Etablering af solcelleanlæg hos energitung virksomhed

Transkript

1 Etablering af solcelleanlæg hos energitung virksomhed Bachelorprojekt af Claus Juul Andersen Aarhus maskinmesterskole

2 Titel: Etablering af solcelleanlæg hos energitung virksomhed Emne: Vedvarende energi Opgavetype: Bachelorprojekt Uddannelsesinstitution: Aarhus maskinmesterskole Afleveringsfrist: 15/ Forfatter: Claus Juul Andersen Studienummer: A11580 Vejleder: Henrik Kerstens Tegn : Normalsider a 2400 tegn: 30,9 Claus Juul Andersen 2

3 Abstract This bachelor s thesis is concerned with conversion of the source of electricity used by a major production factory. Approximately seven million kwh is used by Aage Vestergaard Larsen A/S each year. The objective of this thesis is to determine whether and how a percentage of this expenditure could be covered by the company s own in-house electricity production from photovoltaic power plants. PV Plants lend themselves well to the company in question, as they produce power throughout the day when kwh prices are typically at their highest. The factory complex has 28,000 m 2 of suitable roof available for the installation of PV plants. The climate suffers from rising CO2 emission, and political measures are being taken to bring this rising figure down. The renewable energy for process purpose initiative has been implemented with this purpose in mind. This thesis investigates potential pitfalls of the purchase and installation of PV plants. Furthermore, this thesis explores the significance of correct installation and adequate maintenance in regards to effective output. Despite the fact that PV plants require very little maintenance, a certain amount of upkeep is needed in order to ensure constant optimum output. This thesis discusses several different methods for this. Two types of installations are considered; numerous minor plants or a major one. Based on relevant theory, components are selected with the aim of creating a viable future energy budget for AVL. This thesis concludes that PV plants constitute a long term solution, with a relatively long time frame following implementation before the investment becomes profitable. This paper recommends that the PV panels are implemented in order to both protect the environment and at the same time safeguard AVL against future undesirable fluctuations of electricity prices. Furthermore, it is recommended that AVL considers additional energy optimization strategies with the goal of reducing its total energy expenditure. 3

4 Indhold Abstract... 3 Forord... 6 Indledning... 6 Baggrund for projektet... 8 Formålet... 8 Hypotese... 8 Problemformulering... 9 Afgrænsning... 9 Forventning til resultatet Litteratur valg Metode/Data analyse Interview om fremtidige VE Kilder Klimaudvikling og klimastrategi Energiaftalen Hvorfor er vedvarende energi en god ide Tilskudsordninger Hvordan er elprisen i Danmark sat sammen Spotpris Analyse af elprisen hos AVL Del konklusion Kortlægning af nuværende forbrug Validering af el måler data Valg af transformerstationer KWP anlæg KWP anlæg Del konklusion Hvad er realistisk at aftage Sol energi Solcelle baggrundsteori Projektering af solcelleanlæg Panel typer Valg af solcelle panel Paneler vandret eller lodret

5 Placering Vinkel fordel/ulemper Statisksolcelleanlæg Del konklusion Beregning af vinkel og effekt Temperatur og varmetransmission Kabel tab(dc) Del konklusion Inverter Vedligehold Vedligehold vha. IV test Del konlusion Budgetteret 400KWP anlæg VE til proces Del konklusion Budget 400 KW anlæg Reducering af energiforbrug Emner til overvejelse Virksomhedens CSR profil Konklusion Perspektivering Litteraturliste Websider Lovgivning Bøger Publikationer EXCEL Dokumenter download Billeder Bilags oversigt Kun som Excel på cd

6 Forord I forbindelse med mit 9. semester på Aarhusmaskinmester skole, har jeg været i et 10 ugers praktikforløb hos Eurowind Energy i Hobro (fremover kaldt EWE). Hos EWE har jeg været placeret i to afdelinger. Her har jeg haft funktioner i både teknisk afdeling og i taskforce gruppen. Mit arbejde har været baseret på drift og vedligehold af solcelleanlæg og vindmøller, ligesom jeg har været med til at løse komplekse situationer. Jeg har den vej igennem fået en rigtig god indsigt i, hvorledes vedvarende energi løsninger, kan være en holdbar løsning. Jeg har med baggrund i dette, og mit kendskab til Aage Vestergaard Larsen A/S (fremover kaldt AVL) helt tilbage fra barnsben, valgt at skrive om mulighederne i en vedvarende energi løsning på denne fabrik. I løbet af både praktik og rapport forløbet, har jeg haft mulighed for god sparring og der rettes derfor en særlig tak til; Henrik Kerstens, AAMS Søren G Jeppesen, Eurowind Energy Franz Cuculiza, Aage Vestergaard Larsen Palle Ladefoged Kristensen, Aage Vestergaard Larsen Indledning AVL Blev stiftet i 1972, og beskæftiger sig med genanvendelse af plast. Virksomheden er beliggende i Mariager, hvor der rådes over en knap 10 hektar stor industrigrund grund, med m 2 fabriksarealer. AVL er nordens største fabrik for genanvendelse af plast, og er med sine godt 50 medarbejdere også en stor spiller for lokalsamfundet. Der bliver årligt forædlet omkring tons plast. Selve plasten der bliver købt hjem, har tidligere udelukkende været produktions spild, samt ny vare til finformaling. Dette forretningsområde er man pt. i gang med at udvide, så det i fremtiden også bliver muligt at aftage plast fra genbrugsstationer. Dette giver naturligvis en masse andre udfordringer, end dem man normalt har stået med. Det drejer sig hovedsageligt om mix af plasttyper. Samt skidt og fremmedlegemer blandet sammen med plasten, dette i et bredere 6

7 omfang end tidligere. Produktionen består af flere forskellige linjer, og slut produkterne er af mange forskellige typer. Det genanvendte plast bliver hovedsageligt solgt som kværn, regenerat og pulver. Selve extruder afdelingen, hvor plasten bliver smeltet om kører i 3 holds skift. Dette er der en økonomisk fordel ved, da man på den måde reducere start og stop af maskinerne. Når en extruder startes op, skal den stå 2-3 timer med spænding på, før den er klar til opstart. Dette er nødvendigt for at maskinen er gennemvarm til drift. Såfremt man starter omsmeltningen for tidligt, vil plasten ikke opnå den ønskede densitet, hvilket vil resultere i et øget tryk ved hulplade/knive. Selve omsmeltningen foregår % over plastens normale smeltetemperatur. Dette er for at lette densiteten af plasten og derved minimere trykket. Extruderne køre med alt fra 40 til 280 bar max tryk afhængigt af plast typen. Extruderne laver fra kg/t, og derved strækker den samme ordre sig, som oftest udover flere døgn alt efter størrelse. Ordre størrelserne spænder vidt. De ligger lige fra 100 kg i specielle tilfælde, til op over 100 tons, ved store mængder af de gængse plast typer. Her er der oftest tale om PE HD eller PP Copo. Fra lageret bliver plasten leveret tilbage til samme kunde, såfremt dette er aftalt. Ellers er plasten blevet købt af AVL, der har genanvendt den, og er herefter klar til at blive solgt. Hele produktionen er meget groft set baseret på elmotorer, og varmebånd. Dette gør sig ikke kun gældende for extruderafdelingen, men bla. kværning af plasten kræver også meget strøm. AVL råder over 7 kværne, hvor den største har en 315 KW hovedmotor. Fabrikken har derfor et meget stort energi behov, der alt sammen pt. bliver købt på det frie el marked, via en el-handels virksomhed, Modstrøm. Virksomheden har over de sidste 2 år haft et gennemsnitlig el forbrug på ca KWh pr. måned. Der er derfor grundlag for selv at producere energi, da der er rigeligt med muligheder for at aftage dette. 7

8 Baggrund for projektet Igennem praktikforløbet hos EWE har, der ikke været et projekt defineret på forhånd. Igennem mit arbejde med vedvarende energi løsninger, er interesse blevet vagt for dette område. Fra kendskab til fabrikken AVL var fakta om det store energiforbrug kendt på forhånd. Det har tidligere været på tale om vedvarende energi kunne være en løsning hos dem. Dette er dog aldrig blevet undersøgt ordentligt, men kun blevet ved snakken. Samtidig har VE til proces ordningen været oppe og vende, uden nogle har vidst, hvor meget den rent økonomisk ville betyde. Derfor ses det som en oplagt mulighed, at kombinere viden fra begge virksomheder til en sådan undersøgelse. Formålet Formålet med denne rapport er at undersøge, hvorvidt det vil være muligt at implementere et solcelleanlæg ved AVL. Dette indebærer at få klarlagt lovgivningen omkring dette. Samtidig ønskes der fra fabrikkens side noget håndgribeligt, kort sagt hvornår får de deres penge igen. Der vil derfor blive udarbejdet et budget, for et realistisk fremtidigt anlæg. Samtidig vil der blive belyst faldgrupper, og ting at være opmærksom på under opbygning og senere drift/vedligehold. Da solcelleanlægget har potentiale til at bidrage med mere end kun den forventede økonomiske fordel, vil der også blive set på virksomhedens CSR profil. Hypotese Førhen var Aage Vestergaard Larsen stort set en monopol spiller på det skandinaviske marked, indenfor plastgenanvendelse. Nu til dags er der mange om buddet. Dertil kommer, at plastbearbejdningsvirksomhedernes størrelse er steget markant igennem årene. Et resultat af denne udvikling er, at flere større producenter selv begynder, at se fordelen i at genanvende deres plast internet. Dette har gjort, at man hos AVL har mistet flere store kunder. Samtidig med dette har priserne på genanvendt plast været meget presset set i forhold til ny vare prisen. Nogle genbrugte plast typer har haft ramt stort set samme lejde som ny vare produktet. Til trods for store krav til det genanvendte plast, vil der altid være en lille tilladelig forurening i materiale kvaliteten. Der er derfor ekstra udfordringer i, at opretholde salget af det genanvendte plast for disse typer. F.eks. ABS der før var et meget stort aktiv for fabrikken, hovedsageligt som pulver, er stort set usælgeligt til en økonomisk rentabel pris. For at genvinde sin markeds position er der flere muligheder. Da man er meget presset på prisen af slutproduktet, falder det naturligt at se på, hvordan man kan få et billigere elforbrug, og derved minimere omkostningerne på sigt. Her vil der blive set på muligheden for, at anvende og udnytte grøn energi. Dette vil også medføre at virksomheden bliver mindre sårbar for pludselig stigende elpriser. AVL Bruger i omegnen af 7 millioner KWh om året. Det giver derfor god mening, at producere noget af denne strøm selv. Såfremt investeringen er rentabel, vil dette med fordel kunne etableres. Det kan gøres enten på fabrikken eller ved opkøb af en vindmølle på en ekstern placering. Extruder afdelingen kører i døgn 8

9 drift, hele ugen. Ligeledes køre flere energitunge processer i både dag og nat skifte. Derfor er der rig mulighed for at aftage VE hele døgnet. Problemformulering Med baggrund i problemstillingen er der udarbejdet følgende problemformulering, som danner udgangspunkt for rapportens undersøgelser. Hvordan vil økonomien blive i dette? Vil der være tilskud at hente? Hvilke overvejelser bør klarlægges i forbindelse med etablering af et solcelleanlæg? Hvad får man ud af at etablere solceller hos AVL? Afgrænsning Idet bachelor projektet er begrænset af både tid og omfang, har jeg valgt at fokusere udelukkende på Solcelleenergi, som tilskud til el forbruget. Dette skal ses i lyset af den åbenlyse mulighed der er for at etablere et solcelleanlæg på virksomhedens tage. AVL har spotpris afregning, hvilket vil sige deres elpris er variable. Prisen er højest i morgen of aften timerne, hvor der er størst efterspørgsel på strømmen. (modstroem, 2014) Det er blandt andet i dette tidsrum solcellerne kan bidrage, og derfor har mulighed for at reducere forbruget af de dyrest købte KWh. Der vil i samarbejde med relevante personer hos EWE blive udarbejdet en realistisk pris på installations omkostninger. Ingen af tallene vil dog være bindende på nogen måde. Det forventes dog, at lave en realistisk klarlægning, som vil være på et sådan niveau, at det er muligt og vurdere de økonomiske forhold i et kommende anlæg. Solindfald og ydelse vil hovedsageligt blive bearbejdet teoretisk, og på grundlag af tidligere års solindfald. I forbindelse med udarbejdelse af økonomien i et egentlig projekt, vil beskatning og afskrivning naturligvis blive taget med. Det vil dog ikke være noget, der vil blive uddybet yderligere, da dette projekt har til formål at belyse de tekniske aspekter i kombination med det samlede økonomiske grundlag for et PV anlæg. 9

10 Forventning til resultatet Det forventes at AVL har en realistisk mulighed for at erstatte minimum 10 % af det nuværende elforbrug med vedvarende energi. Dette skal ses i lyset af, det formentlig kun vil være rentabelt, at tilslutte solceller på den produktion der køre i døgn drift. Samtidig forventes det, at man skal se på en sådan investering, som langsigtet. Det må forventes at tilbagebetalingstiden, vil overskride de gyldne 5 år. Dette skyldes i stor grad, den fordelagtige KWh pris AVL har. Tilbagebetalingstiden regnes med at kunne reduceres ved hjælp af en tilskudsordning. VE til proces tilskudsordningen er lavet til dette, og dette vil formentlig afspejle sig i tilskuddets størrelse. Denne ordning er yderst egnet til AVL, da tæt på 100 % af deres elforbrug, kan betegnes som proces energi. 10

11 Litteratur valg For at udarbejde besvarelsen på problemformuleringen, bruges relevante studiebøger som har været benyttet i forbindelse med det gennemførte forløb på Aarhus maskinmesterskole. Dertil kommer relevant information fundet på internettet. Der findes her utrolig mange artikler og debatindlæg, omhandlende solceller og VE generelt. Mange af disse data er dog allerede forældet. Dette skyldes i stor grad de store lovændringer, der er sket igennem de seneste år på afregning af den producerede effekt. Derfor skal disse tilgås meget kritisk. Det vil som udgangspunkt bestræbes efter, i størst muligt omfang, at finde det relevante materiale på internettet ved hjælp af energistyrelsens hjemmeside. Denne styrelse hører under klima - og energi ministeriet, og administrer lovgivningen inden for el i Danmark (ENS, u.d.) Derfor må data tilgået herfra anses for at være valide. Det forventes også der bliver refereret til sidste nye lovgivninger, hvilket der naturligvis vil blive holdt skarpt øje med er af nyeste dato. Der vil derudover indgå informationer og viden tilegnet under der før omtalte praktikforløb hos Eurowind Energy A/S. Ligeledes må informationer fra Eurowind Energy A/S regnes for valide, da der i denne virksomhed findes et bredt erfaringsgrundlag angående vedvarende energiløsninger. Dette gør sig i stort omfang gældende for vejledende indicier af priser på et evt. kommende anlæg. 11

12 Metode/Data analyse I forhold til hypotesen, vil der blive taget udgangspunkt i forbruget hos AVL fordelt ud over de første 11 måneder af Her vil de relevante data blive analyseret, med henblik på at klarlægge deres forbrug og pris på time basis. Dette vil give et ganske fornuftigt gennemsnit billede af forbruget. Ud fra disse data vil det være muligt at komme med et oplæg til et fremtidigt anlæg. Forbruget svinger naturligvis meget op og ned i forhold til ordre tilstrømningen. Ud fra udledte tal vil det være muligt, at regne på, hvordan en fremtidig investering kunne komme til at se ud, rent økonomisk. Rapporten vil derfor i stor grad være baseret på hård data, fremskaffet vha. den kvantitative metode. Denne type data er god til at skabe et overblik over, specifikke forhold og situationer. Dette skal dog ses i lyset af, at den kvalitativ og kvantitative metode til data indsamling er hinandens modsætninger, og derfor supplere hindanden rigtig godt. Det bløde data vil komme til udtryk i form af bagvedliggende antagelser, og fremtidige afstemninger. Disse antagelser er relevante både i form af fremtidig produktion, men også i form af den fremtidige grønne profil. Ligeledes vil den bløde type data kunne bruges til at afstemme virksomhedens forventninger til resultatet. Dette vil foregå via et interview med administrerende direktør hos AVL, Franz Cuculiza. Dette gøres for at afstemme forventningerne med virksomheden, og klarlægge hvad de ligger vægt på. Figur 1 kvalitativ/kvantitative metoder (Harboe, T.,2010. Metode og projektskrivning-en introduktion. 12

13 Interview om fremtidige VE Kilder. For at klarlægge, hvordan man hos AVL ser på muligheden for selv at producere noget af sit el, er der blevet afholdt et kort interview med administrerende direktør Franz Cuculiza. Hos AVL har man en positiv tilgang til at konvertere til en VE kilde. Det er dog aldrig blevet klarlagt for dem, hvad dette reelt indebærer. Det er derfor indtil videre kun blevet til snak om, hvorvidt det overhovedet ville betyde ret meget på den samlede bundlinje grundet deres store forbrug. Der er en forventning om det vil være svært at forsvare tilbagebetalingstiden, da denne oftest vil være relativt lang. Franz: Vi ser med stor interesse på VE kilder, der skal dog være økonomi i det. Vi ser gerne tilbagebetalingstider på 1-3 år, og i nogle tilfælde op til 5. Såfremt det er energiløsninger kan det godt forsvares at denne overskrides, da det også vil bidrage i form af en bedre CSR profil. For at få % delen af det strøm man selv producere op vil det være naturligt ikke kun at kigge på at erstatte forbruget, men samtidig også reducere det. Dette er noget man kigger rigtig meget på hos AVL, og det er her der i første omgang er fokus. Franz: Vi prøver i stor grad at tænke grønt i form af, at reducere vores co 2 forbrug, frem for bare at flytte vores nuværende forbrug over på en anden energi kilde. Denne tilgang virker ganske fornuftig. Det giver rigtig god mening, da man derved åbner for muligheden for, at lave en kombineret plan for virksomhedens fremtidige energistrategi. Samtidig er det også denne tilgang, der på politisk plan bliver efterspurgt. 13

14 Klimaudvikling og klimastrategi Den gennemsnitlige temperatur omkring jorden er generelt stigende, hvilket er et af de største tegn på klima forandringer. Flere ting er skyld i dette, mange undersøgelser påviser dog, at det i stor grad skyldes menneskets adfærd på jorden. I takt med den industrielle revolution er der for alvor kommet gang i både udvinding og afbrænding af fossile brændstoffer som f.eks. olie, kul og gas. Samfundet står over for to store problematikker, da energiforsyningen i stor grad har været baseret på disse brændsler. Denne slags ressourcer har været millioner af år om og dannes, og det spås, de nuværende udvindingsmuligheder vil løbe tør i år 2050 (IPCC, 2014). Ved afbrænding af disse brændsler udledes der kuldioxid(co 2 ). Alt tyder på at menneskets massive forbrænding af fossile brændstoffer, har haft direkte indvirkning på det øgede co 2 niveau, der har medført drivhuseffekten omkring jorden. Dette fænomen er medvirkende til, at temperaturen globalt set er stigende. Det er endnu ikke påvist, hvilke ændringer denne stigning konkret vil betyde for klimaet. Der vil højest sandsynligt være et sammenspil af flere faktorer som spiller ind. Ifølge den sidste nye klimarapport fra IPCC er der dog stor enighed om, at den globale opvarmning medfører ændringer i både hyppighed, varighed og intensitet af ekstreme vejrbegivenheder. Til trods for dette har stået på i årtier, er det først inden for de sidst år, der er kommet øget fokus på det. Et fokus der er støt stigende. Såfremt vi stoppede med at udlede co 2 lige nu, så er skaden stadig sket, og klima forandringerne i fuld gang. det har FN s Klima panel IPCC netop fastslået i deres rapport (IPCC 2014) Til trods for det ikke er muligt, at standse forandringerne, er det muligt ikke unødigt at forværre en i forvejen skidt udvikling. Ved at afbrænde biomasse på kraftværker frem for kul og olie vil det være muligt, at udnytte ressourcerne på jorden bedre. Dette skyldes at f.eks. halm der ikke presses, alternativt snittes og pløjes i jorden. Her sker der en formuldning, denne proces resultere i samme co 2 udledning, som hvis halmen var blevet brændt af. Til trods for man har kørt med halm og flis fyrede værker i mange år, er kraftværker stadig i stor grad præget af især kul. Her hjemme er man stort set gået væk fra olie, enkelte værker har det dog stadig som reserve. Til trods for vi er forgangsmænd i Danmark er dette er et internationalt problem, vi ikke løser alene. Det største problem vi står med lige nu at blive enige, på verdens plan, hvordan der skal ageres i fremtiden. 14

15 Energiaftalen 2012 For at efterkomme det øgede fokus på vedvarende energi kræver dette politisk vilje. For Danmarks vedkommende blev der derfor d. 22 marts 2012, i folketinget, indgået en bred politisk aftale. denne omhandler en strategiplan for VE kilder. Aftale gælder frem til og med Aftalen er lavet for at klarlægge konkrete tiltag til, at udvikle det danske el-net, da man målrettet går efter at kunne klare sig med Grøn strøm i fremtiden. Derudover har aftalen til formål, at sikre sig de fælles EU målsætninger realiseres rettidig. Energiaftalen baseres ikke kun på at vi skal være selvforsynende. En af hovedmålsætningerne er også at lave energibesparelser. Dette skal ses i form af optimering og energiforbedringer. Målet er at reducere energiforbruget svarende til 12 % reduktion af bruttoenergiforbruget i 2020 i forhold til Derudover forventes det, at minimum 35 % af energien skal komme fra vedvarende energikilder. Herunder er forskellige undermålsætninger blevet specificeret. Der bestræbes på at 50 % af denne energi skal leveres af havvindmøller. For at nå dette er man så småt i gang med at udvikle to store parker. Kriegers flak3 og Horns rev 3, der med en samlet effekt på 1000 MW forventes i drift i 2020 (ENS, 2012). Til trods for Danmarks beskedne størrelse, er danskerne pionere inden for især vindenergi. Desværre tåler vindforholdene indlands i Danmark ingen sammenligning med f.eks. Tyskland eller Polen. Derfor bliver der generelt fra statens side satset stort på havvindmøller. Samlet set baseres aftalen på udvikling af et smart el-net system, energioptimering, og konvertering til ren biomasse fyrede kraftvarmeværkerne. Alt dette er for at gøre sig uafhængig af fossilebrændstoffer, og skåne miljøet mest muligt. Det forventes, med disse tiltag er man et skridt tættere på at være uafhængige af fossile brændsler i 2050(ENS, 2012) 15

16 Hvorfor er vedvarende energi en god ide Vedvarende energi er i dag et stort emne i både nationale, og i stor grad internationale fremtidsprojekter. Vedvarende energi er en mulighed for at investere i sin fremtid. Dette gælder såvel både for miljøet, samtidig med det ofte også giver rigtig god mening økonomisk set. Det er normalt muligt at, opnå den korteste tilbagebetalingstid, ved små private anlæg under 6 KWP. Jo mere strøm det er muligt selv, at forbruge desto hurtigere en tilbagebetalingstid er det muligt at opnå. Dette skyldes at afregningsprisen på nuværende tidspunkt er på 60 øre pr solgt KWh, hvorimod prisen totalt pr. købt KWh er omkring 210 øre (elpristavlen, 2014). De danske el forbrugere er utrolig hårdt ramt på elafgifter i forhold til for eksempel vores skandinaviske søskendelande. Den gamle solcelle ordning var derfor et scoop, hvor det i princippet var muligt at lagre sine producerede KWh på nettet. Efter den ordning blev man afregnet en gang om året vha. formlen; Produceret el - Forbrugt el=opgørelse. Både den gamle og den nye ordning er netto ordninger. Med den nye er regnestykket det samme bare på time basis frem for års basis. Dette har resulteret i for private husstande, at det ikke længere er særlig rentabelt med et solcelleanlæg. Med den nye ordning er man nødsaget til at sælge sin strøm midt på dagen, hvor de fleste typisk vil være på job. For efterfølgende at købe den tilbage om aftenen, hvor største delen af behovet ligger. Dette er vel og mærke til cirka 3 gange salgsprisen, alt efter aftale. Dette har resulteret i at salget af solceller er gået total i stå. Dette er ikke ensbetydende med det ikke er en god ide, kriterierne er bare anderledes. Det er nødvendigt at tænke i nye baner, for at få samme økonomiske gevinst. Et solcelleanlæg er generelt en god ide, hvad enten men er privat person eller virksomhed. Dette skal ses i lyset af faldene priser og øgede virkningsgrader. Det gode ved de nuværende VE kilder, er, at den ene ikke erstatter den anden. De spiller derimod rigtig godt sammen, og ofte vil der med fordel kunne etableres flere typer. Som privatperson har man mulighed for, at blive stort set selvforsynende. Dette kan gøres ved at kombinere sit PV anlæg eller vindmølle med f.eks. en varmepumpe. På denne måde er det muligt både at lave elektricitet og varme/varmt vand. Udover det økonomiske aspekt, er det muligt at fremtidssikre sig i form af pludselig stigende priser, som vi f.eks. har set med olien. Der regnes med en indeksering af elprisen på 3 %, men reelt kan denne stige hurtigere. 16

17 VE anlæg er typisk estimeret til at holde i 25 år. Men intet er til hindring for en længere holdbarhed. Der er stor forskel på vedligehold og slid komponenter på de forskellige typer VE anlæg, så det er svært at generalisere lige netop dette. Dog gælder for dem alle, at man kommer langt med forbyggende vedligehold og tilstandsinspektioner. Så lang tid man er klar over et evt. problem før det opstår, er der mulighed for at forebygge og udbedre. Eller i det mindste planlægge på forhånd, hvad der skal gøre, mens anlægget stadig er i drift.. 17

18 Tilskudsordninger Som følge af energiaftalen 2012 er der lavet en række energi puljer. Disse er lavet for at gøre det mere økonomisk at tænke i grønne baner. Det er med til fremskynde tilbagebetalingen af eventuelle VE tiltag, hvilket er gjort for at flytte fokus over på den grønne tankegang. Det er her muligt at søge tilskud til energibesparelser, etablering af vedvarende energi kilder og konvertering af fossile varmeanlæg. Denne vej igennem er det blandt andet muligt at få et direkte kontant tilskud for hver en sparet kwh. Dette er set i forhold til før og efter energioptimeringen. Dette gør sig gældende for både virksomheder og private. Vigtigst af alt er, at det kun er muligt at søge en tilskudsordning. Hvad angår energi tunge virksomheder, er der lavet en speciel pulje kaldet VE til proces. Her er det muligt at hente tilskud hjem, til bla. at etablere et solcelleanlæg, og derved reducere de KWh man aftager fra el-nettet. Det kræves dog at den strøm, der bliver erstattet er processtrøm. Puljen er steget fra 250 mio. kr. i 2012/13 til 500 mio. kr. i Det var planen at den skulle ligge på dette niveau frem til Puljen blev revideret i vækstpakken 2014 er det blevet bestemt at man nedjustere puljen med 100 mio. kr. fra , og i stedet lader den gælde til og med 2021, hvor der vil være 500 mio. kr. til rådighed. Det forventes at dette vil øge co 2 udslippet med 0,15 mio. ton i Resultatet i 2022 forventes dog at være reduceret med 0,33 mio. ton grundet forlængelsen. Derved forventes det at flere virksomheder vil udnytte VE til proces puljen. En forudsætning for ansøgningen kan accepteres er, at virksomhedens procesanlæg er omfattet af afgift lovgivningen, hvad angår let og tung proces.(ens, 2013) Det er forskelligt hvor meget en virksomhed kan få i tilskud. Det er forskelligt om man er en lille eller en stor virksomhed. Med dette forstås om man er en lille eller stor virksomhed, hvad angår medarbejdere og årlig omsætning. Figur 2 Støttesatser i % for VE til proces puljen AVL bliver vurderet til at være en mellem størrelse virksomhed af energistyrelsen.(bilag10) 18

19 Hvad angår energieffektivitet menes der, hvor meget fossilt energi der erstattes i forhold til investeringen. Den maksimale støtte regnes derfor ud fra, hvor meget fossilt energi der omlægges til vedvarende energi. Den maksimale støtte er 230kr/GJ der konverteres. VE til proces puljen støtter desuden kun projekter, der ikke anses for at ville kunne blive gennemført uden tilskud. Det vil sige, at tilbagebetalingstiden som udgangspunkt skal være minimum 2 år eller derover inklusiv tilskuddet. Dette er udelukkende maksimum satser, som er angivet i tabelen, og disse tager ikke højde for 230kr/GJ reglen. Tilskuddet vil komme som et kontant tilskud, senest to måneder efter projektet er afsluttet. Ved tilskud over kr. udbetales det kvotevist af minimum 20 % igennem projektperioden. Selve ansøgningen skal udarbejdes inden/under projekteringsfasen. Denne skal være godkendt af energistyrelsen inden arbejdet påbegyndes. Udover denne ordning, er der andre driftstilskudsordninger. De er lidt hinandens modsætninger. Dette skal ses i lyset af, der her er tilskud på de solgte KWh. Det vil sige, at man ved at vælge denne type tilskud, opføre et anlæg med henblik på at levere energi til el-nettet. Her får man sine penge igen ikke ved at reducere el regningen, men ved at blive el-leverandør. På den måde er det muligt at opbygge en forretning baseret på el salget fra anlægget. Man vedtog i 2013 en tilskudsordning der gjorde det muligt for anlæg op til 400 KW at modtage op til 130 øre pr solgt KWh. Denne ordning er en driftstilskudsordning (LOV nr. 900 af 04/07/2013, tilskuddet er i øvrigt faldene frem mod 2017 hvor det når tilbage til de oprindelige 60 øre, hvilket vil sige den bliver mindre og mindre attraktiv. Figur 3 Afregnings satser driftstilskudsordning 19

20 Hvordan er elprisen i Danmark sat sammen Den normale pris, som den kendes fra privat forbrug er en total pris, der består af mange små poster. For at forstå denne, er det nødvendigt at forstå disse poster. Dels er der selve KWh prisen, som er det produkt vi reelt får leveret. Derudover er der abonnements pris til både el leverandøren, men også net selskabet, såfremt dette ikke er den samme. Abonnementsomkostninger til el leverandøren er afhængig af hvilken aftale man har. Hos AVL har man spotpris, hvor man derfor giver et abonnements pris på 1,5 øre pr købt KWh. Abonnementsomkostninger til elselskabet dækker over faste omkostninger. Herunder målinger, måleudstyr, afregning og administration. Figur 4 Elregningens sammensætning PSO afgiften er de offentlige forpligtelser. Disse penge går ikke direkte til statskassen, men derimod går pengene til selskabet energinet.dk (Der dog er statslig ejet). Energinet formidler de politisk besluttede tiltag vedrørende mere vedvarende energi, forskning og udvikling. PSO afgiften går til dette formål. Transport af elforbrug. Denne del går til det elselskab som ejer el nettet i det tilsluttede område. Derudover går en del også til at dække omkostninger på transmissionsnettet, der er ejet af energinet. Elafgiften er pr ændret til en enkelt afgift kaldet Elafgiften. Førhen var denne delt op i fem afgifter; energi, -tillæg, -energispareafgift, eldistributionsbidrag og energieffektiviseringsbidrag. Den samlede elpris er forsøgt afspejlet i diagrammet. Danmark har Europarekord i el beskatning: 56 % af din elregning går til statskassen. Den rene elpris udgør kun cirka 17 % af den samlede elregning. (FØLG STRØMMEN din el guide, 2014). Som process virksomhed er AVL berettiget til reduceret elafgift. Indtil april i år var dette delt op i to afgifter, kaldet let og tung process. I dag er disse slået sammen. hvilket har forenklet opgørelserne. Hos AVL er det tæt på 100% af deres el forbrug der betegnes som proces. Den tilbagebetalte elafgift svare dags dato til 0,8290 kr pr KWh. 20

21 Spotpris Denne metode har grundlægende potentiale for, at spare AVL penge. De har her mulighed for at udnytte fordelene i elmarkedet optimalt. Alternativet til dette er en fast pris aftale, som de har kørt med i mange år. Her betaler man en fastlagt pris pr KWh*sit forbrug. Ved spot pris afregning, gør man i princippet det samme. Her bliver prisen blot reguleret hver time. På den måde er detmuligt at udnytte el-nettets op og nedture bedst muligt. Energi skal som det er i nutids el net, aftages i det sekund det produceres. Energien vil derfor som tommelfinger regel altid være billigere om natten. Dette skyldes vores forbrugsmønster, og de mange VE kilder vi har fået. Om natten er der ikke ret mange aftagere i forhold til den kapacitet elnettet indeholder. Dette skyldes tildeles de mange vindmøller. Samtidig er kraftvarmeværkerne også nødsaget til at holde liv i deres anlæg, såfremt vinden pludselig ikke er tilstrækkelig. Derfor forekommer der oftest lavere priser pr KWh om natten end om dagen. Derudover får vi også overskuds produktion fra vores nabolande. Norge og Sverige har i perioder store mængder energi til rådighed, der kan presse priserne herhjemme nedad. Elprisen er ligesom handel med aktier, og det er derfor et sats. Der er op og nedture hele tiden. Figur 5 Spotpris udvikling over et døgn På grafen ovenover er vist en tilfældelig dag. Det ses tydeligt, hvordan KWh prisen ryger i vejret, om morgenen og om aftenen. Dette skyldes vores trang til brug af elektrisk udstyr i den moderne dagligdag. Derfor er strøm forbruget, og dermed prisen højest i de tidsrum vi er hjemme og aktive. Prisen på el afhænger som så mange andre ting af udbud og efterspørgsel. 21

22 Analyse af elprisen hos AVL For at kunne regne et forventet budget til et fremtidigt solcelleanlæg er det nødvendigt at klarlægge, hvor meget AVL betaler for deres KWh. Analysen af dette tager udgangspunkt i priserne set over 2014 til og med november. Derudover kommer december som endnu ikke kendes. Denne er statiskset set høj blandt andet på grund af alt det ekstra forbrug op til jul. Samtlige tal kan tilgås under bilag 6 og er basseret på tal opgivet af modstrøm. Derudover kan de tilgås i elektronisk regneark for detaljeret visning, Dertil kommer, at der ikke er taget nogle weekender med. Dette skyldes, AVL forbrugsmønster på nuværende tidspunkt. Der bliver kun brugt et standby forbrug og, der er ingen egentlig produktion. Samtidig ses det at priserne i weekenden en smule lavere end priserne i hverdagene. Såfremt man tog disse med, ville gennemsnitprisen falde, hvilket ville være med til at forlænge tilbagebetalingstiden, og derved give et skævt billede. Priserne er taget som gennemsnitsværdier time for time. Derefter er der blevet undersøgt hvornår solen står op og går ned, de forskellige måneder. Dette er gjort for at kunne danne sig det bedste billede af hvornår der er grundlag for produktion. Del konklusion En samlet elpris skønnes ud fra de analyserede data at kunne regnes til 77 øre. Dette er en gennemsnitspris i tidsrummet som beskrevet inkl. abonnementspris, (spot og net), Transport, PSO, og minimumsafgift, dog er el afgiften ikke regnet med, da man som beskrevet tidligere er fritaget for denne. Denne er lidt højere end den beregnede, men dette skyldes overvejelser omkring produktionsmønsteret af solcelleanlægget. Såfremt man ville gå helt i bagateller med dette, burde % delen af erstattet effekt fra nettet i forhold til den producerede også påregnes på time basis. Dette skønnes som tidsspilde, da forskellen vil være minimal. Kortlægning af nuværende forbrug For at klarlægge, hvor meget energi AVL kan aftage har det været nødvendig, at skabe et overblik over deres KWh forbrug. Selve målingerne af forbruget er data hentet via deres elmålere. Disse er alle opkoblet via en Ethernet forbindelse. Dette gør det muligt for Energimidt(net selskabet), at hente forbruget time for time. Dataene er dog hentet ud fra modstrøms hjemmeside(deres Elleverandør). Forbruget er taget ud i Excel men konverteret til PDF (Bilag 6 og 8) 22

23 Validering af el måler data. For at kunne validere data fra elmålerne, er det nødvendigt at kende deres funktion og nøjagtighed. Elforbruget hos AVL måles af 13 fjernaflæste målere, der er koblet på hver deres transformator station. Alle disse målere ejes og drives af Energimidt. Det er energimidt der står for drift og vedligehold af distributionsnettet i Østjylland. Målingerne anses for valide, da det er disse der danner grundlag for KWh afregningen. Fælles for målerene er, at de skal være typegodkendt og verificeret i henhold til fællesregulativet 2014 (danskenergi, 2014). Valg af transformerstationer Eftersom fabrikken er opbygget og ombygget af mange omgange, foreligger der ingen konkret dokumentation på deres elinstallationer. Derudover er SCA købt til, og de to transformerstationer der tilknyttet er ikke på oversigtskortet (Bilag 4) Derfor blev det besluttet, at prøve og kortlægge, hvilke transformerer der forsynede de forskellige afdelinger. Da det ikke er relevant at gå i dybden med de forskellige maskinanlæg i denne henseende, er det valgt blot at registrere dem med deres oprindelige firma navne. Dette er set i lyset af rapporten er tiltænkt til brug hos AVL, hvor disse navne giver god mening. Det er gjort ud fra slavisk gennemgang af fabrikken, hvor der er registreret opmærkning på fordelingstavler og maskinanlæg, samt kabelføring i særlige tilfælde. De to transformere ved den gamle SCA bygning er ikke taget med, da der ikke er nogen produktion tilknyttet, og bygningen kun bruges som fjernlager. For resultat se bilag 11. For at vælge den ideelle transformer til et PV anlæg, er der i tilfældet hos AVL flere muligheder. Som udgangspunkt var ideen at fokusere på et anlæg af relevant størrelse, koblet på et målepunkt. Da formålet er at finde et anlæg, hvor man kan aftage størstedelen af elforbruget, er fokus holdt centreret om ekstruder afdelingen. der køres i tre hold skifte, samtidig med denne afdeling er også den mest energitunge. Extruder afdelingen er fordelt på 4 transformerstationer. Den størst belastede, og tilmed mest kontinuerligt belastede transformer er nummer 3(1419). Der vil være mulighed for at aftage omkring 250 KW i timen fra denne forbruger. Grundlaget for dette kan ses under Bilag 9. Forbruget er et time gennemsnit, fratrukket weekend forbruget, vurderet ud fra det resterende forbrug de første 11 måneder af Samtidig har denne transformer det største weekendforbrug, da køleanlægget bliver forsynet fra denne. Dette slukkes ikke i weekenderne, da det grundet opbygningen er kaotisk svært at starte op 23

24 efter stilstand. Det vurderes derfor, at der er størst mulighed for at opnå den bedste udnyttelse ved tilslutning til denne transformer. 400 KWP anlæg Til trods for der kun kan aftages omkring 250 KW på denne transformer, vil der blive regnet med et 400 KW anlæg. Dette skyldes to ting. Søren G Jeppesen : Et solcelleanlæg under danske forhold producere meget sjældent ved fuldlast. Dette skyldes vores beliggenhed og solindfald. Det vil sige omkring 80 % af tiden ligger det på 50 % produktion eller derunder. Samtidig med dette er AVL netop ved at implementere nye trucks på fabrikken. I løbet af 2015 skulle de gerne have skiftet op imod 30 diesel trucks ud med miljøvenlige el trucks. Alle disse trucks er transportable batteribanker. Største delen af disse har en batterikapacitet på 30KWh. Derudover råder man over 8 ekstra batterier, 3 af disse er dobbelt så store kapacitet. Samlet rammer man en batterikapacitet på lige knap 1300 KWh, såfremt alle var fuldt afladet. Dette vil dog aldrig nogensinde være en realitet, men cirka halvdelen kunne sagtens være realistisk. For at udnytte solen optimalt bør opladningsstanderne til de nye trucks forsynes fra samme transformer. Her vil det i princippet være muligt at lagre noget af sin produktion, eller i bedste fald opnår en meget stor udnyttelsesgrad. 50 KWP anlæg Der er efter gennemlæsning af nettoafregningsloven opstået følgende tanker.(bek nr af 26/08/2013, retsinfo.dk) Umiddelbart virker reglerne for mindre solcelleanlæg ganske attraktive. For anlæg under 50 KWP er det muligt at slippe for den reducerede PSO afgift som ellers gør sig gældende for det før om nævnte 400KW anlæg. Dette er jævnfør nettoafregningsloven beskrevet således. Kapitel 2 Betingelser for nettoafregning for egetforbrug af elektricitet 3. Egen producenter af elektricitet fra el produktionsanlæg, som har en nominel el effekt som nævnt i stk. 2, kan efter anmodning til Energinet.dk få nettoafregning, som opgøres på timebasis, hvorved producenten fritages for at betale beløb til dækning af pristillæg til miljøvenlig elektricitet i forhold til egetforbruget af elektricitet. Stk. 2. Nettoafregning efter stk. 1 gælder for anlæg med en nominel el effekt over 1) 50 kw for solcelleanlæg, 24

25 Den reducerede PSO afgiften udgøre 1.2 øre og skal betales af samtlige KWh et solcelleanlæg over 50KWP producere(4. kvartal 2014, Grunden til det kan lade sig gøre med flere små anlæg hos AVL er, at man er i den unikke situation, hvor man råder over op imod 13 transformerstationer, og derved målepunkter. Dette resultere i det principielt er muligt at lave 13 individuelle anlæg. Desværre er det kun 4 af disse transformerstationer, hvor man reelt vil kunne udnytte energien ordentlig. Dette skyldes langt de fleste kun er tilsluttet udstyr, der betjenes fra kl Det der i midlertidig taler mest for, at lave denne løsning er muligheden for at komme i gang med vedvarende energi uden, at skulle satse økonomisk stort fra start af. Prisen pr KWP vil være dyrere på de små anlæg, med mængde, kommer rabat. Der vil ikke blive taget udgangspunkt i denne løsning, men det er værd at have i baghovedet, som en alternativ mulighed. Del konklusion Et 400 KW anlæg vil reelt være en overdimensionering i forhold til forbruget som det er lige nu. Da dette er en investering, der ikke er tiltænkt realiseret før medio 2015, må der tænkes fremad. Det giver rigtig god mening i kombination med deres udvidelse af el-trucks. Jo mere strøm der er mulighed for at aftage jo kortere tilbagebetalingstid vil der blive. Derudover foreligger den mulighed at begrænse anlægget til f.eks. 350 KWP, men have 400 KWP paneler oppe. På den måde er det muligt at spare nogle anlægsudgifter, uden at ydelsen på anlægget daler ret meget. Dette skyldes den sjældne fuldlast effekt. Såfremt det vælges at prøve med et mindre anlæg, vil man have god mulighed for at drage sine egne erfaringer, hvad angår drift og vedligehold til et evt. fremtidigt større anlæg. Desværre vil det ikke rykke ret meget på den samlede elregning, men uanset hvordan man vælger at gribe det an, har selv en lille del også sin ret. Det vælges at gå videre med et 400 KWP anlæg, dog vil fremgangsmåde være det samme for et KW, og der vil også blive lavet et forventet budget til dette, der er muligt at se under Bilag 2, dog uden yderlige kommentarer. 25

26 Hvad er realistisk at aftage I sommers blev der kørt forsøg hos AVL med weekend hold i extruder afdelingen. Dette forløb positivt, og såfremt dette bliver en realitet vil man kunne aftage op imod 99 % af den producerede energi. Realistisk set har AVL mulighed med baggrund i deres forbrug og kommende tiltag med el-trucks, en reel chance for at aftage op i mod 95 % af den producerede strøm. Dette skal ses ud fra, at de til trods for, der på nuværende tidspunkt ikke er weekend drift på fabrikken stadig er et tomgangsforbrug. 26

27 Sol energi Solen er den primære energikilde på jorden i form af stråling, der giver lys og varme. Solens atmosfære er mere end 1 million Kelvin varm. Den effekt som solen afsætter til jorden kaldes solarkonstanten, og angives i W/m 2. Den nominelle effekt fra solen omkring jorden er omkring 1370 W/m 2, Grundet jordens atmosfære er denne effekt reduceret til 1000 W/m 2, når den rammer jorden. Dette forudsætter dog klart vejr og direkte indstråling. Det er i princippet solenergi, der driver alt liv på jorden. såfremt vi ikke havde denne anslås det, at vi havde haft en temperatur på -273 C o på jorden. Bedre kendt som det absolutte nul punkt.(dmi, 2008). Ved at anvende noget af al denne tilgængelige solenergi, kan det bidrage til at nedsætte det årlige co 2 udslip. Selve installationen af solceller er ikke en el-besparelse. Det er dog en investering i sin egen fremtid. Solcelle baggrundsteori Solcellen producere strømmen ved hjælp af solens lys. Solfangere(Vand) producere derimod det varme vand ved hjælp af den varme solen afgiver, disse to begreber bliver tit blandet sammen af lægmand. Derfor er det også muligt, at drive en strøm i solcellen i overskyet vejr og derved producere energi. Der vil naturligvis blive produceret mest i skyfrit vejr med direkte indstråling, da det er her solen afsætter den største effekt. Solceller er halvledere, der omsætter sollyset direkte til elektricitet via en fotoelektrisk effekt. Selve cellen er opbygget af to halvleder lag, et positivt og negativt lag, oftest a silicium. Disse to lag er adskilt via et absorberingslag. For og bagsiden består af metalliske kontaktflader, hvor udgangen på cellen er. Når lyset rammer cellen dannes der elektron hul par. Der vil opstå et elektrisk felt i absorptionslaget, og der dannes derved en DC spændingsforskel på cellens ydre terminaler. Denne forskel gør, at det er muligt og drive en strøm. Et enkelt panel producere typisk volt og omkring 8,5 ampere ved Figur 6 Solcelleopbygning fuldlast. Dette resulterer i op til 255 watt (Ohms lov, P=U*I). Panelerne bliver koblet sammen i strenge inden de tilsluttes en inverter. Dette gøres som regel i en serie forbindelse, for at holde hæve spændingen op til maksimalt 1000V. Ved en alternativ parallel kobling ville strømmen stige i stedet, hvilket vil medføre øget ledningstab, og resultere i behov for øget kabel tværsnit. 27

28 For at kunne aftage energien fra solcellerne skal jævnspændingen omdannes til vekselspænding. Dette gøres i en inverter, der levere energien videre enten til eget forbrug, såfremt der er et behov, og ellers ud på el nettet. Projektering af solcelleanlæg Panel typer De fleste solceller der bliver solgt herhjemme består af silicium og kan deles ind i 3 hovedgrupper. Monokrystallinske, polykrystallinske og tyndfilmspaneler. Korte fakta om de enkelte paneler. Monokrystallinske paneler er den effektiveste type af de 3. En monokrystallinsk solcelle består af et seliciumkrystal. Denne krystal modtager alt lyset fra solen fra samme retning. Dette giver en ensartet overflade, der typisk vil have et lidt mindre effekttab end polykrystallinske solceller. Monokrystallinske paneler er klart det bedste valg, hvis man har begrænset med plads, da det er den type solcelle, hvor man kan hente mest effekt/m 2. Polykrystallinske solceller består som det fremgår af navnet af grene med mange, mindre krystaller. Fremstillingen af disse er billigere end monocellerne, og derfor også prisen. Forsiden af en rå polykrystallinske siliciumsolcelle er påføret et antireflektoriske lag. Grunden til dette gøres er for at øge den mængde sollys som cellen absorberer og omdanner til energi. Denne celle vil ellers reflektere ekstra meget da krystallerne ligger hulter til bulter. Tyndfilmsceller er en nyere teknologi. De består af ekstremt tynde lag af solcellemateriale. Det tiltalende ved denne typecelle er at produktionsomkostningerne er væsentlig lavere end ved de to andre. Desværre ses det også at effektiviteten er dårlig, og hurtigt faldene. (ALTOMSOLCELLER, 2012) 28

29 Valg af solcelle panel Når der skal vælges solcellepanel, er der ikke noget decideret rigtig svar. Det er dog vigtigt at gøre sig klart, hvad der forventes af panelet, ikke mindst nu men også i fremtiden. Et solcellepanel daler i effekt igennem dets leve tid. Det er vigtigt at gøre sig klart, hvordan indebrændings- og effekt tabet er de kommende år. Typisk sker der et relativt stort effekttab når et solcellepanel første gang bliver udsat for sollys. Denne indebrænding, vil reducere effekten af panelet. Det yderlige tab panelet vil have fremgår af data siderne, og vil oftest være set over en årig periode. På dette polykrystallinske MPrime panel vil der være et tab på 3 % i indbrændingsperioden, hvorefter det vil tabe 0,7 % lineært over de næste 25 år. I år 25 vil det altså være på omkring 80 % af den nominelle effekt. De 25 år kan ikke sammenlignes med panelets levetid. Det er tidsrammen, for fabriksydelsesgarantien, og et mono- eller polykrystallinske panel kan sagtens holde længere. Data fra dette panel vil blive brugt, hvor det skønnes nødvendigt fremadrettet. Grunden til det er angivet i % og ikke direkte ydelse skyldes at ingen af panelerne er 100 % ens. Denne type er produceret med en + - tolerance på 3 %. Det er et 240W panel, men det kan altså svinge fra 232,8W 247,2W. Der bør derfor foretages nøje gennemgang af flashliste, da det giver god mening at holde øje med dette inden panelerne sættes op. Det giver grundlag for at optimere på sit kommende anlæg allerede i byggeperioden. Da man ikke bare kan sende alle de dårligere paneler tilbage er det derimod principielt muligt at samle de dårligere paneler, på samme strenge, og montere et ekstra pr. streng, for at udnytte den tilgængelige effekt i Inverteren fuldt ud. Temperaturkoefficienten for dette panel er på er -0,45 % pr. grad. Dette er vigtigt at tage med i overvejelserne når man vælger panel. STC værdien er angivet ved 25 grader, mens solcelle paneler typisk har en arbejdstemperatur på omkring grader. De helt billige paneler kan have tab på op til -0,8 % pr grad. Figur 7 Ydelsesdiagram i forhold til panel garanti Der findes mange Kina modeller på markedet. Der foreligger her risici for at erhverve sig et på sigt, væsentligt dårligere panel, hvad angår virkningsgrad og holdbarhed. 29

30 For at undgå disse produkter er det muligt via at kontrollere et produkt. Samtlige produkter er her godkendt efter solcelle standarden IEC / Det vil sige de overholder en række krav i forhold til konstruktion og ydelse. Samtidig er solcellepanelet testet ved lav solindstråling, samt dets normale arbejdstemperatur og ydelsestolerancer er afprøvet. Der er også på forhånd foretaget en Hotspot test. Paneler vandret eller lodret. Solcellepanelerne kan placeres enten vandret eller lodret. Ved den vandrette placering er det muligt at holde panelerne tættest tagfladen, og det er derfor muligt at gøre dem ikke synlige fra jorden. Man vil få en mindre højde på panelerne, hvilket minimerer afstanden i mellem rækkerne. Ved lodrette paneler, vil der ved lavtstående sol være større skygge gener, og det vil derfor være nødvendigt at udvide afstanden imellem rækkerne af paneler. Det er vigtigt at undgå skygge gener uanset, hvordan man vender panelet. Dette skyldes solcelle panelet, der typisk er sat sammen i 3 kredse liggende på langs. Såfremt en kreds rammes af skygge lukker denne kreds ned. Som det ses på billedet producere de to nederste kredse ikke, men den øverste får stadig sol. Havde panelet vendt omvendt havde alle 3 kredse været berørt, og panelet havde produceret 0 % fremfor 33 %. Figur 8 Skygge på solcelle Figur 9 kredse internt i solcellepanel Placering Placeringen af panelerne kan reelt foretages på alle tagene. Dog er det med fordel at tagene over lager bygninger samt brovægt udnyttes i første omgang. Der er regnet med 1 meter til kanterne af bygningerne. Samtidig er der taget forbehold for tagvinduer. Der regnes med en række paneler for hver 2 meter. Samtidig er panelerne en længde på ca. 1,7 meter inkl. beslag og jævnfør bilag 3 Dette giver en samlet nødvendig plads pr panel svarende til 3,4m 2. ved et 400 KW anlæg med 240 watt paneler vil dette blive som nedenstående. Tilnærmet plads i m 2 = ( 400 ) 3,4 = 5667 m2 0,24 30

31 Da der samtidig bliver nogle tag vinduer at tage højde for, og der er mulighed for uforudsigelige problemer, der kan gøre der må rykkes lidt ekstra på rækkerne, rundes dette tal dog op til 6500 m 2. Målingerne er foretaget i google maps, da der ikke forligger nogle konkrete bygningstegninger. Tag extruder/pulver afdeling er de mindst hensigtsmæssige at bruge. Dette skyldes ventilations systemet, både skal man kunne komme til det, men der er også mulighed for at blæse skidt med ud i luften, der kan ligge sig på panelerne. Samtidig er der over hver pulvermølle et lille hus. Dette giver anledning til skygge gener, hvilket reducerer pladsen til solceller her. Vinkel fordel/ulemper Den ideelle vinkel til et solcellepanel er der som sådan ikke et facit på. Jorden roterer omkring sig selv med en hældning på 23,44 grader i forhold til hvis den var vinkelret på kredsløbsbanen omkring solen. Dette resultere i des længere væk, man kommer fra jordens omdrejningsaksel, des større ændring vil der være i solens indstrålings vinkel set over et år. Det er vigtigt at finde en vinkel, der dækker solens indstråling bedst over et år. Figur 10 Forslag til placering af solcelleanlæg Som det ses på billedet er retning syd den bedste. Dette skyldes vi er på den nordlige halvkugle af jorden. Som det fremgår, er forskellen i ydelsen kun cirka 5 % hvis man afviger fra stiksyd. På et almindeligt 6 KW husanlæg er dette uden betydning. På det ønskede anlæg, kommer det til at rykke ved tallene, og derved minimere outputtet, og den vej igennem forlænge tilbagebetalings tiden en smule. Stik syd kalder man også azimut vinkel 0.(SOLELEMENT, U.D.). Figur 11 PV Ydelser i forhold til retning og hældning 31

32 Statisksolcelleanlæg Et statisksolcelleanlæg er den typiske løsning. Hos AVL har man fladt tag på hele fabrikken, hvilket er ideelt. Dels fordi det er utrolig mange uudnyttede m 2, men også fordi det giver mulighed for at placere solcellepanelerne i lige netop den vinkel, der anses for bedste løsning. I realiteten kan man ligge panelerne fladt, for derved helt at undgå skygger. Dette vil dog være upraktisk og direkte dumt på flere punkter. Solcelle paneler er i et bredt omfang selvrensende. Det vil sige vejret i Danmark (regnen), kan i et nogenlunde omfang holde panelerne fri for snavs og skidt. Dette skyldes deres glatte overflade. Såfremt panelerne ligger fladt vil dette ikke være muligt, da vandet ikke vil løbe af på samme måde, som havde de haft en vinkel på 15 grader eller derover. Des større vinkel man har på sine paneler, desto mere plads kræves der imellem rækkerne, for at minimere skygge gener når solen står lavt på himmelen. Som det ses på skemaet vil den ideelle vinkel for et panel i Danmark ligge imellem grader. Denne vinkel varierer hen over året på grund af jordens bane omkring solen. Solhøjden i Danmark spænder fra 12 o 21/12, årets korteste dag til 58 o den 21/06 årets længste dag. For at opnå den størst mulige effekt fra et solcelle panel, skal solen ramme vinkelret på panelet. Grundet den varierende højde på solen, skal man hvis vinklen skal passe hele tiden justere panelerne hen over året. Dette gøres ikke i praksis, men man finder den vinkel, som skønnes bedst. Del konklusion Det foreslås, at sætte panelerne i en vinkel på 15 o. Dette er ud fra det føromtalte, hvilket vil sige des lavere vinkel, jo bedre står panelerne i forhold til solen i sommer halvåret, hvor solen står højt. Det er i sommer halvåret at solcellerne har 2/3 af deres produktion. Her har vi kraftigere solindfald og længere dage. Derfor finder jeg det som argument i sig selv, at det vil være mest naturligt at tilgodese denne årstid. Derudover vil panelerne ikke være synlige fra jorden, og stadig selvrensende. Der vil også være behov for væsentlig mindre stativer, samtidig med de vil kunne stå tættere uden at skabe skygge gener for hinanden. Beregning af vinkel og effekt For at beregne betydningen af vinklen findes der mange tilgængelige programmer. PVsys er et freeware PV program til fri benyttelse via internettet. Det er i dette program muligt at beregne den producerede effekt, på et simuleret anlæg, baseret på sol data i Da det er gamle data, er dette ikke lavet med henblik på at regne en fremtidig effekt ud. Der er i dette program også en del muligheder for at simulere skygger, og se betydningen af disse. 32

33 En alternativ og noget nemmere metode er, at anvende teknologisk instituts regneark. Her er det muligt, meget simpelt at se en estimeret effekt, ved at taste de relevante data ind. På billederne ses en produceret effekt ved henholdsvis 30 og 15 grader. Figur 12 Estimeret ydelse ved 30 grader hældning Figur 13 Estimeret ydelse ved 15 grader hældning Efter tidligere anvendt skema, bør der ligge omkring 5 % i forskel på outputtet, hvis det er stik syd. Ved udregning i forskellen opnår vi her en forskel på 4,65 %. Det er med baggrund i dette muligt at validere det gennemgåede data. Samtidig er der nu kommet tal på en fremtidig produktion fra et 400 KWP anlæg. Der vil dog være mulighed for denne vil blive reguleret lidt i budget beregningerne. 33

34 Temperatur og varmetransmission En anden vigtig, hvis ikke den vigtigste faktor er solcelle temperaturen. Temperaturen på et solcellepanel bliver målt på bagsiden. Såfremt panelerne ligger fladt til taget vil der være en dårligere luft cirkulation. Dette vil resultere i en højere overflade temperatur, og derved kan man risikere et lavere output i spidsbelastningssituationer. Effekten af panelet falder i takt med temperaturen på panelet stiger, som beskrevet tidligere. Dette skyldes halvleder teorien i solcellen. Effekten på et modul er angivet efter STC standard 25 o C. For hver grad temperaturen hæves vil ydelsen falde imellem 0,2-0,5 %, derfor anbefales det at solcelle moduler installeres med minimum 10 cm til tag (DS vejledning om solcelleanlæg, 2013) Tomgangsspændingen (Voc) er den største spænding der er mulig over solcellestrengen. Denne er til stede, når der ikke er nogen belastning. Det er denne spænding, der ved stigende temperatur vil falde. Når strømmen forbliver uændret, men spændingen falder, vil effekten naturligvis også blive mindre jævnfør Ohms lov, P=U*I. Varmestråling er elektromagnetiske bølger. Når bølgerne rammer en overflade, vil noget af energien blive reflekteret og noget vil blive absorberet. Alle emner, der absorbere stråling, udsender ligeledes stråling. Et solcellepanel, udnytter imellem % af den absorberede stråling til at danne elektriciteten, resten bliver transmitteret til varme. Jo mere luft der er bagved panelet til, at aftage denne varme der dannes fra strålingen, desto køligere en drift temperatur vil det være muligt at opnå. Ved at øge luftstrømmen bag panelet ændres den afgivne varmetransmissionseffekt. Dette skyldes at varme overgangs tallet (α) er afhængig af bla. strømningsforhold(laminar/turbulent strømning), og strømningsprofilen (Termodynamik, 2012) Kabel tab(dc) Ved placeringer som anvist, er det nødvendigt at overveje placering af inverter, og DC kabeltrækket hertil. Normalt foretages disse installationer i 4 kvadrat DC kabel. Der fastsættes en ønsket grænse for DC kabel tab på maksimum 2%. For at sikre dette overholdes, regnes den maks tilladelige længde ved fuldlast for 4 og 6 kvadrat. Der regnes med et serieforbundet anlæg, hvilket vil sige man hæver spændingen og beholder strømmen uændret. Dertil kommer at der regnes med 22 paneler pr. streng. Tabet er regnet ud fra det tidligere omtalt MPrime 240W panel. Ved hjælp af nedenstående formler er det muligt at regne sig frem til største kabelstræk ved 4 kvadrat. Panel specifikationer kan ses under Bilag 4. 34

35 R l = ρ l 2(frem og tilbage) s Tab i % = U = I Max R l U U nominel 100 Tab i% = I Max R l 100 = I ρ l 2 Max s U voc 22 U voc Ved at indsætte tal fra panel informationerne fås følgende Max længden på 4 kvadrat kabel til følgende. Solve (2 = 0,0175 L 2 8, ) L = 221,5 Meter 831,6 Som vist ud af formlen vil man overskride 2 % kabel tab såfremt længden bliver længere end 221,5 meter med 4 kvadrat. Dette gør sig gældende ved fuldlast strømmen. Af samme ligning kan der regnes max længde med en 6 kvadrat. Denne bliver 332 Meter. Del konklusion Det anbefales på baggrund af dette, at invertere placeres således der ikke bliver kabeltræk på mere end 300 meter. Kabel træk over 200 meter bør alle laves som 6 kvadrat, det bør overvejes hvorvidt denne grænse bør rykkes længere ned. I Danmark har vi ikke så stort et solindfald som i f.eks. Sydeuropa og derfor vil solcelle anlægget ikke ligge på en maxstrøm ret ofte. Længden er her regnet tilnærmet, og der begås egentlig en lille fejl. Dette skyldes at den brugte tomgangs spænding (U voc ) er, den der er opgivet af producenten. Derfor er denne værdi ikke 100 % korrekt, da der vil være et lille tab i denne også, men resultatet vil ligge meget tæt på virkeligheden. 35

36 Inverter Inverteren i et solcelleanlæg, må anses for hjertet af det hele. Den formidler DC og AC delen, og uden den ville det ikke være muligt at udnytte energien i vores almindelige bygningsinstallation og på nettet. Under denne konvertering vil noget af produktionen også her, blive omsat til varme. Derfor er en inverter typisk opbygget med en blæser, til køling. Des dårligere virkningsgrad desto mere varme tab vil man have, og efter som måleren først er tilsluttet efter inveteren, er dette ikke i nogens interesse. Når et solcelleanlæg skal budgetteres, er det vigtigt at påregne udskift af inverter. En inverter er den mest sårbare del af anlægget. Dette skyldes opbygningen, der blandt andet består af elektriske komponenter, elektriske samlinger og relæer. Alt dette dog pakket godt ind, så den kan fungere under de fleste forhold. Typisk er produktet dækket af en garanti periode. Såfremt der er en produktionsfejl i Inverteren ville denne oftest blive opdaget under denne garanti. Det er dog vigtigt at tage i mente, at den estimerede levetid er kortere end solcelle panelerne. Vedligehold En af de tiltalende ting ved solceller er vedligeholdelses indsatsen. Da de bevægende dele er stort set ikke eksisterende på et stationært anlæg, er der som sådan ingen ekstra udsatte slid komponenter. Dette mindsker derved service og vedligeholde betragteligt sammenlignet med f.eks. en vindmølle, der består af mange bevægelige komponenter. Såfremt man bare skulle læne sig tilbage og lade stå til, ville solceller være forholdsvis egnet til lige netop denne agenda. Virkeligheden er dog ikke helt så rosenrød. Til trods for mange ikke skimter det en tanke, giver det rigtig god mening at have en vedligeholdelsesplan for sit solcelleanlæg. Dette kan gøres på flere måder. Vigtigst af alt er dog, man tager stilling til hvordan det skal gribes an. Der kan foretages både afhjælpende og forebyggende vedligehold, begge med hver deres fordel. Vedligeholdelsesmetoden i dagligdagen på et solcelleanlæg er i stor grad basseret på en subjektiv analyse. Dette vil sige man anvender sine sanser og erfaring til at vurdere anlægget. Dette bør foretages regelmæssigt ved, en planlagt visuel kontrol. Her skal der kigges efter unormalheder. Dette kunne være, Beskidte paneler, Løse ledninger, Inverter blæsere der ikke køre, Hotspot og så videre. 36

37 Vedligehold vha. IV test. Som gennemgået tidligere, kommer et solcelle panel med en fabriks garanti, og vil tabe effekt igennem dets leve tid. Som opfølgning på denne garanti er det muligt at lave en effekt test af anlægget. Dette vil oftest gøres af udefra kommende, men er også muligt selv at gøre. En tester til formålet kan erhverves for cirka kr. eksklusiv moms ( Denne test er med til, at påvise om man får det man har betalt for. Derudover har man også mulighed for, at danne sig et billede af den aktuelle stand på sit solcelleanlæg. En opkobling med et sådan testudstyr kunne se ud som vist på billedet. Med en til formålet lånt Solar HT I-V 400 tester, er der blevet lavet test på et to år gammelt solcelle anlæg. Dette er for at påvise, hvor meget det betyder, at ens anlæg køre under de bedste forhold. Hele denne måling foretages på DC siden. Det er ved hjælp af dette apparat muligt at teste op til en Figur 14 Opstilling af I-V tesudstyr streng af gangen, og ned til et panel. Ud over test apparatet er der et reference apparat, der er koblet op via bluetooth, kaldet Solar 2. Solar 2 har to reference punkter som input. Dette er temperatur samt en lille reference solcelle. Ved hjælp af indtastet data om solcelle panelerne, og disse referencer måler testudstyret solcellernes effekt. For at kunne foretage målinger skal der være et effekt indfald på minimum 700 Watt pr m 2. Værdierne bliver automatisk regnet om til STC Værdier, altså effekt svarende til 1000 Watt pr m 2 ved 25 o C. For at påvise påstanden om effektiviteten af rengjorte paneler, er der blevet foretaget målinger med en opsætning som beskrevet. Der er blevet fundet et beskidt panel, og målt effekten før og efter rengøring. Dette panel har stået i to år uden der er blevet gjort noget. Der blev lavet 10 forsøg på tilsvarende beskidte paneler, det værste tilfælde er vist herunder. Ved samtlige forsøg blev 37

38 effekten dog forbedret med minimum 1 %. Hertil skal siges panelerne, også blev gjort manuelt rent. Dette var ikke med dertil egnet rensevæske, og derved kan der i nogle tilfælde være en smule mere at hente. Der havde dog heller ikke regnet i nogen tid, hvilket havde medført et øget støv lag på panelerne. Figur 15 Målinger af ydelsen fra solcellepanel før og efter rengøring Den nominelle effekt er her 10,58W i forskel, eller op imod 4,4 % ringere end den oprindelige nominelle effekt på panelet, som regnet herunder. Effekt forskel = 223,39 212,81 = 10,58 Watt Effekt forskel i % = ,58 = 4,4 % 240 4,4 % lyder ikke af meget, men i det store billede har det rigtig meget at sige. På en 400 KW anlæg vil dette svare til en tabt produktion på cirka KWh/året. Parvist med denne gennemgang kan det kun anbefales, at lave termografigennemgang. Herved er det også muligt at lokalisere effektforringelser. Et Hotspot, der er opstået som følge af en dårlig forbindelse i cellerne, eller slag/stød påført panelet vil ikke altid være muligt at lokalisere under den visuelle kontrol. Alt efter, hvor meget der er berørt, vil panelet gå ned i ydelse. I stedet for at der kan drive en strøm igennem cellen, vil der på grund af fejlen opstå en lille brugsgenstand der vil aftage en effekt omkring området, og derfor vil der blive udviklet mere varme end normalt på panelet. Ud over fejl i selve panelerne vil det også være muligt at detektere fejl i stik og samlinger. Del konlusion Det giver god mening, at have taget stilling til, hvordan vedligehold af sit solcelleanlæg skal foregå. Dette bør som udgangspunkt være en visuel inspektion med fast interval for at kontrollere at forholdene er som de skal være. Dette er med til at sikre, at man altid får højest muligt udbytte. Samtidig bliver man mere dus med anlægget, og det vil med tiden blive nemmere og spotte unormalheder. Vask og rengøring er klart noget der anbefales efter behov, da det som påvist kan forringe den afgivne effekt betydeligt. 38

39 Budgetteret 400KWP anlæg VE til proces Efter bearbejdning af et potentielt anlæg, er der blevet lavet en fiktiv ansøgning til energistyrelsen på et 400 KW anlæg. Der var i forvejen høje forventninger til denne pulje. Et udsnit i form af godtgørelse tilskuddet er vist herunder. Alle ansøgningens hovedpunkter kan ses under Bilag 10. Selve ansøgningsmaterialet er tilgået via internettet, og lavet vha. telefonisk kontakt med energistyrelsen. Det er relativt nemt at gå til, da der ligger vejledninger frit tilgængelige. Figur 16 Nøgletal fra VE til proces ansøgning Del konklusion VE til proces puljen yder et tilskud til dette anlæg, men den danner på ingen måde grundlag for at hoppe ud i det. De 8 % virker ikke af meget, når man tager i betragtning, hvordan denne ordning bliver markedsført. Grunden til % delen er så lille bunder ud i mængden af konveneret energi. Da dele af vores elnet i dag i forvejen er basseret på grøn energi, gives der ikke særlig stor tilskud til dette, da man bliver begrænset af 230kr/GJ reglen. 39

40 Budget 400 KW anlæg Der er blevet udregnet et fiktivt tilbud på et 400 KWP anlæg i samarbejde med EWE. Hertil er brugt de relevante data og forudsætninger bearbejdet igennem rapporten. De samlede anlægsomkostninger er fratrukket VE til proces tilskuddet. Nøgletallene er som følger. Hele overslagstilbuddet kan ses i Bilag 1. Figur 17 Nøgletal dimensioneret 400 KWP anlæg Som forventet ligger vi på en relativt lang tilbagebetalingstid. Dette skyldes den fordelagtige KWh pris AVL har. Der er regnet med en 3 % indeksering af strømprisen, hvilket anses for værende realistisk. I realiteten bliver der begået en lille fejl i udregningen. Som det er nu betaler man hos AVL hver måned for sit KWh forbrug, inkl. afgift. Denne afgift er ude og stå i en måned, hver måned så og sige. Denne konstatering er ikke blevet regnet med, og vil muligvis påvirke tilbagebetalingstiden en smule. Man har her tæt på kr. ude og stå hver måned, der reelt ikke bliver forrentet på nogen måde. 40