multiconsult.no

Solenergi i Norge – endelig take off ?

NEF Oslo, 11.10.2017Dr. Ing. Bjørn Thorud

Bjorn.Thorud@Multiconsult.no

multiconsult.no

2

Agenda

• Bruksområder for solceller

• Solenergimarkedet internasjonalt og i Norge

• Solcelleteknologien

• Er det nok sol i Norge?

• Solkraft og bygg

multiconsult.no

3

Bruksområder for solceller

multiconsult.no

4

multiconsult.no

Worldwide PV Electricity Production “Forecast”

Data: BP Statistical Review of World Energy; EPIA and McKinsey & Comp. Graph: PSE AG 2014

PV share of total electricity produced in the year 2030

129%

37%

9%

2%

multiconsult.no

Solkraft blir billigere – fortere…

Source: Maycock, Bloomberg New Energy Finance

0,1

1

10

100

1 10 100 1 000 10 000 100 000 1 000 000

historic prices (Maycock) Chinese c-Si module prices (BNEF)

197

2003

1985

2008

Cumulative capacity

201

52017

(est)

2016 ($/W)

NEO 2016 26.5% learning rate

NEO 201728% learning rate

multiconsult.no

7

Kilde: Multiconsult / IEA PVPS Task 1

Markedsutvikling i Norge

multiconsult.no

8

Akkumulert solcellekapasitet i Norge

multiconsult.no

Solcellen

• Solceller lages av halvledere

• Solceller består av pn-materiale

• Et foton lager et elektron-hull-par

• Elektronet går gjennom kretsen til baksiden av materialet

• Elektronhullet klarer å komme seg over pn-kløften til den siden hvor det er overvekt av elektronhull

• Elektronet og elektronhullet rekombineres

Solceller lages av halvledere

Solceller produserer likestrøm

multiconsult.no

Solcellens virkningsgrad- Si

• Solcellens virkningsgrad begrenses av:

• Fotoner med høyere energi enn båndgapet

• Fotoner med mindre energi enn båndgapet

• At ikke alle elektron-hull-par kan høstes- rekombinasjon

• Strålingen blir ikke absorbert- Reflekteres eller går igjennom

cellen

Materialegenskaper

multiconsult.no

Høyere virkningsgrad med flere pn-kløfter

Kilde: Phys.org

Sharp: 35,8 %

multiconsult.no

Høyere virkningsgrad med opp/ned-konvertering - I

Kilde: http://www.intechopen.com/books/third-generation-photovoltaics/solar-spectrum-conversion-for-photovoltaics-using-nanoparticles

multiconsult.no

Høyere virkningsgrad med opp/ned-konvertering - II

Kilde: http://www.intechopen.com/books/third-generation-photovoltaics/solar-spectrum-conversion-for-photovoltaics-using-nanoparticles

multiconsult.no

14

Høyere virkningsgrad med mellombåndgap

• Intermediate band gap (IBSC)

• Benytter samme prinsipp som i en multi-kløft (multijunction) solcelle, men i samme materiale

• Forskningen fokuserer på

- Kvantedotter

- «Hyperdoping»

- Materialer med egnet struktur

Kilder: PVCDROM / Peakbook.org

multiconsult.no

Perovskitterer det nye

“hotte”

Si står for 90% av markedet

Dieselmotor 34-40 %

Bensinmotor 15-20 %

multiconsult.no

Viktige BoS-Komponenter

• Vekselretter

• Montasjesystem- Bakke

- Tak

- Bygningsintegrert

- Tracker

• Kabler- DC

- AC

• Drifts- og Overvåkningssystem

multiconsult.no

Vekselretter og streng

• Flere moduler kobles i serie for å bygge spenning

• Modulene i en serie kalles en streng (string)

• Vekselretteren omgjør likestrøm (DC) til vekselstrøm (AC) DC

AC

multiconsult.no

18

Strømkvalitet og forsyningssikkerhet

Solcelle-modul DC

AC

Batteri

Kraftnett

Vekselretter • Reaktiv effektkompensering

• «Fault-Ride-Through»

• Forbedring av strømkvalitet

• Reduserte nett-tap

• Forlenget levetid for transformatorer

• Opprettholdelse av spenningsnivå

• Styring av utmatingseffekt

• Øydrift

• «Black Start Capabilities»

Kilde: IEA PVPS Task 14

multiconsult.no

19

Hva er dette?

Kilde: Ferroamp

multiconsult.no

20

Løsninger for flate tak

multiconsult.no

21

BIPV løsninger

multiconsult.no

Er det nok solenergi i Norge?

• En m2 i Norge mottar 700 – 900 kWh solenergi hvert år

• Ressursen er ujevnt fordelt

• Lokalt klima er viktigere enn breddegrad

791 kWh/m2

762 kWh/m2

730 kWh/m2

976 kWh/m2

871 kWh/m2

Milano: 1 140 kWh/m2

Spørsmålet er irrelevant:

Spørsmålet er hvor mye det koster -og hva kunden er villig til å betale

multiconsult.no

Det er 40% lavere produksjon på Svalbard enn på Antarktis – men lønnsomt begge steder

Troll Stasjon: Høyere kraftproduksjon enn i BayernNedbetalingstid: 6-7 årGarantert levetid: 25 år

Longyearbyen: Mye skyer og tåke og lav produksjonNedbetalingstid: 6-7 årGarantert levetid: 25 år

multiconsult.no

24

Spesielle utfordringer i Norge

• Generelt lavt kompetansenivå:

- Konsulenter, byggenæring, energibransjen, eiendomsutviklere, offentlige myndigheter, osv

- Veldig rask teknologisk utvikling og vanskelig å følge med

- Mange myter

• Ganske umodent marked i Norge

• Lav eller ingen offentlig støtte i tillegg til lave kraftpriser

• IT- nett

• Mangel på norske regler og forskrifter

- Men ny NEK400 kommer med forbedringer

multiconsult.no

Solkraft er en balansekunst (PBL vs Energiloven)

multiconsult.no

26

Solkraft bygger bro mellom energi- og byggenæringen

Ener

gi

Byg

g

SolkraftKraftverk BAPV / BIPV

Smart Grid

Lagring

Smart Energy Management

Off-grid

multiconsult.no

27

Nullenergibygg kan gi økt vannkraftproduksjon og reduserte nettkostnader

• Solceller i Norge er først og fremst knyttet til bygg

• Nullenergibygg med solceller vil føre til

- Lavere forbruk om vinteren og bedre utnyttelse av kraftnettet

- Noe økt vannkraftproduksjon (~0,5 %)

• Solkraft bidrar i «vårknipa»

0

20

40

60

80

100

1 41 81 121 161 201 241 281 321 361

GW

h/d

ay

Day of the year

BAU

ZEB_HP

0 %

20 %

40 %

60 %

80 %

100 %

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52

Reserv

oir level [%

]

Week

BAU - max ZEB_HP - max

BAU - avg ZEB_HP - avg

BAU - min ZEB_HP - min

Kilde: Large scale introduction of Zero Energy Buildings in theNordic Power System

multiconsult.no

28

Drivere i det Norske Solcellemarkedet- Næringsbygg

Energi-effektivitet

/ ENØK

BREEAM-NOR

Power-house /

ZEB

El-sertifikater

Energi-merke (NVE)

EPBD

0/+ Energi-bygg

Offentlige Krav

Privat Initiativ

multiconsult.no

29

Definisjoner- Hva er Energieffektivt?

Source: ZEB

multiconsult.no

30

Kundens begrunnelse for bruk av solceller

• Solceller gir forutsigbare energiutgifter

- Kan sammenlignes med en forhåndsbetalt fastprisavtale på kraft med løpetid på 25 år

• Helt nødvendig for å oppnå null- og plusshusnivå eller BREEAM Excellent

• Signaliserer byggets kvalitet

• En viktig del av systemet for avbruddsfri kraft

• Solkraft er lønnsomt

multiconsult.no

31

Bygningsintegrerte solceller er et flerfunksjoneltmateriale

KraftverkTaksteinFasade

Powerhouse Brattørkaia, Illustrasjon: Snøhetta

multiconsult.no

32

Er bygningsintegrerte solceller dyrt eller billig?

TaksteinFasade

Kraftverk

NOK/m2 NOK/kWh

Alternative kostnaderfor byggemateriale

multiconsult.no

33

Fasademonterte solceller passer godt til skoler

• Kraftproduksjon:

- Mer på vinteren når kraftprisen er høy og behovet er stort

- Mindre på sommeren når skolen er ubrukt

• Koster omtrent det samme som en teglsteinsfasade

- i dagBrynseng Skole

multiconsult.no

34

Bygningsintegrasjon kan gjøres enkelt

Foto: Solel

multiconsult.no

35

Forskjellige løsninger - eksempler

Fasade Optimal vinkel Flat tak sørFlat tak øst/vest

Orientering (°/syd) 0 0 0 90/-90

Vinkel (°) 90 45 20 10

Spes. ytelse (kWh/kWp.år) 850 1090 940 840

Arealutnyttingsgrad (%) - ca. 100 50 80

Samme installert effekt

Fasade Optimal vinkel Flatt tak sør Flatt tak øst/vest

multiconsult.no

36

Viktige vurderinger for bruk av solenergi

• Hvor stort er byggets energibehov?

• Hvordan passer solenergi med energisystemet i bygget og energiforbruk?

• Hvordan passer det med arkitekturen?

• Koordinering med elektro, VVS, brannrådgiver, arkitekt,

-

20 000,00

40 000,00

60 000,00

80 000,00

100 000,00

120 000,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223

W

Time

Årlig

Average of PV Average of Sum Average of Netto

-

20 000,00

40 000,00

60 000,00

80 000,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

W

Time

Sommer

Average of PV Average of Sum Average of Netto

multiconsult.no

Forbruk vs. Produksjon

Målt forbruk

Beregnet forbruk(ex: IDA-ICE)

Systemsimulering(Ex: PVSyst)

Netto lastprofil

Lønnsomhetskalkyle• Redusert effekttariffer• Besparelser• Kraftsalg• Elsertifikater

Smart EnergistyringLagring (termisk /

elektrisk

multiconsult.no

Solceller i fasaden produserer mer kraft når det trengs

-150000

-100000

-50000

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

11

70

33

95

08

67

78

46

10

15

11

84

13

53

15

22

16

91

18

60

20

29

21

98

23

67

25

36

27

05

28

74

30

43

32

12

33

81

35

50

37

19

38

88

40

57

42

26

43

95

45

64

47

33

49

02

50

71

52

40

54

09

55

78

57

47

59

16

60

85

62

54

64

23

65

92

67

61

69

30

70

99

72

68

74

37

76

06

77

75

79

44

81

13

82

82

84

51

86

20

W

Time

Netto profil uten drift Juli

multiconsult.no

39

PV + Batteri + IT = Smartbygg Solceller (PV)

Batterier

IT / datakraft

Foto: SMA

multiconsult.no

40

https://www.youtube.com/watch?v=oYYpQ8FaeZU

multiconsult.no

41

I vellykkede prosjekter involveres alle fag tidlig

VVS

Arkitektur

Bundet energi

Dagslys

Bygningsfysikk

Klimautslipp

Energiproduksjon

Økonomi

Transport

Energirådgiver

multiconsult.no

42

Organisering av innkjøp

• En byggeprosess kan ta lang tid og kostnadene for solceller synker hele tiden…

• Det kan være lurt å vente med å kjøpe inn solcelleanlegget til Totalentreprenør er valgt- Tiltransportering av

Solcelleentreprenør prises • Byggherre styrer innkjøp av

solcelleanlegg og anskaffelsen tiltransporteres totalentreprenør

• Samspillfase kjøres der grensesnitt er uklare eller teknisk løsning må tilpasses

multiconsult.no

43

Mange bruksområder fører til mangfold av forretningsmodeller

Solar Power Plants

• PPA (Public / private)

• FiT

• Auctions

• Cloud based

Residential

• Net metering / FiT

• Self consumption

• Leasing

• Community solar

Commercial / Industrial

• PPA / FiT / Self Consumption

• Leasing (Roof or PV)

Off-Grid

• Min-grid (prepaid)

• Leasing (Mines)

• Fuel Saver

• Crowdfunding

Pico Systems

• Cash

• Leasing (mobile payments

• Crowdfunding

multiconsult.no

Forretningsmodellen til SolarCity / Tesla

PV Systemer

Finans

PakkeløsningEnøk?

Smart-hus?

El-bil?“Most people look at us and say we’re a solar installation company

that does financing. Look at our balance sheet, look at our cash flow statement. We own all

these systems, and we are building an energy infrastructure.

So it’s not obvious to most that we are becoming an energy company.”

CEO Solar City, Lyndon Rive

multiconsult.no

Hva kjøper kunden?

• Solceller?

• Solstrøm?

•Grønn samvittighet?

• Et finansielt spareprodukt?

•Uavhengighet?

• Frihet?Kilde:teapartyorg.ning.com

multiconsult.no

46

Produkter fra Solar City

PV

Sparing

Finans

Strøm

PV-systemer

Enøk

Energilager

E-mobility

multiconsult.no

47

Ex: Sonnen

• Hjemmebatteri

• 2 - 16 kWh

• 1,5 – 3 kW

• Levetid > 10 000 sykler

• 10 års garanti

• «Smartbatteri»

• Pris: fra € 5 474.-

• Hadde en hemmelighet…

multiconsult.no

48

Ex: sonnenCommunity

..As a member you can share your self-produced energy with other members of the sonnenCommunity. Since you are exclusively using renewable energy,

there is no need for a conventional energy provider anymore.

multiconsult.no

49

Verdikjeden for små PV-systemer

Kundekontakt Salg Design Bygging Drift

Komponent-leverandør

Google, Solkart.no Fusen, Solcellespesialisten, Solel, etc

Otovo, SunRun, SolarCity, etc

SunPower, Sonnen, Tesla(?)

Fusen

Grosist

multiconsult.no

50

Solenergi er en døråpner til nye markeder for andre aktører-Hvor alle aktører ønsker at andre skal lykkes

Solkraft installeres

Smart energistyring øker

lønnsomheten

Batterier / Energilager øker egenforbruket og

lønnsomheten

Virtuelle kraftverk øker verdien av PV

og energilager

Det blir plass til mer solkraft i

nettet

multiconsult.no

51

• Bjørn Thorud

• Dr. Ing.

• Fagansvarlig Solenergi

• +47 48 18 12 66• Bjorn.thorud@multiconsult.no

multiconsult.no

multiconsult.no

53

Verdien av energilagring og smart styring

Værvarsel

Energiproduksjon

Solkraft

Vindkraft

Kull/Diesel

Energiforbruk

Oppvarming

Elektrisk –ikke fleksibelt

Elektrisk –fleksibelt

Termisk Lager

Elektrisk Lager

Kontrollsystem

Forecastforbruk

ForecastProduksjon