Solceller på Kungliga Tekniska Högskolan1201685/FULLTEXT01.pdf · Figur 13.Diagram över antalet solinstrålning i Observatorielunden, Stockholm (Miljöbarometern, 2017) ___ 22

Kandidatexamensarbete KTH – Skolan för Industriell Teknik och Management

Energiteknik EGI-2017

SE-100 44 STOCKHOLM

Solceller på Kungliga Tekniska Högskolan

- En förstudie för installation av solceller på

Brinellvägen 66

Viktor Lagergren Gustav Meisner

Kandidatexamensarbete EGI-2017

Solceller på Kungliga

Tekniska Högskolan

- En förstudie för

installation av solceller

Brinellvägen 66

Viktor Lagergren

Gustav Meisner

Godkänd

Examinator

Björn Palm

Handledare

Peter Hill

Uppdragsgivare Kontaktperson

Abstract The Earth receives 5.4 million exajoule in the form of radiation from the sun each year. To

put this in perspective, it corresponds to about ten thousand times more energy than total

human energy consumption per year. Solar energy is therefore a very interesting energy

source that is also infinite, environmentally friendly and free to use. The interest in solar

energy has increased sharply in Sweden in recent years. In June 2016, the Swedish

government set a target where Sweden will use 100 percent renewable electricity generation

in 2040, where solar electricity will contribute.

This report investigates the possibility of solar cell installation at Brinellvägen 66 in

Stockholm. The purpose of the report is to present the profitability of solar cells application

on the roof of Brinellvägen 66 and determine how the solar cells are most conveniently

installed.

The report’s literature study addresses solar cell and components in solar cell systems, the

electricity price, economics and local factors. The method is divided in two models. First,

System Advisor Model (SAM) developed by the National Renewable Energy Laboratory

(NREL) USA, is used to simulate the electricity generation from the solar cell system.

Second, to calculate profitability, an investment calculation focusing on production cost

(LEOC) where present value, discounted repayment time and internal rate are used. Available

rooftop area for the solar cell system at Brinellvägen 66 is 30x6 meters. Two solar modules

from SAM's database are used: Sunpower SPR-E20-327 and Jinko Solar JKMS270M-60 and

both modules are available in the Swedish market. A sensitivity analysis is performed on

selected factors that may affect the results from the method.

The result that proved to be most profitable was a cell solar system of 60 Jinko Solar

JKMS270M-60 modules, placed in rows of two. From the investment analysis, a production

cost of 0,495 SEK/kWh was determined, a present value of 112 706 SEK, a discounted

repayment period of 12 years and an internal interest rate of 7,7 percent.

The result from System Advisor Model shows that optimal tilt angle for solar cells on

Brinellvägen 66 is 42 degrees for one row, 35 degrees for two rows and 5-6 degrees for three

rows. Optimal tilt angle decreases with the number of rows due to self-shading. A low Ground

Cover Ratio (GCR) is preferred, which means that the rows should be placed as far apart as

possible for best results.

Sammanfattning

Varje år mottar jorden 5,4 miljoner exajoule i form av strålningsenergi från solen. För att sätta

detta i perspektiv motsvarar det cirka tiotusen gånger mer än människans totala

energiförbrukning per år. Solenergi är därför en mycket intressant energikälla som dessutom

är oändlig, miljövänlig och kostnadsfri. Intresset för solenergi har under de senaste åren ökat

kraftigt i Sverige och i juni 2016 fastlade regeringen ett mål där Sverige år 2040 ska använda

100 procent förnyelsebar elproduktion. Solel ska ingå som en viktig andel i denna vision.

Förstudien undersöker möjligheten för solcellsinstallation på Brinellvägen 66 i Stockholm.

Syftet med förstudien är att presentera lönsamheten för installation av solceller på taket på

Brinellvägen och bestämma hur solcellerna lämpligast ska monteras.

Litteraturstudien behandlar solceller och komponenter i solcellsanläggningar, elpriser,

ekonomi och lokala faktorer som påverkar solceller. I metoden använd System Advisor

Modell (SAM) framtaget av National Renewable Energy Laboratory (NREL) USA, för att

simulera solcellsanläggningens elproduktion. För att beräkna lönsamheten används en

investeringskalkyl som fokuserar på produktionskostnad (LEOC), nuvärde, diskonterad

återbetalnings tid och internränta. Tillgänglig takareal för solcellsanläggningen på

Brinellvägen 66 är 30x6 meter. Två solcellsmoduler från SAM:s databas används: Sunpower

SPR-E20-327 och Jinko Solar JKMS270M-60 och båda modulerna är tillgängliga på den

svenska marknaden. En känslighetsanalys utförs på utvalda faktorer som kan komma att

påverka resultatet från metoden.

Resultatet som visade sig vara mest lönsamt var en solcellsanläggning med 60 stycken Jinko

Solar JKMS270M-60 i rader om två. Från investeringsanalysen fastställdes en

produktionskostnad på 0,495 SEK/kWh, ett nuvärde på 112 706 SEK, en diskonterad

återbetalningstid på 12 år och en internränta på 7,7 procent.

Resultatet från System Advisor Model visar att optimal lutning för solceller på Brinellvägen

66 är 42 grader för en rad, 35 grader för två rader och 5–6 grader för tre rader. Optimal vinkel

avtar med antalet rader på grund av självskuggning mellan rader. Ett lågt avståndsförhållande

(GCR) är att föredra vilket innebär att modulerna ska placeras så långt ifrån varandra som

möjligt för bäst resultat.

Innehållsförteckning

1 Introduktion ................................................................................................................................... 1

2 Problemformulering och mål ........................................................................................................ 2

3 Litteraturstudie............................................................................................................................... 2 3.1 Introduktion till Solenergi ......................................................................................................................... 2 3.2 Solcellens historia ..................................................................................................................................... 3

3.2.1 Solenergi i Sverige ........................................................................................................................... 3 3.2.2 Europa och världen ........................................................................................................................ 4

3.3 Solstrålning .............................................................................................................................................. 4 3.3.1 Viktiga faktorer för solceller .......................................................................................................... 5

3.4 Solceller ................................................................................................................................................... 7 3.4.1 Fotovoltaiska (PV) .......................................................................................................................... 8 3.4.2 Tunnfilmssolceller ........................................................................................................................... 9 3.4.3 Komponenter i solcellsanläggningar ............................................................................................. 9 3.4.4 Verkningsgrad och förluster ........................................................................................................ 11 3.4.5 För- och nackdelar med solceller ................................................................................................ 12 3.4.6 Installation ..................................................................................................................................... 12 3.4.7 Distribution av elektricitet............................................................................................................ 13

3.5 Ekonomi ............................................................................................................................................... 13 3.5.1 Kostnader ...................................................................................................................................... 13 3.5.2 Investeringsanalys ......................................................................................................................... 13 3.5.3 Kalkylränta & internränta ............................................................................................................. 14 3.5.4 Styrmedel ....................................................................................................................................... 17

3.6 Elpriset ................................................................................................................................................. 17 3.6.1 Svenska elnätet .............................................................................................................................. 18 3.6.2 Skatt och bidrag............................................................................................................................. 20 3.6.3 Elcertifikat ..................................................................................................................................... 21

3.7 Lokala faktorer Stockholm..................................................................................................................... 22 3.7.1 Soltimmar....................................................................................................................................... 22 3.7.2 Solstrålning .................................................................................................................................... 22

3.8 Energiförbrukning fastigheter .................................................................................................................. 23 3.8.1 Brinellvägen 66 .............................................................................................................................. 23 3.8.2 Försvarshögskolan ........................................................................................................................ 24

4 Metod ............................................................................................................................................ 25 4.1 Avgränsningar ....................................................................................................................................... 25 4.2 System Advisor Modell (SAM) .............................................................................................................. 26

4.2.1 Inställning av SAM ....................................................................................................................... 26 4.3 Investeringskalkyl ................................................................................................................................... 35

4.3.1 Antaganden .................................................................................................................................... 36 4.3.2 Produktionskostnaden .................................................................................................................. 37 4.3.3 Nuvärde ......................................................................................................................................... 38 4.3.4 Intäkter ........................................................................................................................................... 38 4.3.5 ROT-avdrag och investeringsstöd ............................................................................................... 39 4.3.6 Grundinvestering .......................................................................................................................... 39 4.3.7 Sammanfattning av ingående parametrar i LCOE-kalkylen ..................................................... 40

5 Förstudiens resultat ......................................................................................................................41 5.1 Sammanfattning av resultat..................................................................................................................... 41 5.2 Resultat SAM ....................................................................................................................................... 41

5.2.1 Producerad energi per år .............................................................................................................. 41 5.2.2 Optimal vinkel ............................................................................................................................... 42 5.2.3 Energiutbyte .................................................................................................................................. 42 5.2.4 Modulavstånd ................................................................................................................................ 43

6

5.3 Resultat investeringsanalys ...................................................................................................................... 43

6 Känslighetsanalys och diskussion .............................................................................................. 46 6.1 Förändring av modulpris ......................................................................................................................... 46 6.2 Förändring av elpriset ............................................................................................................................. 46 6.3 Förändring av kalkylränta ..................................................................................................................... 48 6.4 Utökning av takareal ............................................................................................................................. 49 6.5 Energiutbyte .......................................................................................................................................... 49

7 Slutdiskussion .............................................................................................................................. 50

8 Slutsatser ....................................................................................................................................... 52

9 Framtida arbete ............................................................................................................................ 52

10 Referenser ..................................................................................................................................... 53

11 Bilagor ........................................................................................................................................... 59

Figurer Figur 1. Ackumulerade installationer av solceller i Sverige under år 2000–2014 (Sidén, 2015) __________ 3 Figur 2. Fördelningen av nyinstallationer av solceller i världen 2013 (Sidén, 2015). __________________ 4 Figur 3. Punkterna anger solens höjd över horisontalplanet för Stockholms latitud med riktningsvinkel som utgår från norr. (Sidén, 2015). _________________________________________________________ 6 Figur 4. Påverkande faktorer (Solelprogrammet, 2016) _____________________________________ 7 Figur 5 - Fotovoltasik solcell, (Solarlab, 2016) __________________________________________ 8 Figur 6. Exempel på kopplingsschema för en solcellsanläggning. ________________________________ 9 Figur 7 - Antal procent som träffar olika ytor av globalinstrålningen från en sydlig vinkel (inklusive reflektion) (Solelprogrammet, 2017). ________________________________________________________ 12 Figur 8. Inflationstakt för perioden 2008 till början av 2017 (Centralbyrån, 2017). ________________ 15 Figur 9. Diagram för utbud och efterfrågan (Nord Pool, 2017) _______________________________ 18 Figur 10. Hur Vattenfalls rörliga elpriser i södra Mellansverige varierat under perioden 2012–2017 (Vattenfall, 2017) ____________________________________________________________________ 18 Figur 11. Elcertifikatsystemet - Så fungerar det (Energimyndigheten, 2015). ______________________ 21 Figur 12. Diagram över antalet soltimmar i Observatorielunden, Stockholm (Miljöbarometern, 2017) _____ 22 Figur 13.Diagram över antalet solinstrålning i Observatorielunden, Stockholm (Miljöbarometern, 2017) ___ 22 Figur 14. Tillförd energi i Sverige under år 2014 (Energimyndigheten, 2016). _____________________ 23 Figur 15. Diagram över energiförbrukning på Brinellvägen 66–68. ____________________________ 24 Figur 16. Flygfoto över Brinellvägen 66–68, där Brinellvägen 66 är inringat (Eniro, 2017). ___________ 24 Figur 17. Flödesschema över metod. _________________________________________________ 25 Figur 18. Datablad över för en solcellmodul. ___________________________________________ 26 Figur 19. Montering av solcellerna. _________________________________________________ 27 Figur 20. Datablad över en växelriktare. _____________________________________________ 27 Figur 21. Lokala faktorer. ______________________________________________________ 28 Figur 22. Anläggningens design. ___________________________________________________ 29 Figur 23. Illustration av 7 moduler per string, parallella string och en växelriktare (NREL, 2016). ______ 30 Figur 24. Lutning och riktning av solcellerna. __________________________________________ 31 Figur 25. Solcellssystemets utformning. _______________________________________________ 32 Figur 26. Systemets skuggning ____________________________________________________ 32 Figur 27. Systemets förluster ______________________________________________________ 33 Figur 28. En, två respektive tre rader av solceller samt lutning. _______________________________ 35

Tabeller

Tabell 1. Globalinstrålning (Andrén, 2011). ___________________________________________ 5 Tabell 2. Solenergis procentuella fördelning över året på en yta vinklad 45 grader mot söder. Värdet är genomsnitt för Sverige (Sidén, 2015)._________________________________________________________ 6 Tabell 3. Optimal placering av plana solfångare på 55:e breddgraden (Andrén, 2011). ________________ 6 Tabell 4 - Verkningsgrad hos olika växelriktartillverkare (Energimyndigheten, 2015) _______________ 10 Tabell 5. Kostnadskalkyl från Solcellsmontörerna. _______________________________________ 16 Tabell 6.Installerad effekt. _______________________________________________________ 35 Tabell 7. Grundinvestering. ______________________________________________________ 39 Tabell 8. Ingående parametrar ____________________________________________________ 40 Tabell 9. Producerad årlig energi. ___________________________________________________ 41 Tabell 10. Optimal vinkel._______________________________________________________ 42 Tabell 11. Energiutbyte. ________________________________________________________ 42 Tabell 12.Hur avståndet mellan modulerna påverkar årliga produktionen. _______________________ 43 Tabell 13 - Resultat Sunpower SPR-E20-327 (30 st.) ____________________________________ 43 Tabell 14- Resultat Sunpower SPR-E20-327 (60 st.) ____________________________________ 44 Tabell 15 - Resultat Sunpower SPR-E20-327 (90 st.) ____________________________________ 44 Tabell 16 - Jinko Solar JKMS270M-60 (30 st.)________________________________________ 44 Tabell 17 - Jinko Solar JKMS270M-60 (60 st.)________________________________________ 45 Tabell 18 - Jinko Solar JKMS270M-60 (90 st.)________________________________________ 45 Tabell 19. Investeringskalkyl inklusive förändring av elpris. _________________________________ 47 Tabell 20.Investeringskalkyl inkl. förändring av elpris. ____________________________________ 47 Tabell 21. Förändring av Kalkylränta. _______________________________________________ 48 Tabell 22. Resultat från investeringsanalys efter utökning av takareal. __________________________ 49

Nomenklatur

Benämning Tecken Enhet

Total modularea 𝐴𝑀𝑡𝑜𝑡 (𝑚2)

Modularea 𝐴𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 (𝑚2)

Kassaflöde C (SEK)

Maximal instrålningsintensitet 𝐸𝑚𝑎𝑥 (𝑊/𝑚2)

Total solinstrålning 𝐸𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝐼𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡 (𝑊/𝑚2)

Total mängd producerad el 𝐸𝑙𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑟𝑎𝑑 (kWh)

Temperaturskorregeringsfaktor 𝐹𝑇𝑒𝑚𝑝𝐶𝑜𝑟𝑟

Grundinvestering G (SEK)

Ground Cover Ratio* GCR

Intäkt I (SEK)

Internränta IR (%)

År för insättning i (år)

Investeringskostnad 𝐾𝑖 (SEK)

Årsintäkt 𝐾å (SEK/år)

Produktionskostnad** LCOE (SEK)

Ekonomisk livslängd n (år)

Nettonuvärde NNV (SEK)

Nuvärde NV (SEK)

Verkningsgrad modul 𝜂𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 (%)

Solcellsanläggningens verkningsgrad η𝐴𝑛𝑙ä𝑔𝑔𝑛𝑖𝑛𝑔 (%)

Reducering av verkningsgrad ∆𝜂 (%)

Systemets toppeffekt 𝑃𝑚𝑎𝑥 (W)

Maximal effekt solcellsmodul 𝑃𝑚𝑝𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 (W)

Elpris 𝑃𝑒𝑙 (SEK/kWh)

Kalkylränta R (år)

Temperaturkoefficient 𝑇𝐶

Temperatur vid STC-test 𝑇𝑆𝑇𝐶 (°C)

Modulens temperatur 𝑇𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 (°C)

Återbetalningstiden 𝑡𝑃𝑂 (år)

*Ground Cover Ratio (GCR) är ett förhållande hur tätt placera solcellsmodulerna är vilket

påverkar självskuggningen mellan raderna.

** Produktionskostnad (LCOE) är total livscykelkostnad dividerat med total

energiproduktion under livslängden

1

1 Introduktion

Människans inverkan på klimatet blir allt mer påtaglig. Energisektorn har en stark påverkan

på miljön då förbränningen av fossila bränslen är vanligt förekommande. Solenergi är en

intressant energiform eftersom den är förnybar och inte medför några utsläpp av växthusgaser

och dessutom kräver den inte några ändliga resurser för energiproduktion. Kostnader för

tillverkning av solceller har sjunkit, något som ökat intresset ur ett ekonomiskt perspektiv.

Standardpriset för solcellsmoduler har sjunkit från 70 SEK/W år 2003 till 8,15 SEK/W år

2014 (Lindahl, 2015).

Intresset för solenergi har under de senaste åren ökat kraftigt i Sverige och i juni 2016 fastlade

regeringen ett mål där Sverige år 2040 ska använda 100 procent förnyelsebar elproduktion,

där solel ska stå för en andel (Regering, 2016). En färdplan finns även för hur Stockholm ska

minska växthusgasutsläppen från energianvändning och transporter. För att lyckas med detta

ska fossila bränslen bytas ut mot andra energikällor och samtidigt minska energibehovet

genom energieffektiviseringar. Idag ligger Stockholm i framkant beträffande miljö och

hållbarhetsarbete och blev år 2010 utsedd till Europas miljöhuvudstad av europeiska

kommissionen (Stockholm Stad, 2015). Sveriges huvudstad har med sitt målmedvetna arbete

lyckas minska stadens utsläpp av växthusgaser per capita med 25 procent jämfört med

referensåret 1990 (Stockholm Stad, 2016). Stockholm stads långsiktiga mål är att minska

utsläppen av växthusgaser årligen för att år 2040 vara en helt fossilbränslefri stad

(Miljöförvaltningen Stockholm, 2016).

Ett energisystem kan delas in i produktion, distribution och användning. För att ett

energisystem ska kunna betraktas som hållbart bör var och en av dessa delsystem vara väl

anpassade och leva upp till vissa krav. Inom energiproduktionen är hög verkningsgrad och

förnyelsebara energikällor två viktiga kriterier. Vid distribution av el gäller att

överföringsförluster minimeras och överföringskapaciteten ska vara tillräcklig utan stora

ingrepp i landskapet. Energieffektivisering och energisnåla tekniker är två kriterier för att

uppnå hållbar energianvändning (Världsnaturfonden, 2011).

Genom beslut tagna av universitetsstyrelsen år 2012 ska Kungliga Tekniska Högskolan

(KTH) bidra till en hållbar utveckling genom utbildning, forskning, samverkan samt att

minska sin egen miljöbelastning. Detta innebär bland annat att KTH ska hushålla med energi,

varor och material och följa de miljölagar som skolan omfattas av. KTH:s identitet ska

förknippas med ett gediget arbete för miljön och hållbar utveckling (Kungliga Tekniska

Högskolan, 2012). Parallellt har även Akademiska Hus, förvaltningsansvariga för alla

fastigheter på KTH campus, under 2013 fastställt övergripande hållbarhetsmål (Akademiska

Hus, 2017):

• Samarbete med kunder angående hållbarhetsinitiativ

• Minska mängden levererad energi med 50% till 2025 (jämfört med förbrukningen år

2000)

• CO2-avtryck från drift ska elimineras

Med detta som grund syftar förstudien att undersöka möjligheten till installation av solceller

på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm.

2

2 Problemformulering och mål

Syftet med förstudien är att utreda hur installation av solenergi på Brinellvägen 66 på

Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm ska genomföras för bäst resultat och lönsamhet.

Vidare undersöks vilken solcellsanläggning som lämpar sig bäst ur en ekonomisk synvinkel

och hur solcellsmodulerna bör monteras för optimal effekt. Hur olika faktorer påverkar

resultatet undersöks i en känslighetsanalys.

Frågeställningarna kan sammanfattas till följande frågor:

1. Är installation av en solcellsanläggning på Kungliga Tekniska Högskolan lämpligt ur

en ekonomisk synvinkel?

2. Hur bör solcellsmodulerna monteras för maximal effekt?

3 Litteraturstudie

Det finns tre områden som påverkar resultatet av förstudien: Solceller och

solcellsanläggningar, ekonomi och lokala faktorer. Först introduceras solenergi som helhet

och hur forskningen kring ämnet har utvecklats i Sverige, Europa och andra delar av världen.

Sedan presenteras solceller som modul och vilka typer av solceller som dominerar dagens

marknad. Vidare presenteras den ekonomi som kommer beröra en eventuell installation av

solcellssystem. Avslutningsvis beskrivs de lokala faktorer som kan komma att påverka

solcellssystemets prestanda och således lönsamhet.

3.1 Introduktion till Solenergi

Solenergi kallas den energi som kommer ifrån solens strålning och allt liv på jorden baseras

på denna energiform. Solens flödande energi är oss människor helt given och utgör en oändlig

energikälla där man kan konstatera att den inte utnyttjas till sin fulla rätt av människan.

Istället dominerar andra energislag av ändlig natur såsom kol, olja, naturgas, och kärnenergi.

Till problemen hör stora utsläpp av växthusgaser och oro för hur radioaktivt avfall ska

slutförvaras. En omställning från fossila bränslen till hållbara är en av nutidens stora

utmaningar. Solenergi har sannolikt en spännande framtid inom såväl den svenska som den

internationella energimarknaden.

3

3.2 Solcellens historia

År 1838 upptäckte den franske fysikern Edmund Becquerel vad som kom att kallas

fotovoltaiska effekten. När två belysta metallelektroder sänks ned i en halvledande elektrolyt

alstras svag spänning. Upptäckten innebar att man förstod att solljus var energi som med hjälp

av en halvledare kunde omvandlas till elektricitet. En annan upptäckt med stor betydelse var

den fotoelektriska effekten som upptäcktes av den tyske fysikern Wilhelm Hallwach år 1888.

Den fotoelektriska effekten innebär att negativt laddade metallytor utsänder elektroner om

man belyser dem med kortvågigt ljus (Sidén, 2015). Albert Einstein förklarade denna

upptäckt och blev belönad med nobelpriset i fysik 1921 år. Dagens solceller såg ljuset på

1940-talet på Bells Telefonlaboratorier i New Jersey. Upptäckten som låg till grund var att

kiselbrickor som var doppade i vissa orenligheter var mycket känsliga för ljus. Redan 1905

fanns en färdig solcell med en verkningsgrad mellan 4 och 6 procent. Det stora genombrottet

kom 1958 då den första satelliten med solceller sköts upp; Vanguard I. Eftersom solcellerna

till en början var mycket dyra var marknaden begränsad. Efter första oljekrisen och

Tjernobyl-olyckan tog forskningen ny fart (Sidén, 2015).

3.2.1 Solenergi i Sverige

Sverige har tidigare inte varit en företrädare på solcellsområdet. En orsak är den begränsade

tillgången på solenergi under delar av året. Tillgången till andra förnybara energikällor såsom

vattenkraft och bioenergi är däremot bättre än för många andra länder. Pressen att utveckla

nya energikällor har därför inte varit lika stark (Sidén, 2015). Under perioden 2007–2014

ökade intresset för solceller och nyinstallationer ökade med 44 procent årligen i medeltal, se

Figur 1. Av dessa är drygt 80 procent nätanslutna (Sidén, 2015). I Sverige producerar ett

optimalt solcellssytem med installerad effekt på 1 kW och en verkningsgrad på 75 procent

runt 900 kWh per år (EU, 2012).

Figur 1. Ackumulerade installationer av solceller i Sverige under år 2000–2014 (Sidén, 2015).

Enligt Svenska Kraftnäts statistik matades 50,98 GWh solel in i nätet under 2016. Under 2015

var samma siffra 28,95 GWh, vilket är en ökning med 76 procent under 2016 (Kraftnät,

2017).

4

3.2.2 Europa och världen

Avseende total installerad effekt av solceller ligger Europa med Tyskland i täten men

installationen av solceller har under de senaste åren förskjutits från Europa till Asien och

USA. Med nuvarande takt kommer Kina att passera de europeiska länderna (Sidén, 2015).

Figur 2 visar fördelningen av nyinstallationer av solceller år 2013. Tyskland fick år 2013 6,9

procent av sin elförsörjning från solceller (Sidén, 2015). I Tyskland har nyinstallationerna

avtagit sedan ersättningen för inmatning av solenergi till nätet minskat. Italien har högst andel

solcellsel och fick 7,5 procent av elförbrukningen från solen år 2014. En bidragande faktor är

Italiens höga antal soltimmar jämfört med norra Europa. En solcell placerad i Palermo

producerar 50 procent mer än en solcell i Halmstad (Sidén, 2015).

Figur 2. Fördelningen av nyinstallationer av solceller i världen 2013 (Sidén, 2015).

3.3 Solstrålning

Strålning innebär att energi transporteras. När strålningen träffar materia kan den antingen

absorberas eller reflekteras. Elektromagnetisk strålning har sitt ursprung i vibrerande eller på

annat sätt accelererande elektriska laddningar (Areskoug & Eliasson, 2012). Runt en sådan

laddning uppstår ett elektriskt och ett magnetiskt fält, som kan variera i riktning och styrka.

Varje år mottar jorden 5,4 miljoner exajoule i form av strålningsenergi från solen. För att sätta

detta i perspektiv motsvarar det ca tiotusen gånger mer än människans totala

energiförbrukning (Sidén, 2015). Jorden rör sig i en något elliptisk bana kring solen. Det gör

att medelavståndet till solen är 149,6 miljoner kilometer och närmast solen (147,0 miljoner

kilometer) befinner vi oss den 4:e januari och längst bort ifrån solen (152,1 miljoner

kilometer) den 6:e juli (Sidén, 2015). Energin som kommer från solen är resultatet av

kärnreaktioner där väte omvandlas till helium och där den utstrålande mängden solenergi är

5

överskottet i denna process. Variationen av solinstrålningen är totalt cirka 7 procent (Sidén,

2015). Solstrålarna som träffar jordens yta innehåller våglängder från ultraviolett till infrarött.

En större mängd av energin ligger i det infraröda området (Sidén, 2015).

Solarkonstanten är den medeleffekt (1370 W/m2) som når jordatmosfärens yttre rand på en yta

som är vinkelrät mot solen. Av solinstrålningen utanför atmosfären reflekteras en del tillbaka

mot jorden samtidigt som en del absorberas av ozon, koldioxid, syre och vattenånga som finns

i atmosfären och luften (Sidén, 2015). Det reflekterande ljuset kallas diffus instrålning och i

Sverige är den diffusa delen i genomsnitt nära 50 procent av den totala instrålningen. På

vintern är andelen så hög som 80 procent och på sommaren ungefär 20 procent (Sidén, 2015).

Resterande solinstrålning kallas globalinstrålning och är den som kan utnyttjas på jorden

(Sidén, 2015). Solinstrålning som når jorden skiljer sig stark beroende på breddgrad, se

Tabell 1. I Kiruna är den 870 kWh/m2 per år, i Stockholm 1000 kWh/m2 och närmare

ekvatorn i Medelhavsområdet är den 1400–1800 kWh/m2. per år (Andrén, 2011).

Tabell 1. Globalinstrålning (Andrén, 2011).

Globalinstrålning

Plats/ort kWh/m2. och år

Kiruna 870

Stockholm 980

Malmö 1000

Paris 1000

Medelhavsområdet 1400–1800

Sahara/Arizona 2300–3400

3.3.1 Viktiga faktorer för solceller

Energimängden vi kan tillgodogöra oss från solen varierar med väder, soltimmar, lokalisering

och reduktion i moln (Andrén, 2011). I Sverige är årets högsta solhöjd vid sommarsolståndet

som inträffar den 21 juni och står då 54,5 grader klockan 12, se Figur 3 (Sidén, 2015). Då är

solen upp från klockan 03 på morgonen till 21 på kvällen. Den 21 december når solen över

horisonten mellan 09 och 15 och då endast 7,7 grader över horisonten.

6

Figur 3. Punkterna anger solens höjd över horisontalplanet för Stockholms latitud med riktningsvinkel som utgår från norr. (Sidén, 2015).

Låg solhöjd leder till att solstrålarna behöver färdas en betydligt längre sträcka genom

atmosfären vilket gör att intensiteten är endast ca 20 % i december jämfört med juni (Sidén,

2015). Skillnaden i mottagen solenergi varierar därför kraftigt med årstiden, se Tabell 2.

Under sommarhalvåret (april till september) mottar Sverige 77 procent av den samlade

instrålningen.

Tabell 2. Solenergis procentuella fördelning över året på en yta vinklad 45 grader mot söder. Värdet är genomsnitt för Sverige (Sidén, 2015).

Månad Jan Feb Mars April Maj Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dec

Solenergis procentuella fördelning

1,7 4,0 8,6 11,6 13,8 15,4 14,3 12,5 9,4 5,5 2,2 1,0

Vilken lutning det absorberande föremålet har till horisontalplanet har också stor betydelse, se

Tabell 3. Globalinstrålningen ökar med ca 25 procent om det absorberande föremålet lutar

30–45 grader från horisontalplanet och riktas åt söder (Andrén, 2011).

Tabell 3. Optimal placering av plana solfångare på 55:e breddgraden (Andrén, 2011).

Riktning Lutning

15 30 45 65

S 0,91 0,99 1,00 0,96

SV, SO 0,87 0,92 0,93 0,89

V, O 0,79 0,78 0,75 0,69

7

3.4 Solceller

Solenergi kan användas till två typer av nyttigt energiuttag, elektricitet och värme. I ett

solcellssystem utnyttjas solstrålningen för att omvandla fotonerna till elektrisk energi.

Fotonerna verkar som solljusets energibärare. Idag dominerar två typer av solceller

marknaden; fotovoltaiska (PV) och tunnfilmssolceller (Svensksolenergi, 2017). Den

ekonomiska livslängden hos solceller uppskattas mellan 25–30 år (Elforsk, 2006). I en

långtidsstudie, genomförd av Elforsk, undersöktes kapaciteten hos solceller på Bullerö i

Stockholms skärgård. Resultaten visade att effekten var i medel 3,8% lägre än den

ursprungliga efter att ha varit i drift i 25 år under 1981–2006. I en sammanfattning av

slutrapporten fastlades att

”25 års teknisk livslängd för solcellsmoduler baserade på kristallint kisel är fullt rimlig och

kanske till och med i underkant i det svenska klimatet, särskilt med tanke på att dagens

moduler har ännu bättre inkapslingsmaterial” (Elforsk, 2006).

Det finns flera faktorer som påverkar energiuttaget från en solcellsanläggning, vilket framgår

av Figur 4. För att beräkna toppeffekten av ett solcellssystem kan Ekvation 1 användas

𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝐸𝑚𝑎𝑥 ∙ 𝐴𝑀𝑡𝑜𝑡 ∙ η𝐴𝑛𝑙ä𝑔𝑔𝑛𝑖𝑛𝑔 (1)

där 𝑃𝑚𝑎𝑥 är systemets toppeffekt i Watt, 𝐸𝑚𝑎𝑥 är maximalstrålningsintensitet (W/m2), 𝐴𝑀𝑡𝑜𝑡

är modulernas totala area (m2) och η𝐴𝑛𝑙ä𝑔𝑔𝑛𝑖𝑛𝑔 systemets totala verkningsgrad

(Solelprogrammet, 2017). Verkningsgraden η𝐴𝑛𝑙ä𝑔𝑔𝑛𝑖𝑛𝑔 för en solcellsanläggning beräknas

enligt Ekvation 2.

η𝐴𝑛𝑙ä𝑔𝑔𝑛𝑖𝑛𝑔 =𝐹𝑎𝑘𝑡𝑖𝑠𝑘𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑢𝑡𝑡𝑎𝑔 𝑖 𝑘𝑊ℎ

𝑇𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑠𝑘𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑢𝑡𝑡𝑎𝑔 𝑖 𝑘𝑊ℎ

(2)

Figur 4. Påverkande faktorer (Solelprogrammet, 2016).

8

3.4.1 Fotovoltaiska (PV)

Solceller bygger på samverkan mellan fotoner från solljuset och kiselatomer; den så kallade

fotoelektriska effekten (Kadri, 2011). Kiselatomen har fyra valsenelektroner och kan därför

förenas med fyra andra atomer för att skapa en kristallstruktur. Under dessa förutsättningar är

elektronerna fast bundna till sina atomer och kommer således ha en låg ledningsförmåga.

Solceller av den beskrivna modultypen benämns som halvledare. För att en ström skall uppstå

måste ett flöde av elektroner initieras och för att underlätta processen ”dopas” kiselmaterialet,

ofta med fosfor och bor. Anledningen är att skapa ”hål” (p-dopad) i kristallstrukturen på ena

sidan av solcellen och överskott (n-dopad) av elektroner på andra sidan. Detta medför att

solcellen polariseras; cellen får en positiv och en negativt laddad sida. Som resultat av

dopningen skapas ett elektriskt fält. När fotoner, lagrade med energi från solen, träffar ett np-

dopat kiselmaterial emitteras elektronerna och en strömkrets är initierad (Kadri, 2011).

Det finns två olika varianter av fotovoltaiska solceller: Mono- och polykristallina.

Solcellernas atomstrukturer skiljer sig vilket medför att materialen besitter olika egenskaper.

Således lämpar sig solcellerna olika bra beroende av klimatförhållande. Monokristallina

fungerar bättre mot diffust ljus och i klimat med svagare solljusinstrålning, till exempel

Stockholm. Polykristallina är däremot är billigare sett till inköpspris då modulen är av en

enklare konstruktion. Figur 5 illustrerar PV cellens process och struktur (Solarlab, 2016).

Figur 5 - Fotovoltasik solcell, (Solarlab, 2016).

9

3.4.2 Tunnfilmssolceller

En alternativ lösning till fotovoltaiska solceller är tunnfilmssolceller, där materialet är av

tunnare struktur (amorf kisel). Eftersom filmen är nästan 100 gånger tunnare i jämförelse med

fotovoltaiska celler så krävs mindre halvledarmaterial, något som i sin tur leder till lägre

kostnader (Andrén, 2011). Produktionsprocessen av tunnfilmssolceller är också tämligen

simpel vilket underlättar för standardiseringsmodeller som också leder till lägre kostnader

(Andrén, 2011). Verkningsgraden är lägre för moderna tunnfilmssolceller än hos

fotovoltaiska. Forskningen kring tunnfilmssolceller är på frammarsch där fokus ligger på att

optimera verkningsgraden mot en minimerad produktionskostnad och energiåtgång (Andrén,

2011).

3.4.3 Komponenter i solcellsanläggningar

Beroende på om solcellssystemet ska kopplas mot det lokala elnätet eller inte innehåller ett

solsystem en varians av komponenter. De vanligaste är följande:

• Solceller

• Modulfästen

• Kopplingslåda

• Strömbrytare

• Växelriktare

• Optimerare (MPPT)

• Elmätare

• Elcentral

Ett exempel på ett kopplingsschema för en solcellsanläggning framgår av Figur 6.

Figur 6. Exempel på kopplingsschema för en solcellsanläggning.

3.4.3.1 Solcellsmodulen

Normalstorleken för solceller är ungefär 0,1x0,1m till 0,15x0,15m. När solcellerna har

monterats till en modulenhet seriekopplas dessa och innesluts av ett transparant material,

vanligtvis glas. De flesta moduler på marknaden är ungefär 1,0x1,6m till ytan. Modulera

seriekopplas för att få önskad spänning i anläggningen. Flera serier kan sedan kopplas

parallellt för att öka strömmen (Solelprogrammet, 2016).

10

3.4.3.2 Växelriktare

Växelriktaren är en av de viktigaste komponenterna i en solcellsanläggning. Växelriktaren

kan placeras på flera olika sätt beroende på systemets karaktär; efter varje modulserie eller

centralt för alla modulserier (Energimyndigheten, 2014). Växelriktaren har två huvudsakliga

uppgifter:

1. Omvandla likström till växelström; som konsekvens av konverteringen blir det alltid

förluster. För att optimera effektiviteten ur ett solsystem bör därför växelriktaren vara

väl granskad och noggrant utvald (Energimyndigheten, 2015).

2. Den andra uppgiften hos komponenten är att anpassa solcellssystemet mot olika nivåer

av solinstrålning. För att få ut hög kvalitet på elen och optimal effekt krävs synergi

mellan växelriktaren och serien av solcellsmoduler; prestandan kan vara dålig på

grund av kvalitet hos växelriktaren eller, i vissa fall, att växelriktaren helt enkel inte

matchar tillräckligt bra (Energimyndigheten, 2015).

Beroende på hur stor anläggningen och arbetsspänning är anpassas växelriktaren till en- eller

trefasuttag (Energimyndigheten, 2014). Växelriktaren är central och behöver optimeras för

maximal effekt. Enligt Energimyndighetens undersökning av växelriktare skiljer sig inte

verkningsgraden nämnvärt, mätvärdena ligger mellan 93,2 till 95,1 procent

(Energimyndigheten, 2015). Mätningarna gjordes vid tre olika reglerade spänningar, se Tabell

4. Livslängden hos växelriktare är betydlig kortare än hos solcellsmoduler, medellivslängden

beräknas till 15 år av svensk solenergi (Solenergi, 2017).

Tabell 4 - Verkningsgrad hos olika växelriktartillverkare (Energimyndigheten, 2015).

I en förstudie gjord av Energimyndigheten som jämför mindre nätanslutna solelsystem

framkommer att 69 procent av underhållskostnader för PV solceller tillskrivs växelriktare

(Energimyndigheten, 2014). Vidare styrks detta av enkätundersökningar från

branschmänniskor; installatörer och försäljare. Valet av växelriktare sätter randvillkoren och

bestämmer därför antalet solcellsmoduler som kan anslutas till systemet. I

11

Energimyndighetens undersökning ingick tre olika storlekar: tre, fem och tio kilowatt

(Energimyndigheten, 2015).

3.4.3.3 Optimerare

I växelriktare finns ett antal optimerare (MPPT – Maximum Power Point Tracker) vars

uppgift är att reglera växelriktaren beroende av solinstrålningen (Energimyndigheten, 2015).

Solceller absorberar diffust ljus och solinstrålning vid tillfällen då solen gått i moln. Det är

under dessa omständigheter som optimerare i växelriktare kommer till nytta. Följdeffekten

blir att solcellsmodulerna kan monteras och regleras oberoende av varandra för att optimera

den totala prestationsförmågan (Energimyndigheten, 2015).

3.4.3.4 Strömbrytare, elmätare och elcentral

För att service av modulerna ska vara möjligt på ett säkert sätt placeras en strömbrytare på

vardera sidan om växelriktarens för att bryta kretsen vid behov (Solelprogrammet, 2016).

Systemet kopplas sedermera till en elmätare som mäter mängden producerad och använd el.

Om det finns ett intresse av att sälja den producerade elen till det lokala elnätet monteras en

elcentral i fastigheten som sammanlänkar systemet med elnätet (Solelprogrammet, 2016).

3.4.4 Verkningsgrad och förluster

Solcellens verkningsgrad beror på modell och vilken typ av solcell som ska analyseras.

Verkningsgrad för solceller definieras som kvoten mellan nyttig energi och tillförd energi

(Solarlab, 2016). I labbmiljö har forskare lyckats konstruera lösningar som ger 25 och 26

procent och i teorin har beräkningar visat närmare 30 procent (Solarlab, 2016). Enligt Bengt

Strid (Adjungerad universitetslektor och forskare inom energi och speciellt solenergi på

Mälardalens Högskola) är forskningen avseende verkningsgrad på solceller på framfart

(Stridh, 2013).

Faktorer som påverkar solcellens verkningsgrad är solstrålning, lufttemperatur, vindhastighet,

montering och materialval (Solarlab, 2016). Solcellernas verkningsgrad sjunker med

modulens temperaturkoefficient för varje grad som den överstiger Standard Test Conditions,

vilket innebär omgivningstemperatur på 25 grader Celsius och 1000 W/m2 solinstrålning

(SMA Solar Technology AG, u.d.). Detta kan beräknas med Ekvation 3 enligt (Stridh, 2011)

∆𝜂 = 𝑇𝐶(𝑇𝑆𝑇𝐶 − 𝑇𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙)

(3)

där ∆𝜂 är reduceringen i procent av verkningsgraden, 𝑇𝑆𝑇𝐶 är den temperatur i Celsius under

ett STC-testet, 𝑇𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 är modulens temperatur i Celsius och 𝑇𝐶 är temperaturkoefficienten.

12

3.4.5 För- och nackdelar med solceller

Solceller producerar förnybar el från en resurs som kan anses oändlig i dess slag och utan

giftiga utsläpp. Solceller är tysta vilket medför att de kan utnyttjas i såväl tätbebyggda

områden såsom ökenlandskap. Modulerna är endast beroende av solinstrålningen. En fördel

av att installera solceller är ett mindre beroende av elmarknaden, när solelanläggningen är

avbetalad producerar användaren sin egen el och är oberoende av energiprisändringar

(Solenergi, 2017). Den mest slående nackdelen ligger i beroendet av solljus. Personer som bor

i norra delen av Sverige behöver el och värme allra mest under vinterhalvåret, något

kontraproduktivt eftersom antalet soltimmar är minst under samma period (Solenergi, 2017).

3.4.6 Installation

Projektering av solcellssystem brukar vanligtvis ske på två olika sätt om det är ett tak som är

monteringsfundament. Antingen fästes modulerna på en monteringsställning för att uppnå

optimal vinkel mot solen, eller så monteras dessa direkt på hustaket om lutningen är så pass

bra att en monteringsställning inte gynnar systemet ekonomiskt. Det viktigaste att tänka på är

att modulerna installeras perpendikulärt mot solens bana. Ett reglersystem som följer solens

bana är egentligen optimalt men blir ofta för dyrt när det gäller kommersiella investeringar.

Att montera modulerna i sydlig riktning är optimalt, Figur 7 visar en schematisk bild av hur

många procent solstrålning som träffas olika ytor i förhållande till sydlig riktning. I vissa fall

överstiger 100 procent men det betyder att ytorna träffas av reflekterande ljus och strålning

från andra kroppar i området (Cengel & Ghajar, 2015).

Figur 7 - Antal procent som träffar olika ytor av globalinstrålningen från en sydlig vinkel (inklusive reflektion) (Solelprogrammet, 2017).

Vid installation på tak är det av intresse att beakta olika belastningsscenarier från

solcellssystemet, dels i form av vikt men också från vindlaster. Modulerna i sig utgör ett stort

vindfång vilket medför att infästningen måste dimensioneras korrekt och med en god

säkerhetsfaktor (Solelprogrammet, 2017). Det är även viktigt att vara medveten om att

modulerna hettas upp och blir varma under elproduktionen. Eftersom verkningsgraden sjunker

i takt med ökad temperatur kan fördelaktien en luftspalt installeras bakom modulerna för att

13

leda bort överskottsvärme. Detta hjälper till att öka solcellssystemets prestanda

(Solelprogrammet, 2017).

Skuggning av solcellsmoduler påverkar produktionen. Problemet är att effektförluster från

den geometriska area som skuggas inte är proportionell mot instrålade energi mot samma yta

(Solelprogrammet, 2017). Anledningen till detta ligger i spänningen hos enskilda solceller.

Spänningssituationen är så pass låg att både solceller och moduler alltid seriekopplas och om

en cell tappar strålningsintag på grund av skuggning påverkar detta hela kedjan. För att

undkomma detta installeras by-pass-dioder. Dessa monteras över varje modul för att leda

strömmen över moduler där celler är skuggade. Detta medför att enskilda moduler hämmas

men resterande serie är intakt. (Solelprogrammet, 2017).

3.4.7 Distribution av elektricitet

Vid installationen av ett solenergisystem är det viktigt att bestämma hur energin ska användas

och distribueras. Variationer i solens tillgänglighet gör att den ofta inte matchar

energianvändningen och då kan en lagring eller försäljning av elen vara nödvändig.

Överstiger däremot förbrukningen av el hela tiden den producerade är lagring eller försäljning

av el överflödigt.

3.5 Ekonomi

För att en eventuell installation av solceller ska vara lönsam behöver en rad faktorer såsom

kostnader, styrmedel och elpriser undersökas i en investeringsanalys. Balansen mellan

kostnader och maximal mängd producerad el är av största intresse.

3.5.1 Kostnader

Kostnader delas in i två konteringsfack; fasta och rörliga. Fasta kostnader avser investeringar

för solceller och tillhörande komponenter samt montering. Underhållskostnader avser

reparation eller utbyte av komponenter. Dessa kostnader sker löpande och påverkas av

garantin.

3.5.2 Investeringsanalys

Huvuduppgiften för en investeringsanalys är att skapa ett fundament för beslutsfattaren så

denne kan bedöma lönsamheten i en investering eller ett projekt (Engwall, et al., 2015).

Kalkylen kan även användas för att rangordna olika alternativ i förhållande till varandra. För

att veta om en investering är lönsam och därför bör fullföljas, eller om det finns flera

alternativ som ger en bättre avkastning i slutändan, krävs tydliga krav på avkastning av

investeringen. Avkastningskravet kallas kalkylränta och förhåller sig till en bestämd

återbetalningstid. (Engwall, et al., 2015). Kalkylräntan fastställs internt inom bolaget och

beroende på vilket typ av investering som ska genomföras används olika kalkylräntor

(Engwall, et al., 2015). Nedan presenteras två vanliga investeringsmetoder som är av intresse

för denna förstudie.

3.5.2.1 Pay-back metoden

Pay-back-metoden (återbetalningsmetoden) är ett enkelt beräkningssätt som enbart syftar till

att beräkna hur lång tid det tar att få tillbaka investerat kapital. Metoden har

14

återbetalningstiden i fokus och man bortser från kalkylräntan (Engwall, et al., 2015). Det som

beräknas är hur fort investeringen blir betald utifrån de årliga inbetalningsöverskotten. Tiden

beräknas genom kvoten mellan grundinvesteringen och det årliga inbetalningsöverskottet.

Återbetalningstiden, 𝑡𝑃𝑂 beräknas enligt

𝑡𝑃𝑂 =𝐾𝑖

𝐾å

(4)

där 𝐾𝑖 är investeringskostnaden och 𝐾å är årsintäkten. Anledningen till att pay-back-metoden

är så vanlig och ligger i dess enkelhet. Metoden fokuserar till fullo på kassaflöden och

ignorerar påståendet att pengars värde varierar med tiden. I och med metodens enkelhet finns

också svagheter. Först och främst, efter genomförd analys tas ett beslut utifrån ett resultat som

förhåller sig till en på förhand bestämd återbetalningstid – något som i vissa fall kan anses

aningen godtyckligt. Vidare ignoreras också allting som händer efter brytpunkten mellan

investerat kapital och summan av överskottsinbetalningar; kortsiktig effektivitet är viktigare

än hur kraftfull investeringen är över tid (Berk & DeMarzo, 2011).

3.5.2.2 Nuvärdesmetoden

Nuvärdesmetoden är något mer komplex i dess utformning och tar hänsyn till fler aspekter

som är kopplade till penningvärdet. Det finns två utgångspunkter när en kalkylanalys

genomförs, den första fokuserar på kassaflöden (pay-back) den andra fokuserar på att samla

all information under gemensamma termer. Nuvärdesmetoden är ett typexempel på den

senare. Utgångspunkten ligger i ett förhållningssätt mot en tidpreferens där framtida

betalningar diskonteras till nutid.

”En betalning vi får idag är mer värd än samma betalning någon gång i framtiden eftersom

pengarna kan användas i verksamheten och därigenom förräntas” (Engwall, et al., 2015).

Nuvärdesmetoden är inte helt komplett i sitt slag heller, det finns en del aspekter som bör

beaktas innan modellen kan appliceras korrekt. Vid situationer där olika investeringar ska

jämföras över olika tidsaxlar är nettonuvärdeskalkylen inte lika noggrann. Beslutsregler

rörande nuvärdesmetoden grundar sig i differensen mellan nuvärdet av de framtida

betalningarna och grundinvesteringen. Resultatet kallas också nuvärde eller kapitalvärde och

för att en investering skall vara lönsam krävs således ett positivt nuvärde. Vidare är

investeringen med störst (positivt) nuvärde mest lönsamt (Engwall, et al., 2015).

3.5.3 Kalkylränta & internränta

För att nuvärdesmetoden ska uppfylla sitt syfte är det viktigt att bestämma kalkylräntan.

Kalkylränta innebär avkastning från en riskfri investering, vanligtvis samma ränta som vid

köp av statsobligationer då dessa kan anses vara riskfria (Engwall, et al., 2015). Initialt är

kalkylräntan realräntan, den nominella räntan minus eventuell inflationsränta. Anledningen

till detta är att en investering ska analyseras över en längre period, därför måste investeringens

proportionalitet mot fluktuationer av penningvärdet beaktas (Centralbanken, 2016). Sveriges

inflationsränta presenteras i Figur 8. Med andra ord, kalkylräntan är den ränta som

investeraren vill sätta för att uppnå en viss lönsamhet och avkastning. Internräntan däremot är

15

den räntesats som medför att en beräkning av netto-nuvärdet, det vill säga nuvärde minus

grundinvestering, är noll. Beräkning av internräntan sker enligt

𝐺 − ∑𝐶𝑖

(1 − 𝐼𝑅)𝑖= 0

𝑛

𝑖=1

(5)

där 𝐺 är grundinvesteringen, 𝑛 är antal år, 𝐶 är kassaflödet och IR är internräntan.

Sammanfattningsvis, kalkylräntan är den räntesats som krävs av investeringen i form av

avkastning medan internräntan är den ränta som faktiskt erhålls; avgör om investeringen är

lönsam. Om internräntan är högre än kalkylräntan så är investeringen, enligt

internräntemetoden, lönsam (Engwall, et al., 2015).

Figur 8. Inflationstakt för perioden 2008 till början av 2017 (Centralbyrån, 2017).

3.5.3.1 Marknadspriser för solceller och växelriktare

Priset på solcellmoduler beror på val av tillverkare. Priserna från 2015 varierar mellan 5,1

SEK/Watt och 10,0 SEK/Watt för kommersiella solceller. Standardpriser hamnar på ungefär

7,6 SEK/Watt (Lindahl, 2015). För växelriktare mellan 4–6 kW ligger priset på 5,00–14,00

SEK/Watt och för större växelriktare mellan 40–60 kW är priset 0,44–2 SEK/Watt (Lindahl,

2015).

16

3.5.3.2 Installation, montage och systemkostnader

Vid en investering i solcellssystem ligger mycket fokus i maximering av solstrålningsintag,

främst genom att använda optimal riktning och vinkel mot solens bana. Dock måste

beställaren utvärdera om procentökningen från riktnings- och vinkelförändringen kan

motiveras ekonomiskt. Om takets lutning inte är optimal måste en ställning monteras för att

anpassa systemet. Installations och materialkostnader tillkommer vid en sådan lösning. Det är

alltså en avvägning mellan ytterligare kostnader kontra ökad procent av solstrålning som

måste analyseras (Kurtson, 2017). Solcellsmontörernas priser för installation, montage och

systemkostnader presenteras i Tabell 5. Kalkylen är designad för större fastigheter (minimum

6m höjd) på samma takyta. Det antas också vara platt tak eller falsad plåt och därtill ingår

inkoppling till en elcentral i byggnaden.

Tabell 5. Kostnadskalkyl från Solcellsmontörerna.

Antal Moduler 30 60 90

Pris per Modul (SEK)

350 350 350

Kranbil (SEK) 30 000 30 000 30 000

En dags arbete (SEK)*

9000 9000 9000

Elektriker (SEK)** Varierar Varierar Varierar

Total kostnad ex. moms (SEK)***

50 250 64 750 77 250

*I beloppet för ”En dags arbete” ingår ett estimerat antal monterade moduler som

Solcellmontörerna bestämmer utifrån fastighetens konstruktion, dvs takets utformning. För

Brinellvägen 66 ingår 15 moduler för dag ett (Kurtson, 2017). Därefter tillkommer kostnad

per modul.

** Priserna för elektriker varierar beroende på anläggningens toppeffekt: 6000 SEK för 0–10

kW, 8000 SEK för 10–16 kW, 10 000 SEK för 16–21 kW och 12 000 SEK för 21–33 kW.

*** Ytterligare materialkostnader kan tillkomma.

17

3.5.3.3 Underhållskostnader

Solceller behöver små eller inga underhållskostnader, främst eftersom de inte består av några

rörliga delar. Den vanligaste felorsaken är växelriktaren. Detta kan undvikas genom att

installera flera mindre växelriktare från att tidigare ha installerat en enda (Svensksolenergi,

u.d.). Som tidigare nämnt i avsnitt 3.4.3.2 Växelriktare tillskrivs 69 procent av

underhållskostnader växelriktare.

3.5.4 Styrmedel

Styrmedel är verktyg som används för att påverka en individs, företags eller organisations

handlingar mot en önskad riktning, till exempel hållbar och miljövänlig. Styrmedel kan vara

av positiv natur; bidrag, skattelättnader eller olika former av stödpaket. Det kan även vara av

en mer negativ natur – i syfte att reglera avgifter och skatter. Det finns även ekonomiska

styrmedel som gynnar en specifik marknad. För solel är elcertifikat och utsläppshandel två

exempel (Naturvårdsverket, 2016).

3.6 Elpriset

Elpriser fastställs under samma principer som flera andra varumarknader – utbud och

efterfrågan. Nord Pool är norra Europas ledande elbörs för nio stycken europeiska länder

bland annat Sverige, Norge och Danmark samt Finland. Nord Pool styr dagens elhandel både

när det gäller timhandel (intra-day market), spotmarknad (day-ahead market) och

terminshandel (Nord Pool, 2017). Det finns tre huvudaktörer som agerar och opererar inom

den svenska elprismarknaden; elproducenter, elnätsbolag och elhandelsbolag.

Elmarknadssystemet är uppbyggt på så vis att elproducenter och elhandlare förhandlar om ett

pris på den el som skall användas. I grund och botten ska det vara balans mellan utbud och

efterfrågan och därifrån sätts priset på den rörliga elkostnaden. Mer specifikt bestäms priset

på så vis att en elhandlares order matchas mot producenters säljanbud för varje timme på

dygnet som går, och därifrån fastställs ett diagram där respektive kurva jämförs, se Figur 9.

Utifrån dessa diagram prioriteras de billigaste alternativen och i den mån det behövs adderar

man alternativa säljordrar. Det är sedan från elhandlarna som konsumenter köper den

brukbara elen (Energimarknadsinspektionen, 2014).

18

Figur 9. Diagram för utbud och efterfrågan (Nord Pool, 2017).

Det rörliga elpriset varierar beroende på var i Sverige man befinner sig. Stockholm tillhör

elprisområdet Södra Mellansverige. Figur 10 visar hur elpriset för södra Mellansverige

varierar.

Figur 10. Hur Vattenfalls rörliga elpriser i södra Mellansverige varierat under perioden 2012–2017 (Vattenfall, 2017).

Priserna följer Nordpol och har fram till maj 2014 baserats på Vattenfalls inköpspris, kostnad

och elcertifikat samt deras påslag på 2 öre/kWh exklusive moms. Rörligt elpriset består av

Vattenfalls inköpspris samt påslag på 3 öre/kWh exklusive moms. Utöver det tillkommer

Energiskatt, moms och förbrukningsvaserat årsavigt (Vattenfall, 2017).

3.6.1 Svenska elnätet

Syftet med elnätet är att transportera el från en plats där elen produceras till en plats där elen

används. Eftersom elen inte går att lagra måste den produceras i samma stund som den ska

konsumeras (Göteborg Energi, 2016). Elnätet har en stor betydelse för att minska utsläppet av

växthusgaser eftersom den el vi producerar i Sverige har låga klimatutsläpp, vid överskott kan

producerad el exporteras till närliggande länder (Lindholm, 2017). Jämförelsevis måste andra

former av lagrad energi, till exempel kol och olja transporteras med fordon vilket medför

ytterligare utsläpp. Elnätet har stor potential att göra mer nytta i klimatarbetet genom att:

19

• Bygga in stora batterier i elnätet som kan bidra med lagrad energi som kan utnyttjas

när mer väderberoende energi från sol och vind inte levererar (Lindholm, 2017).

• Små producenter av el, till exempel hushåll med solcellsmoduler på taket, ska kunna

ansluta sig till elnätet och sälja sin överskottsel. Elnätet måste då kunna hantera att el

går i flera riktningar samtidigt (Lindholm, 2017).

Stamnätet kallas det som utgör ryggraden i svenska elnätet. Det gör det möjligt att överföra el

från vattenkraftverken i norra Sverige till kunder i södra Sverige. Från stamnätet förgrenar sig

elnätet i regionala och lokala nät. Elnätet hänger ihop i ett enda system tillsammans med alla

elproduktionsanläggningar och användare (Göteborg Energi, 2016). Svenska kraftnät ansvarar

för att systemet ska fungera. Det är mycket viktigt att elnätet alltid har frekvensen 50Hz

eftersom det är vad utrustning är anpassad för. Om en av elproducenterna plötsligt försvinner

eller slutar fungera måste annan el snabbt ersätta. Det måste vid varje tillfälle produceras så

mycket el som används, annars riskeras en kollaps och elavbrott. För att konsumera el i

fastigheter krävs anslutning till elnätet och ett elhandelsbolag (Göteborg Energi, 2016).

20

3.6.2 Skatt och bidrag

Varje år avsätter regeringen en summa pengar för investeringsstöd till solceller som fördelas

av Energimyndigheten till olika länsstyrelser i landet. Ansökningar görs till länsstyrelsen via

Boverkets portal och kan sökas av alla aktörer, företag, offentliga organisationer och

privatpersoner. Stödet omfattar installationer av nätanslutna solcellssystem samt solel eller

solvärmehybridsystem. Från och med den 1 januari 2015 är stödnivån maximalt 30 procent

till företag och 20 procent till övriga (Energimyndigheten, 2016). Den beräknas utifrån

stödberättigade installationskostnaderna. Högsta möjliga stöd per solcellssystem är 1,2

miljoner kronor och de stödberättigade kostnaderna får maximalt uppgå till 37 000 kronor

plus moms per installerad kilowatt elektrisk toppeffekt. För ansökningar från andra än företag

som inkommit innan 1 januari 2015 gäller 35 procent som var den tidigare stödnivån


ROT-avdrag för solcellsinstallationer kan ansökas men både investeringsstöd och ROT-

avdrag är inte möjligt. För överskottsel som matas in på elnätet är det sedan 1 januari 2015

möjligt att få skattereduktion för. Den möjliga skattereduktionen är 60 öre/kWh för all el som

matas in i elnätet men max 18 000 kronor per år. Skattereduktioner ingår inte för de

kilowattimmar som överstiget uttaget (Energimyndigheten, 2016).

Elproducenter som skickar in överskottsel på nätet kan även sälja denna till elhandelsföretag.

Villkor kring hur stor ersättningen är kan skilja sig mellan olika elhandelsföretag. Oftast är

den mellan 10 och 50 öre/kWh. För att sälja överskotts el måste producenten vara

momsregistrerad och betala moms på 25 procent. Total momspliktiga försäljningen under 30

000 kronor exklusive moms under ett beskattningsår är befriad från moms


21

3.6.3 Elcertifikat

Elcertifikatsystemet är ett marknadsbaserat stödsystem med syfte att öka produktionen av

förnybar el. Sedan den 1 januari år 2012 har Sverige och Norge en gemensam

elcertifikatmarknad där målet är att öka elproduktionen med 28,4 TWh från år 2012 till 2020

(Energimyndigheten, 2015). Systemet rör främst producenter av förnybar el, elleverantörer

och elintensiv industri. De energikällor som kan tilldelas elcertifikatet är vindkraft,

vattenkraft, biobränslen, solenergi, vågenergi och torv i kraftvärmeverk samt geotermisk

energi (Energimyndigheten, 2015). Figur 11 visar den svensk-norska elcertifikatsmarkanden.

Figur 11. Elcertifikatsystemet - Så fungerar det (Energimyndigheten, 2015).

För varje producerad megawattimme (MWh) från en förnybar energikälla kan producenten få

ett elcertifikat av staten som sedan kan säljas vidare på en konkurrerande och öppen marknad.

Priset bestäms därefter mellan köpare och säljare. Nya anläggningar som satts i drift efter

elcertifikatsystemet införande har rätt till elcertifikat i 15 år, dock längst till slutet av år 2035.

Elcertifikatet ger en extra intäkt, utöver den vanliga elförsäljningen. Köpare är aktörer med en

kvotplikt, vilket betyder att denne har en skyldighet att inneha en viss mängs elcertifikat i

förhållande till sin försäljning eller användning av el (Energimyndigheten, 2015). Exempel på

aktörer med kvotplikt är:

• Elanvändare som använder el som de själva har producerat. Ett krav är då att andelen

använd el måste överstiga 60 megawattimmar per räkenskapsår och har producerats i

en anläggning med en installerad effekt som är högre än 50 kW.

• Elleverantörer

• Elanvändare i sådana fall där de har använt el som importerats eller köpts på den

nordiska elbörsen, Nord pool.

• Elintensiva industrier som har registrerats av Energimyndigheten.

22

3.7 Lokala faktorer Stockholm

Under detta avsnitt presenteras lokala faktorer som påverkar produktionen av solenergi i

Stockholmsområdet.

3.7.1 Soltimmar

I Observatorielunden i Stockholm registrerar Sveriges meteorologiska och hydrologiska

institut (SMHI) antalet soltimmar i centrala Stockholm. Uppmätta värden för perioden 1986

till 2015 går att avläsa i Figur 12. Högsta värdet för perioden uppmättes år 2002 till 2154

soltimmar och lägsta värdet år 1998 till endast 1417 soltimmar (Miljöbarometern, 2017).

Figur 12. Diagram över antalet soltimmar i Observatorielunden, Stockholm (Miljöbarometern, 2017).

3.7.2 Solstrålning

I Observatorielunden i Stockholm registrerar SMHI även solinstrålningen i centrala

Stockholm. Det största uppmätta värdet av solinstrålning för perioden 1986 till 2016

uppmättes år 2013 till 1023 kWh/m2 och år 1998 uppmättes periodens minsta värde till 834

kWh/m2. Figur 13 visar hur solinstrålningen varierade under perioden 1986 till 2016

(Miljöbarometern, 2017)

Figur 13. Diagram över antalet solinstrålning i Observatorielunden, Stockholm (Miljöbarometern, 2017).

23

3.8 Energiförbrukning fastigheter

För år 2014 använde industrisektorn och sektorn för bostäder och service 143 respektive 140

TWh. Tillsammans motsvarar de 80 procent av den slutliga energianvändningen i Sverige

(Energimyndigheten, 2016). Den tillförda energin från olika sektorer går att avläsa i Figur 14

(Energimyndigheten, 2016). Enligt teknik-konsultbolaget ÅF AB, som bland annat

specialiserar sig mot energieffektivisering i fastigheter, utgör drift och underhåll av fastigheter

närmare 40 procent av Sveriges totala energiuttag (ÅF AB, 2017).

Figur 14. Tillförd energi i Sverige under år 2014 (Energimyndigheten, 2016).

3.8.1 Brinellvägen 66

Fastigheten på Brinellvägen 66 är en del av ett större fastighetskomplex på Brinellvägen 66–

68. Fastigheten förvaltas av Akademiska hus som även äger elnätet på KTH Campus. KTH

betalar idag ett fast pris på 0,85 SEK/kWh. Följande stapeldiagram, Figur 15, visar

energiförbrukningen mellan 2014–2016 på Brinellvägen 66–68.

24

Figur 15. Diagram över energiförbrukning på Brinellvägen 66–68.

Brinellvägen 66 är projekterat i söderläge med en avvikande vinkel mot väst på cirka 10

grader. Förstudien ämnar till att undersöka montage av solceller på fastigheten med adress

Brinellvägen 66 som är längst ner till vänster och rödmarkerat i Figur 16.

Figur 16. Flygfoto över Brinellvägen 66–68, där Brinellvägen 66 är inringat (Eniro, 2017).

3.8.2 Försvarshögskolan

Akademiska Hus installerade år 2014 solceller på taket på Försvarshögskolan i Stockholm.

Installationen bestod av 370 stycken solcellmoduler på totalt 594 kvadratmeter och en

installerad effekt på 90 kW. År 2016 uppmättes årsproduktionen till 90,9 MWh.

Grundinvesteringen var totalt 1 011 000 SEK där solcellmodulerna utgjorde ca hälften av

kostnaden (Tjernström, 2017).

0.00

20,000.00

40,000.00

60,000.00

80,000.00

100,000.00

120,000.00

140,000.00

160,000.00

Ener

gian

väd

nin

g kW

h

Månad

Energianvändning Brinellvägen 66-68 (kWh)

25

4 Metod

För att besvara problemformuleringen och uppnå syftet med förstudien används två modeller:

System Advisor Model (SAM) och en investeringskalkyl. SAM är framtaget av National

Renewable Enery Laboratory (NREL) tillsammans med Sandia National Laboratory och

University of Wisconsin i USA. SAM är en simuleringsmodell för förnyelsebar energi. Därtill

begränsas metoden av antaganden och faktorer som ej kan ändras eller är utom rimlighetens

gräns. Ett flödesschema för förstudien presenteras i Figur 17.

Figur 17. Flödesschema över metod.

4.1 Avgränsningar

Förstudien är begränsad och anpassad efter Brinellvägen 66; byggnadens läge, riktning och

takareal samt energibehov se avsnitt 3.8.1. Brinellvägen 66. Uppmätt takareal på Brinellvägen

66 är 80x6 m2. På grund av fast monterade föremål som skuggar taket är tillgänglig takareal

30x6 m2, enligt ritningar från Akademiska Hus, se Bilaga 1. Undersökningen genomförs för

en, två och tre rader av solcellsmoduler där alla rader kommer monteras med samma vinkel i

förhållande till varandra. Solcellerna monteras med samma avvikande vinkel från syd (10

grader mot väst) som fastigheten. Förstudien undersöker två solcellsmoduler med passande

växelriktare efter anläggningens storlek. En växelriktare placeras centralt i anläggningen och

omvandlar likström från serier av moduler istället för enskilda separata. På grund av rådande

elnätssystem på KTH campus kommer alla beräkningar rörande försäljning av solel förkastas.

Mot bakgrund av litteraturstudien av Brinellvägen 66–68, se avsnitt 3.8.1 Brinellvägen 66,

görs bedömningen att den totala mängden producerad solel kommer användas i fastigheterna

Brinellvägen 66–68.

26

Utbudet av solcellsmoduler och växelriktare är idag stort och därför avgränsar förstudien till

att undersöka två solcellsmoduler. För att begränsa urvalet och jämföra priser väljs två

solcellsmoduler som båda finns på den svenska marknaden och SAM:s databas. Passande

växelriktare för solcellsanläggningen tas från SAM:s databas och priser baserar på svenska

marknadens genomsnittspriser, se avsnitt 3.5.3.1 Marknadspriser för solceller och

växelriktare. Vidare avgränsas arbetet till att undersöka fast monterade solceller utan

möjlighet att följa solens rörelse.

4.2 System Advisor Modell (SAM)

För att beräkna effekten från solcellsanläggningen används System Advisor Model (SAM).

SAM utför beräkningar för solcellssystem, baserat på lokala förutsättningar och

systemspecifikationer. Programmet är gratis att ladda ner för användning och lanserades år

2014. SAM har ett brett användningsområde och kan användas för beräkningar och

simulering för olika förnyelsebara energiområden. SAM använder sig av lokala väderdata för

att uppskatta systemets producerade effekt för varje enskild timme. Resultatet presenteras i

form av tabeller och grafer, som kan exporteras vidare till till exempel Excel. Produktionen

för de följande åren baseras på en årlig nedbrytningsfaktor för anläggningen. SAM simulerar

anläggningens elproduktion timvis vilket ger 8760 mätpunkter. Detta görs med hjälp av

algoritmer för att omvandla väderdata till producerad el hos anläggningen (NREL, 2014).

4.2.1 Inställning av SAM

SAM använder sig av flertalet funktioner och parametrar i beräkningsprocessen, vilket måste

specificeras för solcellsanläggningen.

4.2.1.1 Modul

På Modulsidan (Module), se Figur 18, finns valmöjligheten att välja en befintlig

solcellsmodul från databasen eller specificera modulparametrar från önskad modultillverkares

datablad. SAM kan endast modellera ett solcellssystem baserat på en typ av modul i taget och

därför kan inte flera olika modulmodeller kombineras. Här finns även datablad för vald modul

innefattande längd, bredd, effekt och verkningsgrad.

Figur 18. Datablad över för en solcellmodul.

Maximal effekt från en solcellsmoduls 𝑃𝑚𝑝 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 beräknas genom

27

𝑃𝑚𝑝 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 = 𝐸𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝐼𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡 ∙ 𝐴𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 ∙ 𝜂𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 ∙ 𝐹𝑇𝑒𝑚𝑝𝐶𝑜𝑟𝑟

(6)

där 𝐸𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝐼𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡 (W/m2) är total solinstrålning, 𝐴𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙 (m2) är modulens area, 𝜂𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙 är

modulens verkningsgrad och 𝐹𝑇𝑒𝑚𝑝𝐶𝑜𝑟𝑟 en temperaturkorregeringsfaktor.

Under NOCT method parameters, se Figur 19, anges hur solcellsmodulerna är monterade.

Ground or rack mounted innebär att det är gott om utrymme mellan modulens baksida och

underliggande yta. För solceller som är monterade mot en yta, t.ex. ett tak, välj det avstånd

som bäst beskriver avståndet mellan tak och solcellens baksida. Under Array height väljs det

alternativet som bäst beskriver den plats eller byggnad solcellerna är monterade till exempel

på marken eller på ett tak.

Figur 19. Montering av solcellerna.

4.2.1.2 Växelriktare

Under fliken Inverter (Växelriktare) väljs en lämplig växelriktare för att matcha modulen och

solcellssystemet. Växelriktaren väljs antingen från databasen eller specificeras från en extern

tillverkares datablad. SAM kan endast genomföra beräkningar för en modell av växelriktare åt

gången. Nödvändig information om växelriktaren ges av databladet från den valda

växelriktaren, Figur 20.

Figur 20. Datablad över en växelriktare.

28

4.2.1.3 Område

Under Location (Område) finns valmöjligheten att simulera väderförhållandet i det önskade

området, se Figur 21. Väderdata hämtas från National Radiation Database (NSRDB), USA.

SAM använder sig av väderdata för ett genomsnittligt år för att beskriva väderförhållandet

över en längre period. Det gör det möjligt att använda ett års data för att simulera

solcellsanläggningen för många år framöver. I SAM finns en fil för Arlanda som används i

projektet, dock saknar filen fullständiga data för snöfall och global horisontell strålning.

Fullständiga väderfiler finns för USA, södra Kanada, Central Amerika, Karibien och norra

Sydamerika samt Indien med närliggande länder. En fullständig väderfil i SAM använder sig

av följande parametrar:

• Global horisontell strålning (W/m²)

• Direkt strålning (W/m²)

• Direkt strålning (W/m²)

• Torrluftstemperatur (°C)

• Daggtemperatur (°C)

• Relativ luftfuktighet (%)

• Atmosfärtryck (mbar)

• Vindhastighet (m/s)

• Vindriktning (°E från N)

Figur 21. Lokala faktorer.

29

4.2.1.4 Systemdesign

Under System Design (Systemdesign), se Figur 22, finns möjligheten att låta SAM designa

solcellsanläggningen utifrån en önskad effekt (Desired array size) och förhållande mellan

solcellernas likström och växelriktarens växelström (DC to AC ratio). Ett annat alternativ är

att användaren själv specificerar antalet moduler och växelriktare, detta görs istället under

Specify modules and inverters.

Figur 22. Anläggningens design.

Om effekten inte är lämplig för systemet kan byte av växelriktare eller modul vara

nödvändigt. Lämpliga värden på förhållandet mellan likström (DC) och växelström (AC) är

mellan 1.10 och 1.25, men vissa stora system har så högt som 1.5. Standardvärdet är 1.10

vilket innebär att system med maximal effekt på 4 DC kW (under Standard Test Conditions)

har en växelriktare med maximal effekt 3,63 AC kW. Det faktiska förhållandet mellan

likström och växelström (Actual DC to AC ratio) beräknas genom

𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐷𝐶 𝑡𝑜 𝐴𝐶 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜 =

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑛𝑎𝑚𝑒𝑝𝑙𝑎𝑡𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑦 𝑖𝑛 𝐷𝐶 𝑘𝑊

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑁𝑎𝑚𝑒𝑝𝑙𝑎𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑦 𝑖𝑛 𝐴𝐶 𝑘𝑊∙ 100%.

(7)

För ett system med ett högt DC to AC ratio kan anläggningens uteffekt överskrida

växelriktarens specificerade ingångseffekt. Konsekvensen blir att växelriktaren begränsar

anläggningens utgående effekt genom att öka driftspänningen vilket i sin tur sänker

anläggningens verkningsgrad. SAM modellerar denna effekt genom att begränsa

växelriktarens effekt till sin nominella storlek.

I displayen till höger ges hjälpmedelanden för att designa systemet. Solcellsmodulernas

maximala effekt (Nameplate Capacity) (kWh) beräknas genom

𝑁𝑎𝑚𝑒 𝑃𝑙𝑎𝑡𝑒 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑦 = 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 (𝑊𝑑𝑐) ∙ 0.001 (𝑘𝑊

𝑊) ∙ 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒𝑠.

(8)

30

Vid bestämt antal moduler (Number of Modules) och växelriktare (Number of Inverters) finns

möjligheten att specificera antalet moduler i serie (Modules per string) och antal

parallellkopplade serier (Strings in parallel). Detta är praktiskt då man kan skapa egna system

för att få önskad konfiguration. Ett system bestående av två parallella serier med vardera sju

moduler och en växelriktare ser ut enligt Figur 23.

Figur 23. Illustration av 7 moduler per string, parallella string och en växelriktare (NREL, 2016).

Antalet moduler (Number of Modules) i systemet beräknas genom multiplikation av antal

seriekopplade moduler med antalet parallellkopplade serier.

𝑁umber of 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒𝑠 = 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑒𝑟 𝑆𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 ∙ 𝑆𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠 𝑖𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑙𝑒𝑙

(9)

Modulernas totala area (Total Area) beräknas i kvadratmeter för systemet och utan hänsyn till

avstånd mellan modulerna.

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐴𝑟𝑒𝑎 (𝑚2) = 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 𝐴𝑟𝑒𝑎 (𝑚2) ∙ 𝑁𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟 𝑜𝑓 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒𝑠

(10)

Spänningen för en serie av moduler (String Voc) under referensvillkoren 1000W/m2

infallande strålning och 25°C cell temperatur beräknas enligt

𝑆𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑉𝑜𝑐 (𝑉𝑑𝑐) = 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑛 𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒 (𝑉𝑑𝑐) ∙ 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 𝑝𝑒𝑟 𝑆𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔.

(11)

För de flesta system är det viktigt att säkerställa att spänningen för en serie moduler (String

Voc) är mindre än växelriktarens maximala spänning (Maximum DC voltage), se Figur 22.

Vidare är det viktigt att den maximala spänningen för en modulserie (String Vmp) är mellan

växelriktarens minsta (Minimum MPPT voltage) respektive högsta spänning (Maximum

MPPT voltage). Dessa värden finns i växelriktarens datablad. Den spänning som ger maximal

effekt för en serie av moduler (String Vmp) beräknas enligt

𝑆𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑉𝑚𝑝 (𝑉𝑑𝑐) = 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 𝑀𝑎𝑥 𝑃𝑜w𝑒𝑟 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒 (𝑉𝑑𝑐) ∙ 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑒𝑟 𝑆𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔.

(12)

31

Växelriktarnas totala kapacitet (Inverter Total Capacity) skiljer något beroende på likström

(DC) eller växelström (AC). Växelriktarnas totala kapacitet i kilowatt beräknas enligt

𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑦 = 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 (𝑊) ∙ 0.001 (𝑘𝑊

𝑊) ∙ 𝑁𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟 𝑜𝑓 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟𝑠.

(13)

Vid modellering av ett system med flera delanläggningar (Subarrays) behöver rutorna för

Subarray 2,3 och 4 aktiveras, se Figur 24. Nästa steg är att välja om systemet ska vara fast,

en-axel, två-axlar eller mer anpassningsbar för riktning mot solen. För fast-fixerade och platta

solceller på ett tak väljs alternativ ett. Lutningen på solcellerna anges under Tilt, där noll

grader är horisontell och 90 grader är vertikal. Under Azimuth (Azimut) ställs solcellernas

riktning in, där noll är vänd mot norr, 90 grader mot öst, 180 grader rakt mot söder och 270

grader mot väst. För system norr om ekvatorn skulle ett typiskt azimutvärde vara 180 grader.

För system söder om ekvatorn skulle ett typiskt värde vara 0 grader.

Figur 24. Lutning och riktning av solcellerna.

Ground Coverage Ratio (GCR) är solcellens area jämfört med den totala markarealen. För

solceller som är ordnade i rader av moduler är GCR längden på sidan av en rad dividerad med

avståndet mellan botten av en rad och botten av dess närliggande rad. En anläggning med ett

lågt GCR (närmare noll) har rader längre ifrån varandra än en anläggning med ett högt GCR

(närmare 1). Ground Cocerage Ratio måste vara ett värde större än 0,01 och mindre än 0,99. SAM använder GCR för bland annat att uppskatta solcellsmodulernas självskuggning.

32

4.2.1.5 Skuggning och snöfall

Självskuggning (Self Shading) sker när en rad av moduler i en anläggning skuggar en eller

flera bakomliggande rader under någon tidpunkt under dagen, se Figur 25. SAM kan beräkna

skuggning för fast fixerade solceller och antar att en rad av solceller inte har någon

självskuggning.

Figur 25. Solcellssystemets utformning.

Beräkningar som konsekvens från skuggningen är komplex och beror på flertalet faktorer

såsom material, form och layout för solcellsmodulerna samt bypass-dioderna i modulerna.

Därför gör SAM följande förenklingar:

• För Standard (icke-linjär Självskuggning) antas solcellerna vara antingen mono- eller

polykristallina och fungerar inte för tunnfilm solceller.

• Varje modul består av kvadratiska celler arrangerade i ett rektangulärt rutnät med tre

bypass dioder.

• Systemet är fast fixerat eller enaxligt.

Standardskuggningen baseras på systemets GCR. Under Module Orientation (Modulens

orientering) anges om solcellerna är monterade ståendes (Portrait) eller liggandes

(Landscape), se Figur 26.

Figur 26. Systemets skuggning.

33

Genom att justera antalet moduler längs med sidan och botten på anläggning bestäms

systemets antal rader. Ett högre GCR kan innebära mer självskuggning då raderna placeras

allt närmare varandra. Extern skuggning sker när solcellerna skuggas av omkringliggande

träd, byggnader eller andra närliggande objekt. Genom Edit Shading Data Window är det

möjligt att beräkna förluster för skuggningen. En förlust på 0 procent innebär att det inte är

någon förlust på grund av skuggor från omkringliggande föremål och 100 procent innebär att

inget infallande ljus når solcellerna.

4.2.1.6 Förluster

Förluster (Losses) erhålls till följd av nedsmutsning (Soiling) och hindrar instrålningen av

solljus mot modulens yta. Nedsmutsning är beroende av plats och väder där det är större

förluster vid högtrafikerade områden med luftföroreningar och lite regn. För områden på norra

delen av jordklotet innebär även snöfall förluster. Average annual soliling loss (Årlig

genomsnittlig förlust på grund av nedsmutsning) är ett genomsnittligt värde baserat på

solcellsanläggningens platsdata, se Figur 27. Förluster baseras på mängden nedsmutsning per

månad och är inte ett genomsnittligt värde för året. Module mismatch tar hänsyn till skillnaden

i effekt för olika moduler i anläggningen. Över dioder och andra kontakter minskar

spänningen vilket skapar förluster. Motstånd i kablar i systemet tas också till hänsyn till. För

systemet som följer solens bana tillkommer förluster, tracking error. Under DC power

optimizer finns möjligheten att lägga till förluster för annan utrustning som ingår i systemet.

Figur 27. Systemets förluster.

34

Den totala förlusten (Total DC power loss) i procent för varje anläggning beräknas enligt

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝐶 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑙𝑜𝑠𝑠 = 100% ∙ (1 − ((1 −𝑚𝑖𝑠𝑚𝑎𝑡𝑐ℎ

100%)

∙ (1 −𝐷𝑖𝑜𝑑𝑒𝑠 𝑎𝑛𝑑 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠

100%) ∙ (1 −

𝐷𝐶 𝑤𝑖𝑟𝑖𝑛𝑔

100%) ∙ (1 −

𝑇𝑟𝑎𝑐𝑘𝑖𝑛𝑔 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟

100%)

∙ (1 −𝑁𝑎𝑚𝑒𝑝𝑙𝑎𝑡𝑒

100%) ∙ (1 −

𝐷𝐶 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑖𝑧𝑒𝑟 𝑙𝑜𝑠𝑠

100%))

(14)

Under AC wiring, se Figur 27, anges förlusterna i kablarna mellan växelriktaren och

nätanslutningen. Anläggningens totala förluster (Total system losses) i procent beräknas enligt

Total system losses = 100% ∙ (1 − ((1 −𝑆𝑜𝑖𝑙𝑖𝑛𝑔

100%) ∙ (1 −

𝑆ℎ𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔

100%)

∙ (1 −𝑀𝑖𝑠𝑚𝑎𝑡𝑐ℎ

100%) ∙ (1 −

𝑊𝑖𝑟𝑖𝑛𝑔

100%) ∙ (1 −

𝐶𝑜𝑛𝑛𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠

100%) ∙ (1 −

𝐿𝑖𝑔ℎ𝑡𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑒𝑑 𝑑𝑒𝑔𝑟𝑎𝑑𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛

100%)

∙ (1 −𝑁𝑎𝑚𝑒𝑝𝑙𝑎𝑡𝑒

100%) ∙ (1 −

𝑎𝑔𝑒

100%) ∙ (1 −

𝐴𝑣𝑎𝑖𝑙𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑦

100%))

(15)

4.2.1.7 Redovisning av beräkningar

SAM presenterar data för anläggningens utförande med hjälp av tabeller och diagram. Årlig

energi (Annual Energy) visar hur många kilowattimmar anläggningen producerar sitt första

år. Energiutbytet (Energy yield) visar hur många kilowattimmar elektricitet som produceras i

förhållandet till installerad effekt och anges i kWh/kW.

35

4.2.1.8 Ingående parametrar SAM

Ingående komponenter och parametrar för solcellsanläggningarna; solcellsmodul,

växelriktare, antal rader och lutning presenteras fullständigt i Bilaga 2 och 3. Monokristallina

solceller valdes mot bakgrund av litteraturstudien, se avsnitt 3.4.1 Fotovoltaiska (PV),

eftersom dessa lämpar sig bäst mot diffust ljus och i klimat med svagare solljusinstrålning.

Utvalda solcellsmoduler från SAM:s databas är SunPower SPR-E-20 327 och Jinko Solar

JKMS270M-60, se datablad i Bilaga 4. Båda modulerna är tillgängliga på den svenska

marknaden (Kraftpojkarna, 2017). Solcellsmodulerna har måtten 1x1,63 meter och med valda

modeller får 30 stycken moduler plats per rad och högst tre moduler i bredd, se Figur 28.

Ekvationerna 6 till 15 användes för att välja lämplig växelriktare till solcellsmodulerna.

Lutningen av solcellsmodulera varierade med antal rader för att motverka självskuggning

mellan raderna.

Figur 28. En, två respektive tre rader av solceller samt lutning.

Anläggningarnas installerade toppeffekt beroende på antal rader och modul framgår av Tabell

6.

Tabell 6.Installerad effekt.

Installerad effekt (kW)

Modul En rad (30 st.) Två rader (60 st.) Tre rader (90 st.)

SunPower SPR-E20-327

9,81 19,62 29,43

Jinko Solar JKMS270M-60

8,1 16,2 24,3

4.3 Investeringskalkyl

För att undersöka solcellsanläggningen från ett ekonomiskt perspektiv används Bengt Stridhs

investeringskalkyl för icke-privatpersoner. Modellen är en heltäckande analysmodell för

investeringsbeslut för solcellsanläggningar. Kalkylen utförs i Excel och beräknar dels

produktionskostnaden och dels lönsamhet för producerad solel. Resultaten presenteras som

produktionskostnad (LCOE), nuvärde och internränta samt diskonterad återbetalningstid.

36

4.3.1 Antaganden

Investeringskostnaden i anläggningen sammanfattas i en fast grundinvestering (moduler och

nödvändiga komponenter), montagekostnader vid installation och driftkostnader. Eftersom

växelriktaren har kortare ekonomisk livslängd (15 år) än solcellsmodulerna kommer den bytas

ut en gång under anläggningens totala livslängd. Kostnad för utbyte av växelriktaren beror på

installerad effekt från: 3 000 kr/kW om 0 till 10 kW, 2 000 kr/kW om 10 till 30 kW, 1 500

kr/kW om 30 till 100 kW och 1 000 kr/kW om större än 100 kW (Kurtson, 2017). Kostnaden

för växelriktare varierar beroende på storleken på anläggningen och vilket företag som

levererar produkten. Utifrån energimyndighetens rapport ” National Survey Report of PV

Power Applications in Sweden” från 2015 (Lindahl, 2015) estimeras ett genomsnittligt pris

per watt för kostnad av växelriktare på kommersiell fastighet i investeringskalkylen.

Elnätskostnad och elskatt ingår i elpriset från Akademiska Hus, 0,85 kr/kW (Tjernell, 2017).

Enligt Skatteverket är investeraren berättigad att ansöka om skatteavdrag för 30 procent av

arbetskostnaden, dock har Skatteverket sedan 2015 ett schablonavdrag som medför att det

slutliga ROT-avdraget max kan uppgå till 9 procent (Stridh, 2015). Det finns även ett tak för

hur högt ROT-avdrag som Skatteverket godkänner, högst 50 000 kr per person och år. Vid

situationer där två personer står som ägare till en anläggning erhålls högst 100 000 kr per år

(Stridh, 2015). Från 1 januari 2015 finns även ett investeringsstöd för alla aktörer som vill

investera i solceller. Stödnivån är bestämt till maximalt 30 procent för företag. Taket för

högsta möjliga stöd per solcellssystem är 1,2 miljoner kronor. Stödberättigande kostnader får

maximalt uppgå till 37 000 kronor plus moms per installerad kilowatt elektrisk toppeffekt


En sak som är viktig att tänka på är det faktum att ansökningarna behandlas i turordning av

Länsstyrelserna och stödet är rambegränsat, med andra ord är stödpaketen begränsade och

räcker endast för ett visst antal ansökningar – först till kvarn gäller alltså. I denna

investeringsanalys presenteras tre olika resultat; exklusive ROT-avdrag och investeringsstöd,

inklusive ROT-avdrag men exklusive investeringsstöd och avslutningsvis exklusive ROT-

avdrag men inklusive investeringsstöd.

Mot bakgrund av litteraturstudien, Elforsk:s rapport om solcellsanläggningar på Bullerö, antas

en ekonomisk livslängd till 30 år med en degraderingsgrad på 0,5 procent, se avsnitt 3.4

Solceller. Akademiska Hus hade 2016 en intern kalkylränta på 7,7 procent, dock är

anledningen till installation av en eventuell solcellsanläggning baserat på ett krav om lägre

energiutsläpp snarare än ekonomisk vinst från styrelsen (Akademiska Hus , 2016)

(Akademiska Hus, 2015). Därför görs bedömningen att kalkylräntan inte behöver ligga i nivå

med en traditionell och inkomstbringande investering. En anpassning efter marknadsmässig

bolåneränta av rörlig karaktär (3-månader) används därför som estimat. En jämförelse mellan

de största bankerna visar att en övervägande andel av bolåneräntorna ligger närmare 2

procent. (Bolåneräntor, 2017)

Då anläggningens ekonomiska livslängd är slut antas anläggningen inte ha något restvärde.

Rivningskostnaden av anläggningen negligeras likväl.

37

4.3.2 Produktionskostnaden

För att skapa en enhetlig metod för att jämföra och beräkna solel på KTH måste det finnas ett

enhetligt underlag innan korrekta parametrar kan införas i modellen. Enligt Bengt Stridh

behöver investeraren göra antaganden om fler än 20 parametrar, om det också finns intresse

av att undersöka lönsamheten i anläggningen bör antaganden om ytterligare tio parametrar

adderas. Idag finns ingen standardiserad modell på marknaden för produktionskostnaden för

solel, därför kan resultaten skifta mellan olika beräkningar. Som konsekvens blir det således

svårt att göra en precis ekonomisk bedömning för en framtida solcellsanläggning. För att

genomföra en fullgod investeringsanalys måste därför en rad antaganden göras vilket kommer

påverka resultatet. Centrala antaganden som påverkar det ekonomiska utfallet i högre grad

analyseras mer djupgående i känslighetsanalysen. Produktionskostnaden (LCOE = Levelized

Cost Of Electricity) beräknas enligt

𝐿𝐶𝑂𝐸 =𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐿𝑖𝑣𝑠𝑐𝑦𝑘𝑒𝑙𝑘𝑜𝑠𝑡𝑛𝑎𝑑 (𝑆𝐸𝐾)

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟 𝑙𝑖𝑣𝑠𝑙ä𝑛𝑔𝑑𝑒𝑛(𝑘𝑊ℎ)

(16)

eller i mer detaljerad form enligt

𝐿𝐶𝑂𝐸 =

𝑖𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 + ∑ (Å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑘𝑜𝑠𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖

(1 + 𝑅)𝑖 ) −𝑅𝑒𝑠𝑡𝑣ä𝑟𝑑𝑒(1 + 𝑅)𝑛

𝑖=𝑛𝑖=1

∑𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑢𝑡𝑏𝑦𝑡𝑒 𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡 ∙ (1 + 𝑠𝑦𝑠𝑡𝑒𝑚𝑑𝑒𝑔𝑟𝑎𝑑𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔)𝑖−1

(1 + 𝑅)𝑖𝑖=𝑛𝑖=1

(17)

där 𝑛 är ekonomisk livslängd (år), 𝑖 är år för insättning och 𝑅 är kalkylräntan. Avsikten är att

kostnaderna under den ekonomiska livslängden divideras med solelproduktionen under

livslängden. En nuvärdesberäkning genomförs för att diskontera kostnader med hjälp av en

kalkylränta. En nuvärdesberäkning genomförs även för solelproduktionen, detta ses som en

intäkt och förklaras mer djupgående under avsnitt 4.3.4 Intäkter. När det gäller

solelproduktionen tillgodoses även en degraderingsgrad från och med det första driftåret.

Restvärdet kommer ansättas till noll.

38

4.3.3 Nuvärde

För att kostnader och intäkter ska vara förankrade till penningvärdet över tid måste

kassaflödet placeras i relation till kalkylränta och anläggningens ekonomiska livslängd. Detta

betyder alltså att differensen mellan nuvärdet av en investering och grundkostnaden, kopplat

mot en kalkylränta, ger ett nettonuvärde (NNV) och beräknas enligt

NNV = NV − G

(18)

där NV är nuvärdet och G är grundkostnaden av investeringen. Nuvärdet av en investering fås

enligt

𝑁𝑉 = ∑𝐶𝑖

(1 + 𝑅)𝑖

𝑛

𝑖=1

(19)

där 𝑅 är kalkylräntan, 𝐶 är årligt kassaflöde (inbetalningsöverskott, restvärde mm.), 𝑛 är

ekonomisk livslängd och 𝑖 år för insättning. Noterbart är att 𝐶𝑖 är detsamma som produkten av

elpriset och mängden producerad el från anläggningen, d.v.s. 𝐼 under avsnitt 4.3.4 Intäkter. 𝐶0

brukar anges som en grundinvestering och betecknas således med 𝐺. Nettonuvärde fås analogt

enligt

𝑁𝑁𝑉 = 𝑁𝑉 − 𝐺 = ∑𝐶𝑖

(1+𝑅)𝑖𝑛𝑖=0 − 𝐺.

(20)

4.3.4 Intäkter

En investering i solceller ger ingen direkt intäkt, däremot minskas kostnaderna av den mängd

el som solcellsanläggningen producerar. Flödet av överskottskapitalet från anläggningen blir

således kassaflödet. För att beräkna den årliga intäkten multipliceras resultaten från SAM

(producerad el) med priset per kilowattimme enligt

𝐼 = 𝑃𝑒𝑙 ∙ 𝐸𝑙𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑟𝑎𝑑

(21)

där 𝑃𝑒𝑙 (kr/kWh) är elpriset från Akademiska Hus och 𝐸𝑙𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑟𝑎𝑑 (kWh) är anläggningens

totala mängd producerad el per år. Mot bakgrund av litteraturstudien exkluderas möjligheten

att använda elcertifikat, se avsnitt 3.6.3 Elcertifikat, då toppeffekten av vår estimerade

anläggning ligger under 50kW räknas den under ”småhusägare” i Bengt Stridh:s kalkyl,

elcertifikatet sätt till noll då det ej finns lönsamhet.

39

4.3.5 ROT-avdrag och investeringsstöd

Mot bakgrund av litteraturstudien, se avsnitt 3.6.2 Skatt och Bidrag, ansätts både ROT-avdrag

och investeringsstöd som möjliga styrmedel i form av skattelättnad och bidrag. Därför ansätts

ROT-avdrag till 9 procent för icke-privatperson och investeringsstöd till 30% för icke-

privatperson. ROT-avdrag och investeringsstöd kan ej erhållas samtidigt vilket medför att vi

presenterar bägges inverkan av investeringsanalysen under avsnitt 5.3 Resultat

investeringsanalys.

4.3.6 Grundinvestering

I Tabell 7 presenteras priser inklusive och exklusive momspålägg på komponenterna som igår

solcellsanläggningen, även montage och installationskostnader presenteras. Tillsammans

utgör dessa kostnader den totala grundinvesteringen och utgör således ingående parametrar i

investeringskalkylen. Viktigt att notera är att i investeringskalkylen används pris exklusive

moms som ingående parametrar för icke-privatpersoner. Mot bakgrund av litteraturstudien, se

avsnitt 3.4.3.2 Växelriktare, görs bedömningen att växelriktaren är i behov av att bytas ut en

gång efter 15 år, med andra ord, efter halva tiden av solcellsanläggningens livslängd.

Tabell 7. Grundinvestering.

Grundinvestering Pris exklusive moms(SEK) Pris inklusive moms(SEK)

SunPower SPR-E20-327/ Jinko Solar JKMS270M-60*

4483/1619 5604/2024

Växelriktare Varierar, se ansnitt 3.5.3.1 Varierar, se ansnitt 3.5.3.1

Montage & Installation Se Tabell 5

*Prisuppgifter från Smartalösningar AB (Theorin, 2017).

40

4.3.7 Sammanfattning av ingående parametrar i LCOE-kalkylen

Här sammanfattas de parametrar som används beroende på modul och antal moduler som

analyseras i investeringskalkylen, se Tabell 8. Utöver parametrarna som presenteras finns en

rad fixerade värden (Stridh, 2016). För vissa fall är mätvärdena bundna till det

rekommenderade intervallen på grund av strikta förordningar medans i andra fall är intervallet

på rekommendation. Det finns även ett intervall för varje parameter som är rekommenderat att

anpassa mätvärden till. Parametrar som ej används i vårt fall, exempelvis elcertifikat, sätts till

noll (Stridh, 2016).

Tabell 8. Ingående parametrar.

Parameter Värde Enhet

Ekonomisk livslängd 30 år Kalkylränta 2 %

Energiutbyte Varierar, se Tabell 12 kWh/kW

Anläggningens Effekt Varierar, antal moduler multiplicerat med modulens effekt.

kW

Investeringskostnad Varierar, Grundinvestering + Montagekostnader* SEK/kW Investeringsstöd 30 % ROT-avdrag 9 % Systemdegradering 0,5 %

Elpris 0,85 SEK Verkningsgrad Varierar, se ”Nominal efficiency” Bilaga 4 %

*Montagekostnader återfinns under avsnitt 3.5.3.2 Installation, montage och

systemkostnader.

41

5 Förstudiens resultat

Resultaten som presenteras bygger på data från System Advisor Model (SAM) med

modulerna SunPower 327-E20-327 och Jinko Solar JKMS270M-60. Sex olika anläggningar

presenteras med 30, 60 och 90 solcellsmoduler monterade om en, två respektive tre rader, se

Figur 28 för förtydligande. Växelriktare och använda parametrar återfinns i Bilaga 2 och 3.

5.1 Sammanfattning av resultat

Här sammanfattas resultaten från avsnitt 5.2 Resultat SAM och 5.3 Resultat

investeringsanalys. Resultatet från SAM visar att optimal lutning för solceller på Brinellvägen

66 är 42 grader för en rad, 35 grader för två rader samt 5–6 grader för tre rader. Optimal

vinkel avtar med antalet rader på grund av självskuggning. Ett lågt avståndsförhållande

(GCR) att föredra vilket innebär att raderna ska placeras så långt ifrån varandra som möjligt

för bäst resultat. Högst energiutbyte (944 kWh/kW) erhålls för en rad av modulen SunPower

SPR-E20-327. Högst producerad årlig energi (23 014 kWh) erhålls för 90 stycken SunPower

SPR-E20-327 moduler monterade om 3 rader.

Resultatet av investeringsanalyser visar att det lönsammaste alternativet är 60 stycken

JKMS270M-60 placerade om två rader. Den lönsammaste investeringen fastställdes till en

produktionskostnad på 0,495 SEK/kWh, ett nuvärde på 112 706 SEK, en diskonterad

återbetalningstid på 12 år och en internränta på 7,7 procent.

5.2 Resultat SAM

Här presenteras resultat från SAM för solcellsanläggningarnas producerad årlig energi (kWh),

optimal vinkel (grader), energiutbyte (kWh/kW) samt modulavståndets (GCR) påverkan på

producerad årlig energi.

5.2.1 Producerad energi per år

Den årliga producerade energin (kWh) vid optimal vinkel för de olika anläggningarna

presenteras nedan i tabell 9. I Bilaga 5 till 7 presenteras den årliga produkten för fler vinklar

på solcellerna.

Tabell 9. Producerad årlig energi.

Producerad årlig energi (kWh)

Modul En rad

(30 st.) Två rader

(60 st.) Tre rader

(90 st.) SunPower SPR-E20-

327 9265 17 886 23 014


7635 14 899 18 957

42

5.2.2 Optimal vinkel

Solcellernas optimala vinkel beroende av antal rader presenteras nedan i Tabell 10.

Tabell 10. Optimal vinkel.

Optimal vinkel (Grader)

Modul En rad

(30 st.) Två rader

(60 st.) Tre rader

(90 st.) SunPower SPR-E20-327 42 35 6


42 35 5

5.2.3 Energiutbyte

Anläggningens energiutbyte (kWh/kW) vid optimal vinkel på solcellsmodulerna presenteras

nedan i Tabell 11.

Tabell 11. Energiutbyte.

Energiutbyte (kWh/kW)

Modul En rad (30 st.)

Två rader (60 st.)

Tre rader (90 st.)

Sunpower SPR-E20-327 944 911 782


942 920 780

43

5.2.4 Modulavstånd

Här presenteras producerad årligt energiberoende på avståndsförhållandet (GCR). Mer

solenergi alstras vid ett längre avstånd mellan modulerna (lägre GCR). Resultatet gäller för 60

stycken moduler från Solar Jinko monterade om två rader, se Tabell 12.

Tabell 12.Hur avståndet mellan modulerna påverkar årliga produktionen.

Jinko Solar JKMS270M-60 (60 st.)

Ground coverage ratio (GCR) Lutning (Grader) Årlig energi (kWh)

0,1 35 15 433,5

0,2 35 15 329,7

0,3 35 15 122,3

0,4 35 14 899

0,5 35 14 581,8

0,6 35 14 008,7

0,7 35 13 255

0,8 35 11 771,7

0,9 35 10 822,7

5.3 Resultat investeringsanalys

Tabell 13 till 18 presenterar resultat från investeringsanalysen. Tabellerna visar resultat i

produktionskostnad, nuvärde och internränta samt diskonterad återbetalningstid. Sunpower

SPR-E20327 och Jinko Solar JKMS270M-60 är representerade solcellsmoduler i 30, 60 och

90 till antalet.

Tabell 13 – Resultat Sunpower SPR-E20-327 (30 st.).

Sunpower SPR-E20-327 (30 st.)

Utan ROT-avdrag och investeringsstöd

Med ROT-avdrag och eventuell

skattereduktion

Med Investeringsstöd

och eventuell skattereduktion

Produktionskostnad (SEK/kWh)

1,140 1,048 0,832

Nuvärde (SEK) -55 409 -37 441 4 487 Diskonterad

återbetalningstid(år) >Livslängd(30år) >Livslängd(30år) 29

Internränta -0,3% 0,3% 2,2%

44

Tabell 14 – Resultat Sunpower SPR-E20-327 (60 st.).


Utan ROT-avdrag och investeringstöd


skattereduktion




1,047 0,960 0,756

Nuvärde (SEK) -72 107 -39 386 36 961

Diskonterad återbetalningstid(år)

>Livslängd(30år) >Livslängd(30år) 26

Internränta 0,4% 1,1% 3,1%

Tabell 15 –Resultat Sunpower SPR-E20-327 (90 st.).


Utan ROT-avdrag och investeringsstöd


skattereduktion




1,179 1,081 0,852

Nuvärde (SEK) -156 393 -109 101 1249


>Livslängd(30år) >Livslängd(30år) 30

Internränta -0,5% 0,2% 2,0%

Tabell 16 – Jinko Solar JKMS270M-60 (30 st.).


Utan ROT-avdrag och

investeringsstöd


skattereduktion




0,807 0,745 0,599

Nuvärde (SEK) 7678 17 680 41 017


28 25 19


45



Utan ROT-avdrag och

investeringsstöd


skattereduktion




0,673 0,620 0,495

Nuvärde (SEK) 56 753 73 539 112 706


22 20 12




Utan ROT-avdrag och

investeringsstöd


skattereduktion




0,744 0,686 0,548

Nuvärde (SEK) 43 960 67 352 121 934


25 23 16


46

6 Känslighetsanalys och diskussion

I detta avsnitt analyseras faktorer som påverkar resultaten som presenteras i avsnitt 5 Resultat.

Analysen utförs främst för det mest lönsamma alternativet, 60 stycken Jinko Solar

JKMS270M-60 placerade i två rader. Nedan listas faktorer som kan komma att påverka

lönsamheten för solcellsanläggningen.

• Förändring av modulpris

• Förändring av elpriset

• Annan kalkylränta

• Utvidgning av takareal

• Energiutbyte

6.1 Förändring av modulpris

Marknadspriserna för kommersiella solceller varierar mellan 5,1 och 10,0 SEK/Watt, se

avsnitt 3.5.3.1 Marknadspriser för solceller och växelriktare. Priset på SunPower SPR-E20-

327 är 13,71 SEK/Watt vilket är högre är marknadspriserna. Jinko Solar JKMS270M-60

kostar 6,0 SEK/Watt och ligger därför inom intervallet för marknadspriser.

Modulen från SunPower är 3,71 SEK/Watt dyrare än genomsnittligt marknadspris. Det

medför att i fallet där 60 stycken moduler analyseras att grundinvesteringen blir 72 790 SEK

högre. Även om grundinvesteringen har en stor påverkan av produktionskostnaden kommer

det inte innebära någon osäkerhet i framtiden, anledningen är att modulmodeller och

installatör fastställs i ett tidigt skede och kommer inte att ändras.

6.2 Förändring av elpriset

Bixia är ett svenskt elhandelsbolag som köper stor andel närproducerade förnyelsebar energi.

Enligt Bixias långsiktsprognos som sträcker sig från 2016 till 2030 kommer elpriset i Norden

få en uppgång efter 2020 (Bixia, 2016). En anledning är att svensk kärnkraft minskar sitt

utbud men även att Tyskland stänger sina kraftverk till 2022 och att Frankrike minskar sin

kärnkraftsproduktion (Bixia, 2016). Enligt Bixias basscenario kommer elpriserna sjunka från

2017 till 2019 för att sedan stiga. Under 2017 bedöms nivån ligga på 29 euro/MWh och som

sedan sjunker till 24 euro/MWh 2019. Därefter stiger priserna till 26 euro/MWh år 2020 och

32 euro/MWH år 2022. Prisnivån bedöms år 2030 ligga på 35 euro/MWh (Bixia, 2016).

47

Tabell 19 visar hur investeringen av 60 stycken solceller från Jinko Solar påverkas av ett

elprispåslag av 5 respektive 10 procent vilket motsvarar ett pris på 0,8925 SEK/kWh

respektive 0,935 SEK/kWh.

Tabell 19. Investeringskalkyl inklusive förändring av elpris.






samt 5% genomsnittligt

högre elpris




högre elpris


0,495 0,495 0,495

Nuvärde (SEK) 112 706 125 995 139 284


12 12 11


Tabell 19 visar att elprisökning har en positiv inverkan på investeringen i form av ökat

nuvärde, lägre återbetalningstid och högre internränta. Däremot är produktionskostnaden

oförändrad eftersom dess ingående parametrar består av endast grundinvesteringen. Ett högre

elpris ger således en lönsammare investering.

Samma analys utförs för 60 stycken solceller från Sunpower SPR-E20-327, se Tabell 20.

Tabell 20.Investeringskalkyl inkl. förändring av elpris.







högre elpris




högre elpris


0,756 0,756 0,756

Nuvärde (SEK) 39 961 52 897 68 834


26 24 23


Elprisökningen har även den en positiv inverkan för Sunpower (60st) men Jinko Solar (60st)

är fortfarande en lönsammare investering, se Tabell 19 och 20.

48

6.3 Förändring av kalkylränta

Kalkylräntan är en parameter som påverkar produktionskostnaden, detta baseras på att det är

en bred spridning av hur kalkylräntan sätts av olika aktörer. I beräkningarna under

investeringsanalysen påverkar kalkylräntan hur stort nuvärdet blir och således nettonuvärdet.

Ändringar av kalkylräntan kommer därför påverka resultatet av nettonuvärdet. I den

ursprungliga investeringskalkylen har en kalkylränta på 2 procent används, se avsnitt 4.3.1

Antaganden. Mot bakgrund av litteraturstudien, se avsnitt 3.5.3 Kalkylränta & internränta,

och avsnitt 4.3.1 Antaganden undersöks därför investeringskalkylen mot en kalkylränta på 5

procent respektive 7,7 procent. Analysen utförs endast på Jinko Solar (60st) då den framgår

som mest lönsamma alternativet. Krav på en högre kalkylränta medför att

produktionskostnaden ökar, se Tabell 21.

Tabell 21. Förändring av Kalkylränta.



och eventuell skattereduktion, Kalkylränta 2%


och eventuell skattereduktion, Kalkylränta 5%


och eventuell skattereduktion, Kalkylränta 7,7%


0,495 0,647 0,857

Nuvärde (SEK) 112 706 39 238 -390


12 19 >Livslängd (30år)


Anledningen är att kalkylräntan är direkt kopplad mot nuvärdesanalysen, se avsnitt 4.3.3

Nuvärde, som ingår i beräkningen av produktionskostnaden (LCOE). Höjd kalkylränta

innebär att investeraren kräver högre avkastning och därför kommer avbetalningstiden

förlängas mot samma kassaflöde. Internräntemetoden tar inte hänsyn till nuvärdet av pengar

och därför kommer inte kalkylräntan påverka utfallet av internräntan.

49

6.4 Utökning av takareal

På taket till Brinellvägen 66 finns fasta föremål som skuggar delar av taket, se Figur 17 och

ritningen i Bilaga 1. En känslighetsanalys utförs i syfte att undersöka en dubbel takareal

(60x6m) tillsammans med det mest lönsamma alternativet Jinko Solar. Till följd av detta

dubbleras antalet moduler till 120 stycken. Placeringen av modulerna är i rader om två med en

lutning på 35 grader. Resultat presenteras nedan i Tabell 22.

Tabell 22. Resultat från investeringsanalys efter utökning av takareal.


Utan ROT-avdrag och

investeringsstöd


skattereduktion




0,633 0,586 0,478

Nuvärde (SEK) 138 962 168 061 235 958


20 18 11


Resultatet från Tabell 22 visar att utnyttjande av en större takareal skulle sänka

produktionskostnaden ytterligare på grund av stordriftsfördelar. Diskonterad återbetalningstid

sjunker till 11 år och internränta ökar till 8,7 procent.

6.5 Energiutbyte

I form av energiutbyte råder en naturlig variation av soltimmar och solinstrålning inom

Sverige, se Figur 12 och 13. Försvarshögskolans energiutbyte 2016 uppgick till 1010

kWh/kW vilket är högre än energiutbytet som SAM beräknat för Brinellvägen 66. Hur

solinstrålningen kommer variera i framtiden är svårt att förutse och i modeller som beräknar

detta kommer det alltid finnas osäkerheter.

50

7 Slutdiskussion

Syftet med förstudien är att undersöka vilken solcellanläggning som lämpar sig bäst ur en

ekonomisk synvinkel och hur solcellerna bör monteras för optimal effekt. Vidare avser

förstudien att analysera ett scenario där all producerad el används å fastigheten Brinellvägen

66. Problemformuleringen sammanfattades i två frågor som ämnades besvaras:

1. Är installation av en solcellsanläggning på Kungliga Tekniska Högskolan lämpligt ur

en ekonomisk synvinkel?

2. Hur bör solcellsmodulerna monteras för maximal effekt?

Resultatet som visade sig vara mest lönsamt i förstudien var en solcellsanläggning med 60

stycken Jinko Solar JKMS270M-60 i rader om två. Från investeringsanalysen fastställdes en

produktionskostnad på 0,495 SEK/kWh med en diskonterad återbetalningstid på 12 år och en

internränta på 7,7 procent. Solcellsanläggningen har en installerad effekt på 16,2 kW och

anläggningen producerar 14 899 kWh med ett energiutbyte på 920 kWh/kW. Optimal lutning

på modulerna är 35 grader. Förstudien är begränsad till två moduler och priser för montage är

från en montörsfirma. Studien bör kompletteras med fler moduler för att undersöka

möjligheten att hitta mer ekonomiska alternativ. Däremot visar förstudien att installation av en

solcellsanläggning är lönsam.

Produktionskostnaden på 0,495 SEK/kWh visar hur mycket det kostar att producera varje

kilowattimme solel. Om resulterande produktionskostnaden ligger under dagens elpris på 0,85

SEK/kWh, vilket det gör, så är investeringen godkänd och lönsam. Mot bakgrund av

litteraturstudien vet vi också att i de fall som internräntan är högre än kalkylräntan på 2

procent så är investeringen godkänd och lönsam. Slutligen ser vi att den diskonterade

återbetalningstiden på 12 år är kortare än den ekonomiska livslängden på 30 år för

solcellsanläggningen, något som resulterar i ett antal år av gratis solel.

Enligt resultatet från investeringskalkylen framgår det att den mest lönsamma investeringen

fås via investeringsstöd på 30 procent och med andra ord, statligt stöd. Så länge bidraget inte

sänks under 9 procent för montagekostnader kommer en investering med investeringsstöd

vara mer lönsam än en motsvarande med ROT-avdrag för icke-privatpersoner.

Investeringskalkylen som har använts är utformad av Bengt Stridh och kalkylen förhåller sig

främst till produktionskostnad som en måttstock på om investeringen är lönsam eller ej. En

alternativ modell skulle vara att endast analysera investeringen med Pay-back metoden. Vid

en sådan kalkyl skulle resultatet istället visa hur lång tid det skulle ta att betala av

investeringen utan att beakta penningvärdets förändring över tid. Initialt säger det oss att Pay-

back metoden är mer relevant för en investering över kort tid. Med andra ord, investeraren

måste bestämma sig för vilka parametrar som är viktiga, som till exempel storlek av

grundinvestering eller tidshorisont, för att sedan applicera den bäst lämpande modellen. I

förstudiens fall ligger litteraturstudien till grund för val av modell, där framgår det att en

solcellsanläggning har en ekonomisk livslängd på närmare 30 år. Således väljs en metod som

tar hänsyn till både elprisförändringar men också penningfluktuationer.

51

I Bengt Stridh:s modell finns även flera parametrar som är markerade med en

rekommendationsgräns, något som kan påverka slutresultatet. Det är alltså viktigt för

investeraren att identifiera och fastställa så många parametrar som möjligt innan

investeringsanalysen ska genomföras. Ett exempel kan vara om systemet kan producera

tillräckligt med el för att eventuell försäljning av el ska vara relevant. Om så skulle vara fallet

måste investeraren se över hur elcertifikat påverkar investeringen. Alla parametrar är listade i

kalkylen med en tillhörande faktaruta som underlättar för användaren att förstå vad som ska

fyllas i.

Resultatet från System Advisor Model (SAM) visar att optimal lutning för solceller på

Brinellvägen 66 är 42 grader för en rad, 35 grader för två rader och 5–6 grader för tre rader.

Optimal vinkel avtar med antalet rader på grund av självskuggning mellan rader. Ett lågt

avståndsförhållande (GCR) är att föredra vilket innebär att modulerna ska placeras så långt

ifrån varandra som möjligt för bäst resultat. Detta beror på att självskuggning mellan

modulraderna avtar. Ett högre GCR utnyttjar takarealen mer effektivt eftersom fler moduler

kan användas på samma yta, vilket ökar den totala installerade effekten.

System Advisor Model är ett bra verktyg att använda för beräkningar av solenergi och

underlättar optimering av solcellsanläggningen. Väderfilen för Stockholm saknar fullständiga

data för snöfall och diffus strålning. Snö på solcellsmodulen hindrar solljuset att nå modulen

vilket påverkar elproduktionen, dock utgör vintermånaderna en liten andel av den totala

elproduktionen. Snö är däremot en bra reflektor för ljus och bidrar, när det inte täcker

modulerna, till ökad elproduktion genom att reflektera solljus till modulerna. Att montera

solcellsmodulerna med en vinkel på 5 grader innebär att snö, smuts och löv tenderar att fastna

på solcellsmodulen. Det är därför viktigt att ha i åtanke att lutningen bör överstiga 5 grader.

Om den istället utgör 10 grader för de tre raderna av solcellsmoduler som avses att monteras,

så innebär detta endast en reduktion av elproduktionen understidagande 2 procent, se Bilaga

7.

En intressant jämförelse är hur förstudiens resultat står sig mot Försvarshögskolans dito. För

solcellerna på Försvarshögskolan uppmättes energiutbytet per installerad modul till 1010

(kWh/kW) för år 2016, vilket kan jämföras med det högsta energiutbytet på 944 (kWh/kW)

som förstudien uppnår, se Tabell 13. Ett energiutbyte i nivå med Försvarshögskolan skulle

påverka lönsamheten positivt. Anledningen till att anläggning på Försvarshögskolan har ett

högre energiutbyte kan bero på att antal soltimmar och solinstrålning under 2016 var bra, men

också på andra lokala förutsättningar. Försvarshögskolans riktning mot solens bana kan vara

mer fördelaktig i jämförelse med Brinellvägen 66, något som förstudien inte har undersökt.

52

8 Slutsatser

En förstudie har genomförts i syfte att undersöka installation av solceller på Brinellvägen 66 i

Stockholm. Målet med förstudie var att bestämma den lämpligaste solcellsanläggningen för

KTH ur en ekonomisk synvinkel samt hur solcellsmodulerna skulle monteras för maximal

effekt. Förstudien använder två modeller: System Advisor Modell (SAM) och en

investeringskalkyl. Sammanfattningsvis ser vi att resultaten visar att en investering av en

solcellsanläggning på Brinellvägen 66 skulle vara lönsam. Det finns också belägg för att

utnyttja takarealen på Brinellvägen 68, dels för att det medför stordriftsfördelar men också

eftersom hela fastighetskomplexet förbrukar stora mängder energi.

9 Framtida arbete

Mot bakgrund av känslighetsanalysen, avsnitt 6.4 Utökning av takareal, skulle en fortsättning

på denna förstudie vara att vidare undersöka en större takareal mer utförligt på Brinellvägen

66. Av samma anledning skulle det vara av intresse att undersöka utbyggnad av en

solcellsanläggning på taket av Brinellvägen 68. En ytterligare anledning till fler solceller är på

grund av den höga energianvändningen på Brinellvägen 66–68. Även montage av solceller på

andra fastigheter på KTH campus skulle vara intressant att undersöka då fastigheterna delar

elnätsområde.

Elnätstrukturen och kostnadsuppdelningen mellan fastigheterna på KTH är relativt komplex

och därför vore det intressant att undersöka möjligheten av att sälja producerad solel och hur

det i så fall skulle genomföras.

53

10 Referenser

ÅF AB, 2017. www.energieffektivisering.se. [Online] Available at: http://www.energieffektivisering.se/Tjanster/AF-Energy-Controller/#.WRLalVKmut8 [Använd 23 04 2017].

Akademiska Hus , 2016. Årsredovisning 2016, Stockholm: Akademiska Hus.

Akademiska Hus, 2014. www.akademiskahus.se. [Online] Available at: http://www.akademiskahus.se/aktuellt/nyheter/2014/06/akademiska-hus-gor-omfattande-investering-i-elproducerande-solceller/ [Använd 18 04 2017].

Akademiska Hus, 2015. www.akademiskahus.se. [Online] Available at: http://www.akademiskahus.se/aktuellt/nyheter/2015/03/okad-satsning-pa-solenergi/ [Använd 01 05 2017].

Akademiska Hus, 2017. www.akademiskahus.se. [Online] Available at: http://www.akademiskahus.se/hallbarhet/hallbarhetsmal/ [Använd 05 05 2017].

Andrén, L., 2011. Solenergi - Praktiska tillämplingar i bebygglse. Fjärde, reviderade utgåvan red. Stockholm: AB Svensk Byggtjänst.

Areskoug, M. & Eliasson, P., 2012. Energi för hållbar utveckling. Andra upplagan red. Lund: Studentlitteratur AB.

Berk, J. & DeMarzo, P., 2011. Corporate Finance, Global Edition. 2:a red. Boston: Pearson Education.

Bixia, 2016. Långsiktig prisprognos 2016-2030, u.o.: Stefan Braun.

Bolåneräntor, 2017. http://bolåneräntor.se. [Online] Available at: http://bolåneräntor.se [Använd 05 05 2017].

Cengel, Y. A. & Ghajar, A. J., 2015. Heat and Mass Transfer. Fifth Edition red. Nevada: Mc Graw Hill Education.

Centralbanken, E., 2016. www.ecb.europa.eu. [Online] Available at: http://www.ecb.europa.eu/explainers/tell-me/html/nominal_and_real_interest_rates.sv.html [Använd 03 05 2017].

54

Centralbyrån, S., 2017. www.scb.se. [Online] Available at: http://www.scb.se/hitta-statistik/statistik-efter-amne/priser-och-konsumtion/konsumentprisindex/konsumentprisindex-kpi/pong/tabell-och-diagram/konsumentprisindex-kpi/inflationstakten-enligt-kpi/ [Använd 03 05 2017].

Duffie, J. A. & Beckman, W. A., 2013. Solar Engineering of Thermal Processes. Fourth Edition red. Wisconsin-Madison: John Wiley & Sons, Inc..

Elforsk, 2006. Performance of old PV modules. Measurement of 25 years old crystalline silicone modules, Sullerö, Stockholm: Elforsk.

Energimarknadsbyrån, 2017. www.energimarknadsbyran.se. [Online] Available at: http://www.energimarknadsbyran.se/El/Elmarknaden/Elnatet/ [Använd 04 04 2017].

Energimarknadsinspektionen, 2014. http://www.energimarknadsinspektionen.se. [Online] Available at: http://www.energimarknadsinspektionen.se/Documents/Publikationer/fakta_och_informationsmaterial/Sa_satts_ditt_elpris.pdf [Använd 06 04 2017].

Energimyndigheten, 2014. Jämförande av mindre nätanslutna solelsystem - En förstudie, Borås: Energimyndigheten.

Energimyndigheten, 2015. www.energimyndigheten.se. [Online] Available at: http://www.energimyndigheten.se/fornybart/elcertifikatsystemet/ [Använd 24 03 2017].

Energimyndigheten, 2015. www.energimyndiheten.se. [Online] Available at: http://www.energimyndigheten.se/tester/tester-a-o/solceller-vaxelriktare/ [Använd 21 03 2017].

Energimyndigheten, 2015. www.energimyndiheten.se. [Online] Available at: http://www.energimyndigheten.se/tester/tester-a-o/solceller-moduler/ [Använd 17 04 2017].

Energimyndigheten, 2016. www.energimyndigheten.se. [Online] Available at: http://www.energimyndigheten.se/statistik/energilaget/ [Använd 20 03 2017].

Energimyndigheten, 2016. www.energimyndigheten.se. [Online] Available at: http://www.energimyndigheten.se/fornybart/solenergi/solceller/stod-till-solceller/ [Använd 21 03 2017].

Engwall, M. o.a., 2015. Industriell Ekonomi - Metoder och Verktyg. 1:2 red. Lund: Studentlitteratur AB.

55

Eniro, 2017. www.eniro.se. [Online] [Använd 05 05 2017].

EU, 2012. http://re.jrc.ec.europa.eu. [Online] Available at: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eur.htm [Använd 02 05 2017].

Göteborg Energi, 2016. www.goteborgenergi.se. [Online] Available at: http://www.goteborgenergi.se/Privat/Produkter_och_priser/Elnat/Sa_har_fungerar_elnatet [Använd 21 03 2017].

Kadri, R., 2011. Modeling of the photovoltaic cell circuit parameters for optimum connection model and real-time emulator with partial shadow conditions , Frankrike: Sience Direct.

Kraftnät, S., 2017. http://www.svk.se. [Online] [Använd 06 05 2017].

Kraftpojkarna, 2017. Kraftpojkarna.se. [Online] Available at: http://www.kraftpojkarna.se/produkter/kategori/10 [Använd 03 05 2017].

Kungliga Tekniska Högskolan, 2012. KTH.se. [Online] Available at: https://www.kth.se/om/miljo-hallbar-utveckling/kth-miljoledningssystem/miljopolicy-1.361073 [Använd 20 03 2017].

Kurtson, R. K. J., 2017. Delägare Solcellsmontörerna [Intervju] (20 04 2017).

Lindahl, J., 2015. National Survey Report of PV Power Application in Sweden, u.o.: Energimyndigheten.

Lindholm, K., 2017. www.energiforetagen.se. [Online] Available at: https://www.energiforetagen.se/sa-fungerar-det/el/distribution/ [Använd 20 03 2017].

Mats, E. o.a., 2015. Industriell Ekonomi - Metoder och Verktyg. 1:2 red. Lund: Studentlitteratur AB.

Miljöbarometern, 2017. www.miljobarometern.stockholm.se. [Online] Available at: http://miljobarometern.stockholm.se/klimat/klimat-och-vaderstatistik/soltimmar/ [Använd 21 03 2017].

Miljöbarometern, 2017. www.miljobarometern.stockholm.se. [Online] [Använd 21 01 2017].

Miljöförvaltningen Stockholm, 2016. Strategi for fossilbranslefritt Stockholm 2040, Stockholm: Stadsledningskontoret, Stockholm Stad.

56

Naturvårdsverket, 2016. www.naturvårdsverket.se. [Online] Available at: http://www.naturvardsverket.se/Miljoarbete-i-samhallet/Miljoarbete-i-Sverige/Uppdelat-efter-omrade/Styrmedel/Ekonomiska-styrmedel/ [Använd 28 03 2017].

N. P., 2017. http://www.nordpoolspot.com. [Online] Available at: http://www.nordpoolspot.com/About-us/ [Använd 06 04 2017].

NREL, 2014. https://sam.nrel.gov/. [Online] [Använd 25 04 2017].

NREL, 2016. www.nrel.gov. [Online] Available at: https://www.nrel.gov/analysis/sam/help [Använd 02 05 2017].

NREL, u.d. www.nrel.gov. [Online] Available at: https://www.nrel.gov/analysis/sam/help [Använd 02 05 2017].

Regering, S., 2016. www.regeringen.se. [Online] Available at: http://www.regeringen.se/debattartiklar/2016/09/sa-gor-vi-sverige-100-procent-fornybart/ [Använd 10 04 2017].

Sidén, G., 2015. Förnybar Energi. Andra upplagan red. Lund: Studentlitteratur AB.

SMA Solar Technology AG, u.d. www.sma.se. [Online] Available at: http://files.sma.de/dl/7680/Perfratio-TI-en-11.pdf [Använd 04 05 2017].

SMHI, 2014. SMHI.se. [Online] Available at: http://www.smhi.se/polopoly_fs/1.3051.1398236206!/image/p18.png_gen/derivatives/Original_1004px/p18.png [Använd 25 04 2017].

Solarlab, 2016. www.solarlab.se. [Online] Available at: http://solarlab.se/solpanel/solcell-fakta [Använd 10 05 2017].

Solelprogrammet, 2016. www.solelprogrammet.se. [Online] Available at: http://www.solelprogrammet.se/Om-solcellstekniken1/ [Använd 10 03 2017].

Solelprogrammet, 2016. www.solelprogrammet.se. [Online] Available at: http://www.solelprogrammet.se/Projekteringsverktyg/Energiberakningar/ [Använd 05 05 2017].

57

Solelprogrammet, 2017. www.solelprogrammet.se. [Online] Available at: http://www.solelprogrammet.se/Global/installationsguide_solceller.pdf?epslanguage=sv [Använd 19 04 2017].

Solelprogrammet, 2017. www.solelprogrammet.se. [Online] Available at: http://www.solelprogrammet.se/projekteringsverktyg/energiberakningar/ [Använd 19 04 2017].

Solenergi, S., 2017. www.svensksolenergi.se. [Online] Available at: http://www.svensksolenergi.se/fakta-om-solenergi/Solel [Använd 20 03 2017].

Stockholm Stad, 2015. www.stockholm.se. [Online] Available at: http://www.stockholm.se/OmStockholm/Stadens-klimat-och-miljoarbete/Miljohuvudstad-2010/ [Använd 24 03 2017].

Stockholm Stad, 2016. [Online] Available at: http://miljobarometern.stockholm.se/klimat/utslapp-av-vaxthusgaser/utslapp-av-vaxthusgaser/ [Använd 05 05 2017].

Stridh, B., 2011. Bengts villablogg. [Online] Available at: http://bengtsvillablogg.info/2011/05/page/2/ [Använd 26 04 2017].

Stridh, B., 2013. Bengts villablogg. [Online] Available at: http://bengtsvillablogg.info/2013/06/11/hur-utvecklas-verkningsgraden-for-solcellsmoduler/ [Använd 10 05 2017].

Stridh, B., 2015. Bengts villablogg. [Online] Available at: http://bengtsvillablogg.info/produktionskostnad-for-solel-i-sverige/ [Använd 01 04 2017].

Stridh, B., 2016. www.mdh.se. [Online] Available at: http://www.mdh.se/forskning/inriktningar/framtidens-energi/investeringskalkyl-for-solceller-1.88119 [Använd 03 04 2017].

Svensksolenergi, u.d. www.Svensksolenergi.se. [Online] Available at: http://www.svensksolenergi.se/fakta-om-solenergi/Solel/drift-och-underhall-av-solcellsanlaeggningar [Använd 05 05 2017].

Theorin, D., 2017. Delägare [Intervju] (04 05 2017).

58

Tjernell, A., 2017. Driftingenjör Akademiska Hus [Intervju] (21 04 2017).

Tjernström, J., 2017. Akademiska Hus, u.o.: u.n.

Världsnaturfonden, 2011. Hållbar energi i Sverige, Solna: u.n.

Vattenfall, 2017. Vattenfall.se. [Online] Available at: https://www.vattenfall.se/elavtal/elpriser/rorligt-elpris/prishistorik/ [Använd 27 03 2017].

59

11 Bilagor

Här presenteras bilagor som används i förstudien.

Bilaga 1 Bitningar från Akademiska Hus över taket på Brinellvägen 66.

60

Bilaga 2

Ingående data i System Advisor Modell (SAM) för solcellsmodulen SunPower SPR-E20-327.

Användarspråket i SAM är engelska och parametrarna presenteras utan översättning.

Number of Rows 1 2 3

Module SunPower SPR-E20-327



Width and Lenght 1x1.63m 1x1.63m 1x1.63m

Inverter ABB: UNO-8.6-TL-OUTD-S-US-A 277V

Solarmax: SM 18MT3A 480v

SMA America: STP24000TL-US-10

480 V

Location Arlanda

Arlanda

Arlanda

Mouting standoff Ground or rack mounted

Ground or rack mounted


Array height Two story building height or higher

Two story building height or higher


Number of modules 30 60 90

Modules per string 6 10 10

Strings in parallel 5 6 9

Strings in array 5 6 9

Subarray 1 5 3 3

Tilt 1 40 30 10

Azimuth 1 190 190 190

Ground coverage ratio 1

0.3 0.5 0.9

Number of inverters 1 1 1

Number of modules along side

1 1 1

Number of modules along bottom

30 30 30

Self-shading None Standard Standard

Module orientation x Portrait Portrait

61

Bilaga 3

Ingående data i System Advisor Modell (SAM) för solcellsmodulen Jinko Solar JKMS270M-

60. Användarspråket i SAM är engelska och parametrarna presenteras utan översättning.

Number of Rows 1 2 3

Module Jinko Solar JKMS270M-60



Width and Length 1x1.64m 1x1.64m 1x1.64m

Inverter SunPower: SPR-

7000m 277 V

SolarEdge Technologies:

SE14.4KUS 460V

ABB: TRIO-20.0-TL-OUTD-S-US-480

480V

Location Arlanda

Arlanda

Arlanda

Mouting standoff Ground or rack mounted



Array height Two story building height or higher



Number of modules

30 60 90

Modules per string 10 15 15

Strings in parallel 3 4 6

Strings in array 3 4 6

Subarray 1 3 1 2

Tilt 1 40 30 10

Azimuth 1 190 190 190

Ground coverage ratio 1

0.3 0.5 0.9

Number of inverters

1 1 1

Number of modules along side

1 1 1

Nunber of modules along bottom

30 30 30

Sel-fshading None Standard Standard

Module orientation x Portrait Portrait

62

Bilaga 4

Datablad över SunPower SPR-E20-327 & Jinko Solar JKMS270M-60.

63

Bilaga 5

Bilaga över optimal vinkel för en rad.

En rad Sunpower SPR-E20-327 Jinko Solar JKMS270M-60

Lutning (grader) Årlig energi (kWh)

10 8122,15 6713,74

15 8448,54 6978,87

20 8721,42 7199,78

25 8939,27 7375,48

30 9101,59 7505,84

35 9208,52 7591,09

36 9223,24 7602,75

37 9235,81 7612,68

38 9246,1 7620,78

39 9254,12 7627,01

40 9259,84 7631,4

41 9263,33 7633,96

42 9264,54 7634,68

43 9263,47 7633,59

44 9260,15 7630,66

45 9254,58 7625,93

46 9246,79 7619,4

47 9236,79 7611,08

50 9193,6 7575,48

55 9078,38 7481,24

60 8910,37 7344,38

64

Bilaga 6

Bilaga över optimal vinkel för två rader.

Två rader Sunpower SPR-E20-327 Jinko Solar JKMS270M-60


0 14766,4 12347,3

5 15614,7 13048,3

10 16344,2 13649,4

15 16892,4 14097,7

20 17314,8 14441,5

25 17628,8 14696

30 17807,1 14838,3

31 17828,4 14855

32 17850,8 14872,7

33 17867,5 14885,6

34 17881,3 14896,2

35 17885,6 14899

36 17881,9 14895

37 17879,3 14892,1

38 17880,2 14892,2

39 17874 14886,5

40 17856 14871

45 17735,9 14769,4

50 17507 14578,9

55 17200,1 14325,1

60 16801,6 13996,4

65 16321,8 13601,4

65

Bilaga 7

Bilaga över optimal vinkel för tre rader.

Tre rader SunPower SPR-E20-327 Jinko Solar JKMS270M-60


0 22298,7 18377,1

1 22555,6 18589,3

2 22751,8 18750,3

3 22868,9 18844,6

4 22966,8 18923,3

5 23010,6 18956,6

6 23014,3 18956,3

7 22986,9 18930,2

8 22894,1 18849,5

9 22756,6 18731,8

10 22605,8 18603

15 21764,6 17890

20 20800,3 17084,3

25 20087,9 16489,7

30 19504,9 16002,4