................................................................................................................................................... 8
Val av system ....................................................................................................................................... 8
Solenergi nationellt och internationellt .................................................................................................. 9
Ekonomi ................................................................................................................................................... 9
Miljö ....................................................................................................................................................... 10
Framtida potential ................................................................................................................................. 10
Fördelar och nackdelar .......................................................................................................................... 11
Referenser ............................................................................................................................................. 12
1
Inledning Solen är vår största energikälla och är indirekt ursprung till de flesta av de energikällor vi idag
använder oss av för att förse vårt behov av el och värme. Solen driver vattnets kretslopp som ger oss
möjlighet att tillverka el med vattenkraft, solen ligger även till grund för att vindar uppkommer där
energi kan tas tillvara med ett vindkraftverk. Solens energi finns också lagrad i gröna växter, gas, olja
och kol (1). Den direkta instrålade effekten från solen är enorm, 750 000 000 TWh når jordytan
årligen, av dessa är det endast någon enstaka procent som förbrukas i fotosyntes, vindars uppkomst
och vattnets kretslopp. Potentialen för tillvaratagande av direktinstrålad solenergi är därför mycket
stor över hela världen (2). Det finns en rad olika metoder för att ta till vara den instrålade effekten i
både stor och liten skala. I storskaliga system är det ofta el som produceras i första hand och detta
kan ske på lite olika sätt. En variant är att med hjälp av vinklade speglar, så kallade heliostater,
koncentrera solstrålarna till toppen på ett solkraftstorn (se figur 1) där energin används till att
förånga vatten som driver en ångturbin som i sin tur driver en generator som alstrar elektricitet (3).
Figur 1. Ett solkraftstorn som omges av heliostater för att koncentrera solens energi (4).
2
Två andra metoder som används är stora fält med solceller som producerar el samt trågformade
solfångare (se figur 2) som placeras över stor yta där vätskan i systemet värms till ånga som sedan
används för framställning av el i en ångcykel.
Figur 2. Illustrerar princip för trågformad solfångare (5).
Vad gäller tillvaratagande av solens energi i uppvärmningssyfte används olika former av solfångare
där principen är att en cirkulerande fluid värms upp och sedan värmeväxlas mot någon form av
värmelager. I småskaliga system används främst plana solfångare och solceller för produktion av
värme och el. Skälet till varför dessa används mest frekvent är att de är lätta att installera,
platseffektiva och relativt billiga system. Solenergi kan vara väldigt användbart på platser med
begränsad infrastruktur med god tillgång till solstrålning t.ex. ödemark och u-länder. Där kan
solenergi exempelvis användas till matlagning när tillgång på elektricitet eller bränslen är låg, genom
att koncentrera solstrålar med reflekterande material kan vatten kokas (6).
Eftersom solenergiproduktion och användningsbehov oftast inte sammanfaller är möjligheten att
kunna lagra energi väldigt viktig. Lagring kan ske på flera olika sätt där korttidslagring i
ackumulatortank är mest frekvent använt i dagens läge.
3
Figur 3. Uppbyggnad av solfångare med täckglas, isolering och
konvektionshinder av teflon. (23)
Teori
El och värme från solen
Solenergi kan omvandlas till el och värme och det finns två olika sätt att tillvarata dessa. Med hjälp av
solceller kan el alstras ur solenergin och för att ta tillvara på värmen så används solfångare.
Solceller
Det finns idag två olika sätt att generera el, antingen med hjälp av solceller (flera sammankopplade
solceller kallas solpanel) eller genom termiska solkraftverk (7). Solcellen är uppbyggd av ett
halvledarmaterial, t.ex. kisel, som sågas i mycket tunna skivor efter att ämnet renats väl för att höja
verkningsgraden. I solcellen genereras en likström av energin i solstrålningen, denna likström
uppkommer genom att en spänning mellan baksidan och framsidan av solcellen uppstår när ljuset
träffar ovansidan, d.v.s. baksidan får underskott av elektroner medan framsidan får ett
elektronöverskott. Kontakter kopplas till varsin sida av cellen och flödet av elektroner kan på så sätt
utnyttjas och med hjälp av en växelriktare kan den uppkomna likströmmen ledas in på byggnadens
elnät (6). I ett termiskt solkraftverk koncentreras instrålningen till en liten yta med hjälp av speglar
för att höja temperaturen så pass mycket att vatten kan övergå till ånga och driva en ångturbin.
Turbinen kommer sedan att driva en generator och på så sätt kan elektricitet skapas. Solvärmen kan
även driva en stirlingmotor för att producera el i ett termiskt solkraftverk (7).
Solfångare
När värme från solen skall nyttjas
används solfångare där den allra
vanligaste är den plana
solfångaren. Vanligen består
ytterhöljet av t.ex. aluminium eller
någon form av plåt och är
konstruerad som en mycket
välisolerad låda. Denna låda är
täckt med ett speciellt glas som
släpper igenom mer ljus än vanligt
glas pga. dess låga järnhalt. Glaset
är ett slags skyddande skikt som
förhindrar värmeavgång. Akrylplast
går också att använda som
täckningsmaterial och i vissa
solfångare tar man hjälp av ett extra
konvektionshinder i form av en
teflonplast eller liknande. Under det lagret finns absorbatorerna i solfångaren som tar upp värmen i
solljuset och absorbatormattan består oftast av två aluminiumplåtar med ett kopparrör emellan
dem. En värmebärare som oftast består av vatten och glykol cirkulerar i ett rör mellan solfångaren
och värmelagret med hjälp av en cirkulationspump. Under absorbatormattan är det ett lager med
aluminiumfolie eller glasfiberflour som fungerar som en slags damm- och diffusionsspärr. Underst
finns solfångarens isolering, figur 3 visar de olika materiallagren i själva solfångaren (6) (8).
4
Ett annat alternativ vad gäller solfångare är vakuumsolfångare som bygger på att ett kopparrör med
värmebärare placeras i ett glasrör där vakuum råder, vilket har en isolerande funktion. Värmeröret,
även kallad absorbator, används för att förånga ett medium vars värme växlas över till en annan
värmebärare i solfångarkretsen. Resten av systemet som används när man har vakuumsolfångare är
densamma som systemet med plana solfångare (6).
Som i fallet med produktion av elektricitet med hjälp av att koncentrera solenergin på en liten yta så
kan även värme utvinnas med detta system samtidigt som el framställs, dessa kallas koncentrerade
solfångare. Lågtempererade solfångare benämns de solfångare som exempelvis kan användas vid
uppvärmning av en pool. Detta system används lämpligen när temperaturkraven inte är så höga (15-
35°C) (6).
Solfångare och solpaneler bör vara placerade mot söder, i en
lutning som varierar beroende på breddgraden och årstid
som figur 4 visar (3). En varierbar lutning på solfångaren ökar
utbytet, ty instrålningen per kvadratmeter ökar om ytan är
vinkelrät mot solstrålarna, men denna konstruktion är ändå
mycket ovanlig (8). Det är också viktigt att undvika skuggning
av solfångare och solceller. Det finns tre olika
monteringsalternativ för villasolfångare, fristående, infällda i
takteglet och solfångare monterade ovan taket (6).
Olika system
Solvärme kan nyttjas genom endast uppvärmning av tappvarmvatten eller genom att kombinera
varmvattenuppvärmningen med uppvärmning av byggnaden i ett s.k. kombisolvärmesystem, där det
kombinerade systemet är det vanligaste som installeras (9).
I ett system som endast värmer tappvarmvatten är det i varmvattenberedarens botten placerad en
kamflänsrörvärmeväxlare där solvärmekretsens värme överförs till tappvattnet. Med hjälp av en
elpatron eller ett annat värmesystem hålls en komforttemperatur på tappvattnet, vilket betyder att
tappvattnet håller tillräckligt hög temperatur även om möjligheten att utnyttja solvärme är dålig. I
den undre delen av beredaren kan solvärmen lagras från dygnets soliga timmar till dess att hushållet
är i behov av varmvatten (10).
I kombisolvärmesystemet kan solvärmen användas till uppvärmning av bostaden samt till att värma
upp tappvarmvattnet. Systemet fungerar som så att solvärmen lagras i en ackumulatortank med
hjälp av en värmeväxlare i tankens botten. Varmvattnet i tanken kan sedan nyttjas till uppvärmning
genom att vattnet får cirkulera i radiatorer och användas till tappvarmvatten genom värmeväxling.
Även i kombisolvärmesystem används en elpatron eller annat värmesystem i tankens övre del för att
säkerställa att temperaturen alltid är så pass hög att vattnet går att använda till båda uppvärmning
och tappvatten (10).
Det går att kombinera solpaneler och solfångare för att utvinna både el och värme ur solenergi.
Dessa system som beskrivits kan även kombineras med ett annat värmesystem t.ex. en vedpanna
som också kopplas till ackumulatortanken som visas i figur 5. Läs mer om detta på sidan 7.
Figur 4. Skillnad i infallsvinkel beroende på
årstid. (24)
5
Figur 5. En översiktsbild över ett kombisolvärmesystem som även kompletterats med ett annat värmesystem t.ex. en
vedpanna. (11)
Lagring av solenergi Solens instrålning på en specifik plats går inte att styra över och då behovet av både el och värme i
regel är som störst under de perioder då solens instrålning är som minst krävs möjlighet att lagra
dessa två energiformer för att utvinning av solenergi ska bli effektiv.
Lagring av värme från solfångare
Kortsiktig lagring
Värmelagring från solfångare i villasystem innefattar oftast ett korttidslager i form av en
ackumulatortank. Oftast används vatten som lagringsmedium där den upptagna värmen från
solfångaren lagras under perioder då värmebehovet är litet. På sommaren då instrålningen från solen
ofta är stor och behovet för uppvärmning av huset är minimalt räcker det vanligtvis med den
upptagna värmen från solfångarna för att täcka behovet av tappvarmvatten. Detta leder till att el
eller bränslen som krävs för att täcka värmebehovet under vintern inte behöver användas under
sommaren (9).
Säsongslagring
Att kunna lagra solenergi på säsongsbasis från sommar till vinter är också önskvärt på grund av
årstidernas olika instrålningsmängd från solen. Principen för sådana system är att den
överskottsvärme som finns när ackumulatortanken är laddad överförs till någon form av större
värmelager där den då ska kunna lagras under en längre period (6).
6
Groplager
Ett groplager är ett grunt liggande lager i marken, gropen ligger ofta i marknivå med ett djup på ca 5-
10 meter. Gropen är tätad och isolerad för att på bästa sätt kunna bevara värmen. Gropen är fylld
med vatten som används som lagringsmedium. Det är möjligt att ha en lagringstemperatur på upp till
95°C i denna typ av lager, densitetsskillnaden mellan det varma och kalla vattnet i lagret ger en
skiktning som är gynnsam för bevaring av lagrets exergiinnehåll. Lagringsmetoden liknar en
ackumulatortank men idén med att använda sig av en tätat och isolerad grop istället för en ståltank
är att minska både investeringskostnader och värmeförluster (6).
Lerlager
Värme kan lagras i löst lagrade jordarter och sedimentära leror genom att de används som
markvärmeväxlare i samband med en värmepump. Genom slangar placerade vertikalt i
jordmaterialen kan värme överföras till marken som sedan via värmepumpen kan förädlas till
användbar temperatur för uppvärmning, lagret isoleras ofta på ovansidan för att minimera
värmeförlusterna. Detta är ett lager avsett att arbeta vid låga temperaturer (25 -30°C),
arbetstemperaturen i solfångarna kan då hållas nere vilket ger möjlighet att använda enklare och
billigare varianter av solfångare, detta gör också att antalet möjliga drifttimmar över året och
systemets verkningsgrad ökar. Om lagringen istället sker vid högre temperatur, ca 50°C, kan lagret
kopplas direkt till värmesystemet och någon värmepump behövs då inte (6).
Saltlager
Ett saltlagersystem fungerar så att man med hjälp av en värmekälla torkar salt, energi krävs då för att
driva ut vattenånga ur substansen, vattenångan kondenseras sedan och lagras i en annan tank,
värmen lagras i det torkade saltet som kemisk energi. När vattenånga åter tillförs det torkade saltet
frigörs samma mängd värmeenergi som krävdes vid torkningen. Fördelen med denna form av lager är
att det inte är temperaturberoende, när saltet är torkat kan energin lagras i princip hur länge som
helst förutsatt att saltet förblir torrt. Dessa system består av en del där trycket hålls mycket lågt eller
vid vakuum och en sida med högre tryck (atmosfärstryck). Saltet befinner sig alltid under lågt tryck,
vattnet är då lätt att driva ur saltet eftersom det låga trycker gör att vattnets kokpunkt sjunker.
Ångan kan sedan passera till sidan med högre tryck där den kondenserar och vattnet kan då lagras i
en tank i flytande form vilket är betydligt mer platseffektivt jämfört med att lagra det i gasform. När
energi behöver tas från lagret förs vattnet tillbaka till lågtryckssidan där det då åter blir ånga och kan
bindas av saltet och värme frigörs. Detta lager passar också bra för korttidslagring av värme (6).
Bergrums- och berggrundslager
Värmelagring i berg är en bra metod för säsongslagring av solvärme, det kan antingen ske i
vattenfyllda tomrum (bergrumslager) eller i själva berget (berggrundslager). I bergrumslager lagras
värmen i vatten som fyller rummet, det liknar på sätt och vis groplager men dessa rum är ofta
belägna djupare ner i marken och är varken isolerade eller tätade (6). Fördelen med djupliggande
lager är att trots att de inte är tätade eller isolerade kan värmeförlusterna hållas nere eftersom
genomströmningen av grundvatten och påverkan av temperaturväxlingar vid markytan ofta är
mycket låg, initialtemperaturen är också högre jämfört med ytligare lager på grund av den geologiska
gradienten (12). Bergrumslager är mycket dyra att anlägga så det är betydligt mer lönsamt att kunna
använda sig av redan befintliga håligheter så som nedlagda oljebergrum (6).
7
Vid lagring i berggrunden kan det ske i kombination med bergvärme och överskottsvärme från
solfångarna förs då ner och lagras i borrhålet för bergvärme. Det finns dock en liten intressekonflikt i
denna typ av kombination eftersom man vid lagring i berggrunden vill ha låg genomströmning av
vatten för att minska värmeförlusterna medan man vid utvinning av bergvärme gärna har en
genomströmning då detta leder till en mer konstant temperatur i borrhålet även fast värme tas upp
(12). Värme kan också lagras i berggrunden utan att lagret behöver kombineras med eventuell
bergvärme, värmen tillförs då ofta berget genom ett stort antal borrhål istället för genom ett enda,
inte heller i denna lagringsform brukar någon isolering användas. Värmen kan sedan återtas med
hjälp av en värmepump (6).
Lagring av el från solceller
Även elektricitet som alstras i solceller behöver kunna lagras för att systemet ska bli effektivt. Att
lagra elen i en elektrisk ackumulator (uppladdningsbart batteri) är en möjlighet. Dagens batterier än
inte anpassade för storskalig lagring av el på grund av deras höga vikt och kostnad (12). En annan
möjlighet är att lagra el i form av vätgas, man använder då överskottet av den el som produceras i
solcellen för att dela upp vatten i syrgas och vätgas. I processen används en katalysator bestående av
kobolt (metall), fosfat (salt) och en elektrod placerad i vattnet där syrgas bildas när elektrisk ström
går genom elektroden och en annan katalysator exempelvis platina där vätgas bildas simultant.
Syrgasen och vätgasen kan sedan lagras var för sig och när behov finns kan dessa återgå till vatten via
en bränslecell som då producerar elektricitet som kan användas i hushållet (13). Detta är ett mycket
rent sätt att framställa el eftersom bränslecellens enda restprodukter är värme och vatten. De är
dock väldigt dyra att tillverka eftersom de kräver den dyra metallen platina för att fungera, även
systemet för utvinning och lagring av vätgasen är avancerad och dyr vilket gör att denna typ av
lagring därför är svår att göra kommersiell på grund av ekonomiska skäl (14).
Solenergi kombinerat med andra system
Solvärme
Vanligast i småhus är att solvärme kombineras med ett annat system för uppvärmning då det är svårt
att producera tillräckligt med solvärme för det uppvärmningsbehov som uppstår under
vinterhalvåret. Fördelaktigt med solvärme är att den under sommarhalvåret kan täcka hela
värmebehovet vilket gör att det primära värmesystemet inte behöver användas.
Bergvärme/Jordvärme
Med bergvärme eller jordvärme som uppvärmning så ingår det i systemet en värmeslinga med
värmebärare, en värmepump och en ackumulatortank. Solvärmen kan då lagras i ackumulatortanken
där tillskottet på värme hjälper till att värma vattnet. De perioder då solfångarna inte klarar att
värma till den temperatur som krävs för lagring i ackumulatortanken kan den värme som ändå
produceras användas till att förvärma det vatten som kommer in i värmepumpen. Då temperaturen
blir så låg att även detta inte går att tillämpa kan solvärmen lagras i borrhålet eller marken (15).
8
Vedeldning
Med vedeldning som uppvärmningsalternativ så är det även här vanligt med en ackumulatortank för
energilagring dock utformad som en tekniktank och en eller flera slavtankar beroende på hushållets
behov. Tekniktanken är den tank där värmeslingorna från solfångaren är installerade och en slavtank
används enbart som lager för att tillvarata den stora mängd värme som avges vid eldning (6).
Pellets
Då solvärme kombineras med pellets för uppvärmning används en ackumulatortank som energilager.
Två alternativ dominerar vid pelletseldning. En pelletskamin som värmer huset på samma sätt som
en kakelugn och braskamin, är kaminen vattenmantlad kan den kopplas in till ett vattenburet
värmesystem och då utgöra den primära värmekällan (16). Det andra alternativet är att använda en
pelletsbrännare i kombination med en panna samt ackumulatortanken (6).
El
I hus med direktverkande el för uppvärmning kan varmvattenberedaren bytas ut mot en beredare
som kan kopplas ihop med solfångare, för att kunna tillvarata all solvärme kan värmelagret behöva
utökas. Har huset dessutom ett vattenburet värmesystem så kan solvärmen även nyttjas för att
värma huset. Elsystemet kan vidare kombineras med fler uppvärmningsalternativ, såsom pellets-
eller vedkamin, för att kunna minska elförbrukningen under vinterhalvåret (8).
Olja
Oljeeldning har stora likheter med pelletseldning då oljebrännaren är kombinerad med en panna och
ackumulatortank. Här gäller även att eldning under sommarhalvåret för enbart varmvatten är mycket
dyrt då verkningsgraden är sämre (6) (8).
Sol-el
Då det i Sverige normalt inte lagras elektricitet utan den produceras i takt med att den förbrukas så
finns det idag inte så många kombinationer av lagringssystem. De lager som finns i samband med
elproduktion är oftast lager där energin lagras i en annan form för att vid behov kunna omvandlas till
el. Detsamma gäller för den el som produceras i solceller för småhus, den används när den
produceras men eventuellt överskott lagras vanligtvis i batterier. Då det fortfarande är ganska dyrt
med solceller och de har en relativt låg verkningsgrad så används de främst på avlägsna platser som
inte har tillgång till elnätet (17).
Val av system
Val av system beror helt på hushållets behov av värme och varmvatten samt vad som blir mest
ekonomiskt. Det är oftast mest ekonomiskt lönsamt att konvertera eller komplettera ett befintligt
energisystem istället för att installera ett helt nytt. Dimensionering av ackumulatortank,
solfångararea, solcellsarea samt batterikapacitet är avgörande så att systemet inte blir under- eller
överdimensionerat. Ett överdimensionerat system innebär onödiga kostnader och ett
underdimensionerat system gör att behovet av värme inte kan tillgodoses (6) (8).
9
Solenergi nationellt och internationellt Idag finns det ungefär 15 000 solvärmesystem i Sverige, och varje år byggs ytterligare ca 2000 st.
System som är installerade i små hus är dominerande men även i bl.a. flerbostadshus, mindre
fjärrvärmesystem, utomhusbad, idrottsplatser och campinganläggningar är solenergisystem funna.
Av de solfångare som installeras i Sverige så tillverkas också en väldigt stor del av dem i landet. Under
1980-talet byggdes ett antal solvärmeanläggningar i demonstrationssyfte i Sverige och detta ligger till
grund för det faktum att flera av världens största solvärmeanläggningar är belägna här och att de
flesta av världens solvärmeanläggningar grundas på svensk teknik. Kina är det land som har flest
solfångare och landet står för ca 75 % av världsmarknaden. I Europa är utvecklingen just nu lika
positiv som i Kina och i Europa finns den största delen av solfångare i Tyskland medan Cypern,
Grekland och Österrike har flest solfångare räknat per person (18). Flest nätanslutna solcellssystem
finns i Tyskland, Japan och USA där orsakerna till detta kan vara höga elpriser, stort elbehov
sommartid och nationella och regionala teknikstöd. I Sverige forskas det mycket för att utveckla
solcellen och bl.a. Ångströmlaboratoriet i Uppsala har gynnat den internationella utvecklingen (7).
Ekonomi Den icke förnybara energin kommer sannolikt att bli betydligt dyrare och med solvärmesystem i
byggnaden kommer troligtvis besparingarna att växa i takt med att prishöjningarna sker på dessa
energislag. Energin från solen är helt gratis, det är installationskostnaden för solvärmeanläggningen
som är hög (8). Att bygga sina egna solpaneler kan minska investeringskostnaderna ganska mycket i
jämförelse med att använda sig av de färdiga (19). När man väl har investerat i ett solvärmesystem,
som oftast har en livslängd på ungefär 30 år, är kostnaden i princip fixerad i decennier framöver
förutsatt en någorlunda stabil ränta. Värdet på fastigheten stiger om en solenergianläggning
installerats, samtidigt som värmesystemet blir mer flexibelt. Även potentialen att kombinera olika
energislag på ett ekonomiskt fördelaktigt sätt ökar pga. att en ackumulatortank har installerats och
lagring av energi blir möjlig (8). Miljövinsten är en fördel för vårt svenska samhälle och hela världens
befolkning, det som på sikt innebär en besparing för samhället kommer även privatpersonen i fråga
till godo till slut. Produktionskostnaden för solceller har hittills varit för dyra för att användas i
storskaliga tillämpningar, de används därför främst i fritidshus och dylikt (19).
10
Miljö Framställning av el och värme från solenergi generar inga utsläpp av växthusgaser, försurande ämnen
eller restprodukter vilket gör solenergi till en mycket ren energiform, tillverkningen av solfångare,
solceller och andra delar av systemet leder däremot till vissa utsläpp precis som all annan produktion
(20).
Batterier för lagring av el kan innehålla tungmetaller som har negativ miljöpåverkan om de kommer
ut i naturen men om förbrukade batterier tas om hand på rätt sätt behöver inte detta vara ett
problem. De kan också innehålla metaller som kan vara dyra att framställa både ekonomiskt och
energimässigt, de är då viktigt att i största möjliga mån återvinna dessa (21). Även bränsleceller
kräver dyra metaller för att fungera (14).
Figur 6. Fristående solpanel.
Framtida potential Potentialen för solenergi och lagring av solenergi får ses som ganska goda då staten vill att
användningen av solenergi ska öka, från och med 2009 finns ett ekonomiskt stöd för installation av
solceller (figur 6) som täcker upp till 60 % av installationskostnaden. Detta stöd är endast tillgängligt
till och med 2011 (22) och en förlängning kan ha en positiv verkan för utvecklingen av solenergi.
Jämfört med olja och kol-producerad el är den konkurrenskraftig då priset på olja och el sannolikt
kommer att stiga i framtiden. En solvärmeanläggning reducerar också koldioxidutsläppen med ett ton
per hushåll och år jämfört med oljeeldning. Hur de olika lagringsteknikerna kommer att utnyttjas i
framtiden är svårt att säga men beroende på varje hushålls behov och utbredningen av en viss teknik
samt geologiska förutsättningar så kommer nog inte endast en teknik att vara aktuell.
11
Fördelar och nackdelar Tungt vägande fördelar med solenergi är att det är ett miljövänligt alternativ samt att solstrålarna är
helt gratis. Underhållskostnaden av solfångare och solpanel är i jämförelse med andra system väldigt
låg vilket är till stor fördel, men något som dock talar emot är att hela energibehovet inte kan täckas
bara med hjälp av dessa. Även låga driftskostnader, inga transportkostnader, en lång hållbarhet på
omkring 30 år och att den kan användas där den är installerad några tungt vägande fördelar. Det är
väldigt positivt att kunna lagra solenergi i en ackumulatortank från dess att solstrålarna lyser på
panelen tills dess att man faktiskt behöver den och ackumulatortanken gör att det är lätt att
kombinera med andra värmesystem. Vad gäller investeringskostnaderna så är de relativt höga men
systemet lönar sig oftast efter några år. Översiktlig sammanställning av för- och nackdelar med
solenergi visas i tabell 1.
Tabell 1. För- och nackdelar med solenergi.
+ - Miljövänligt Täcker ej hela energibehovet
Solstrålarna är gratis Dyr investeringskostnad
Kan lagras Kräver lagring
Lätt att kombinera med andra system
Låg driftskostnad
Lång hållbarhet
12
Referenser 1. [Online] Vattenfall, 2011. [Citat: den 15 mars 2011.]
http://www.vattenfall.se/sv/sol.htm?WT.ac=search_success.
2. El och värme från solen. energimyndigheten.se. [Online] 2003. [Citat: den 15 mars 2011.]
http://213.115.22.116/System/TemplateView.aspx?p=Energimyndigheten&view=default&cat=/Brosc
hyrer&id=45e63a9be7ba4bb89cc9cd4a2b14f438.
3. Hsieh, Jui Sheng. Solar Energy Engineering. u.o. : Englewood Cliffs NJ Prentice-Hall, 1986. ISBN 0-
13-822446-3.
4. ifenergy.com. [Online] den 25 maj 2009. [Citat: den 21 mars 2011.]
http://www.ifenergy.com/50226711/the_solacar_platform_ps20_solar_power_tower_now_operati
onal_in_spain.php.
5. greenterrafirma.com. [Online] [Citat: den 21 mars 2011.] http://greenterrafirma.com/solar-
thermal-for-electricity.html.
6. Andrén, Lars. Solenergi, praktiska tillämpningar i bebyggelse. u.o. : AB Svensk Byggtjänst, 1999.
ISBN 91-7332-872-3.
7. El från solen. Svensk solenergi. [Online] [Citat: den 16 mars 2011.]
http://www.svensksolenergi.se/page.php?page=el_fran_solen&&main=54.
8. Svenska Solgruppen. Solvärme i vårt hus. u.o. : Larson, 2007. ISBN 978-91-514-0344-1.
9. Ackumulatortankar - får värmen att räcka längre. energimyndigheten.se. [Online] februari 2011.
[Citat: den 14 mars 2011.]
http://webbshop.cm.se/System/TemplateView.aspx?p=Energimyndigheten&view=default&cat=/Bro
schyrer&id=e5aabe69b1da42b6b1537f18474bb27d.
10. Suncarry. [Online] [Citat: den 16 mars 2011.] http://www.suncarry.se/pdf/Suncarry.pdf.
11. Orsa Kommun. [Online] [Citat: den 21 mars 2011.]
http://www2.orsa.se/energiradgivning/solenergi.html.
12. Ibrahim Dincer, Marc A. Rosen. Thermal energy storage, systems and applications. u.o. : John
Wiley & Sons, Ltd, 2011. ISBN 978-0-470-97075-1.
13. Wennberg, Anna. Elektroniktidningen (etn.se). [Online] 2008. [Citat: den 14 mars 2011.]
http://etn.se/index.php?option=com_content&view=article&id=47134.
14. Falk, Johan. Bränsleceller: effektivt - men dyrt. Forskning och framsteg (fof.se). [Online] 2008.
[Citat: den 14 mars 2011.] http://www.fof.se/tidning/2008/2/bransleceller-effektivt-men-dyrt.
15. Kjellsson, Elisabeth. Forskning, Avhandlingar. Lunds Tekniska Högskola. [Online] [Citat: den 16
mars 2011.]
http://www.lth.se/forskning/avhandlingar_och_publikationer/avhandlingar/?L=iagwsxdrseonvz#2.
13
16. Värme i Villan. Broschyrer, Webbshop, Energimyndigheten. [Online] 2010. [Citat: den 16 mars
2011.]
http://webbshop.cm.se/System/ViewResource.aspx?p=Energimyndigheten&rl=default:/Resources/P
ermanent/Static/f54f45152d484dfab8eea453af58814e/ET2010_43w.pdf.
17. Energimyndigheten, Boverket. Solceller i byggnader - nya möjligheter! Broschyrer, Webbshop,
Energimyndigheten. [Online] 2005. [Citat: den 16 mars 2011.]
http://webbshop.cm.se/System/ViewResource.aspx?p=Energimyndigheten&rl=default:/Resources/P
ermanent/Static/b00259ae394042bb83b4aa88e05c564c/ET2005_11.pdf.
18. Solvärme. Svensk solenergi. [Online] [Citat: den 16 mars 2011.]
http://www.svensksolenergi.se/page.php?page=solvarme&&main=54.
19. Andrén, Lars. Solvärmeboken. u.o. : Ica bokförlag, 2007. ISBN 978-91-534-3008-7.
20. vattenfall.se. [Online] Vattenfall, den 08 mars 2011. [Citat: den 22 mars 2011.]
http://www.vattenfall.se/sv/solceller.htm?WT.ac=search_success.
21. batteriinsamlingen.se. [Online] [Citat: den 22 mars 2011.] http://www.batteriinsamlingen.se/om-
batterier/om-batterier-inte-samlas-in/.
22. Press. Regeringskansliet. [Online] den 11 juni 2009. [Citat: den 18 mars 2011.]
www.regeringen.se/sb/d/11999/a/128177.
23. Henfridsson, Urban. [Online] 1997. [Citat: den 21 mars 2011.]
www.ts.mah.se/utbild/em7050/Systemdok/SolvarmeBroschyr4.pdf.. ISBN 91-973082-0-X.
24. Nordisk solvärme. [Online] [Citat: den 21 mars 2011.] http://www.nordisk-
solvarme.se/montering_solvarme/.