This thesis deals with the possibilities of installing solar panels on a property, the building is owned by Kornhillschurch and called Kornhill. The owners of the property wanted to learn more about potentials for installation of solar panels on the property, therefore we described different types of solar cells and solar cells essential function to generate electricity in the report. Different factors that are limiting the generated energy are mentioned. An investigation of the property’s potential has been made in order to consider different designs. When sites that were considered suitable for solar cells were selected, different design options were made, one for each site. Then a number of financial calculations on the dimensioned plants were made to see if each plant will be profitable.

Avsikten med denna rapport är att ge en översiktlig beskrivning av möjligheterna att installera en solcellsanläggning och i hur stor mån anläggningen klarar de krav som kunden har uppgett. Arbetet har genomförts på uppdrag av Inkon Sverige AB och syftet med projektet är att teoretisk projektera och dimensionera anläggningen samt att göra en lönsamhetskalkyl. Under arbetets gång har beräkningar genomförts för att bestämma antalet paneler samt vilken växelriktare som är lämplig för anläggningen. Även teoretiska fakta om olika solpaneler och solcellsanläggningar har undersökts för att få en djupare förståelse för hur allt samverkar. Utöver detta har analyser genomförts utifrån ett ekonomiskt perspektiv. Resultatet visar att det finns goda möjligheter att uppfylla de givna kraven och uppnå kundens förväntningar både utifrån ett lönsamhetsperspektiv men även energitekniskt. För att ge kunden ett ännu större och bättre underlag skulle en datorsimulering behöva göras då det finns många olika parametrar som behöver beaktas. / The intent of this report aims to provide an overview for the possibilities of installing a photovoltaic-system and to examine if the system is exceeding the demands of the customer. The purpose of this thesis is to project and dimension the PV-plant and to do a calculation on the profitability on behalf of Inkon Sverige AB and their customer. Calculations have been made as to determine the number of solar panels and to find a suitable PV-inverter. Theoretical facts regarding various panels and PV-systems have been studied with the purpose of gaining a deeper knowledge as to how everything comes together. Analyzes from an economical perspective have also been made. The results are indicating that the possibilities for exceeding the customer demands are good, with regards to both profitability and energetical perspectives. Due to the many different parameters involved in a project like this, a computer simulation would be a rather good idea as to give the customer a more solid base.

This thesis considers the integration between Savonius wind turbines and photovoltaics to form a hybrid power system. Different integration techniques were studied to find the most suited technique and the necessary components. The hybrid system was then to be compared with a solar panel system of equal sizing to investigate whether it could compete in terms of production and profitability. A model of the hybrid systems was built in MATLAB Simulink to simulate the production of the systems. Simulations used SMHI measurement data over wind speeds, solar radiation and temperature, with data resolution of one hour for 2017. The Swedish electricity trading market was also studied to determine which guidelines and prices that apply when selling electricity to the grid. The investment costs for the systems were estimated to allow economic conclusions to be drawn. The result was that a hybrid system had a higher power delivery to the load but the total production was higher for the solar system. The hybrid system couldn’t compete with the profitability of the solar system in the studied case. Possible reasons for the result was that the wind resources at the tested location wasn’t enough and that the price for wind turbines was high. Conclusions was that the price of the turbines needs to decrease in order to make the hybrid system more competitive. For hybrid systems that contain wind turbines, it is important that the chosen site has good wind resources to take advantage of the potential of the turbines.

The downside of using energy from the wind is its fluctuations. The downside of using energy from solar panels is that it produces a low amount of energy during the wintertime when the demand is at its greatest. When said demand is at its lowest the energy from the solar panels is at its peak. To solve this problem and even out the energy production so it coincides with the demand a pump hydroelectric powerplant is being used. In this study, an autonomously system consisting of these three will power a theoretic village of 50 households in the southern part of Sweden. After simulating different scenarios using Excel as the main tool the conclusion is that a system like this is only possible if there is a large water reservoir stationed at an elevated position. This sets requirements on how the geography looks. The study shows that the energy from the solar panels demands a larger reservoir then the energy from the windmills. It also shows that that the energy from the solar panels is more consistent. The perfect combination is a reservoir of at least 2,6 million m3, a windmill with a blade length of 20 meters and solar panels covering an area of 3925 m2. This combination needs a total pump flow of 4000 m3/h. The total efficiency of this system is 45 %. If the pump flow is decreased to 800 m3/h the efficiency will only decrease approximately one percent, however the solar panel area must then increase with approximately 600 m2. So whether this is a viable idea depends on the cost of the pump versus the cost of the solar panels.

Malingsbo Estate is a 18th century wooden building located in the small village of Malingsbo. Through the years, the estate has had a wide variation of usages. Today, almost 70 years since the last major renovation it is being utilized 6 weeks per year.   The following report, which has been made possible with the cooperation with the National Property Board (Statens Fastighetsverk) seeks to answer the following four questions. 1: What is the current climate inside the building 2: What are the resident’s views on the climate and the status of the building. 3: suggestions on how to, with the current building increase the period in which the inside climate is suitable for living. 4: Suggestions for lowering the energy usage for the building. These four points seeks to be answered with the following method: reports from Statens Fastighetsverk, surveys, field excursions and simulations in VIP-Energy.   The result of this report which should be especially considered is the following: At present time with no heating in the building, residents feel the climate during July to be acceptable to good, while during October most thinks it is to cold. For increasing the duration where the building meets a temperature of 20 degrees Celsius to 24 weeks’ installations of a 12500 W heating system is needed. For lowering the energy consumption without making large changes to the building two options should be specially considered: Insulation in the foundation with 50 mm insulation, and installation of window shutters during week 45 to 10. A larger installation suitable is solar panels for heating.

I denna rapport så genomförs en konstruktion av en solpanelkrets. Denna krets kommer att användas i utbildningssyfte så en användare kan skaffa sig en förståelse för hur en solpanel fungerar. Solpanelkretsen seriekopplas för att efterlikna riktiga solpaneler. På kretsen så kan en användare ställa in önskad skuggning som motsvarar olika väderförhållanden som en riktig solpanel kan befinna sig i, samt se hur skugga påverkar en solpanel och seriekopplade solpaneler. Kretsen styrs sedan med någon heter MPPT för att utvinna maximal effekt under alla väderförhållanden som en solpanel kan befinna sig i. I rapporten så presenteras först väsentlig solteori för att ge upphov till en ökad förståelse för hur solpaneler fungerar. Rapporten bygger mycket på att jämföra simulerade grafer från kretssimuleringsprogrammet Multisim med den fysiska byggda kretsen. Grafer från en solpanel och seriekopplade solpaneler med och utan bypass dioder presenteras. Mätningar från MPPT-styrningen genomförs för att visa vilken maximal effekt som utvanns från den fysiska byggda kretsen. Alla mätningar som genomförts finns i ett resultatkapitel och till sist så diskuteras resultatet och förslag på vidareutvecklingar.

Världen är i behov av en ständigt ökande mängd energi och även om vi kan fortsätta att skövla regnskogarna och ödelägga haven i jakt på olja så är detta inte en hållbar lösning. Mer förnybar energi behöver produceras och detta kan åstadkommas genom att antingen utökningen av de nuvarande förnybara energikällorna eller genom att utveckla mer effektiva sätt att generera förnybar energi. Detta projekt väljer att fokusera på det andra alternativet. En solpanel omvandlar solljus till elektrisk ström genom att generera en spänning. Hur stark spänningen är beror på ljusets intensitet och hur mycket ljus som träffar panelen. En solpanel där solljuset faller in vinkelrätt mot panelen genererar en högre spänning och med det mer elektricitet. Syftet med detta arbete var att konstruera en solföljare, med tillhörande solpanel, som kunde finna solens position på himlen på två olika sätt och sedan jämföra metoderna. Solföljaren använde sig av en tvåaxlad design för att kunna täcka hela himlavalvet och bestod av en kropp och tillhörande elektronik. Kroppen designades i ett CAD-program, Computer-aided design, och 3D-printades sedan. Den första metoden som användes för att finna solen på himlen var med ljuskänsliga resistorer vars resistans sjunker när de utsätts för ljus, så kallade fotomotsånd alternativt LDR. En GPS låg till grund för den andra metoden. Fotomotstånden gav information om vart ifrån det starkaste ljuset kom ifrån medan GPS:en gav solföljarens koordinater, datum och klockslag. I båda fallen omvandlades datan till instruktioner för solföljaren två motorer via en mikrokontroller, en enkel form av dator, specifikt en Arduino Nano.

Idag ser vi mer och mer problem med den miljöovänliga elproduktionen som sker runt om i världen, som skapar en högre jordtemperatur och bidrar till försämrade ekosystem för både djur och människor. Vi ser också problem för människor som bor i avlägsna platser som tillexempel flyktingläger. Därför, behövs en mobil och miljövänlig elproduktionsenhet för att kunna motverka den kommande förödande effekten av den globala uppvärmningen. Samt för att kunna förbättra livskvalitén för de människor som inte har möjligheten till elektricitet. Målet med denna rapport är att dimensionera elsystemet till en mobilsolcellspark som har möjligheten till att producera 25 kW, samt att kunna lagra den producerade energin till batterier. Rapporten kommer dessutom klargöra vilka komponenter som ingår i en solelproduktionsanläggning och hur de kan användas. Det viktigaste vid dimensioneringen kommer också att klargöras. Komponenterna som denna rapport inkluderar är: solpaneler, batteriladdningsregulator, växelriktare och batterier. Detta arbete var utfört tillsammans med Glava Energy Center.

Mängden installerad solel ökar i världen och Tyskland ligger idag i framkant med störst mängd installerad. Solel i Sverige har idag liten utbredning men även här har den på senare år haft en kraftig procentuell ökning. 200 Twh av 600 Twh av den producerade energin i Sverige kom 2014 från förnyelsebara energikällor men solel lyser fortsatt med sin frånvaro. Därför är syftet med denna studie att undersöka om det är möjligt att leva på solel utan att vara uppkopplad till det lokala elnätet. Syftet är även att jämföra solelproduktion med energiförbrukningen för ett småhus för både år och månadsvis i de tre städerna Malmö, Stockholm och Kiruna. Solel har stor potential i urbana miljöer då det finns mycket oanvänd yta på hustaken och eftersom denna studie syftar till att undersöka solels maximala potential har hela takytan belagts med solpaneler på tre vanliga taktyper, nämligen pulpet-, sadel- och platt tak. Studien har genomförts med en litteraturstudie och teoretiska beräkningar. Från vår litteraturstudie har vi kommit fram till att dagens solpaneler har en verkningsgrad på 13 % och man bör räkna med 12 % inre förluster av utvunnen elektricitet. Solinstrålning är allmänt större vid kusterna än i inlandet. Beräkningar har utförts genom att utgå från ett teoretiskt hus baserat på statistik för medelstorlek och energianvändning utifrån energimyndighetens energikalkyl. Data för solinstrålning är insamlat från simuleringsprogrammet PVGIS och utvunnen energi är beräknad enligt ekvation för energiproduktion. Resultatet visar på att solel kan täcka årsbehovet av energi hos ett småhus i Malmö och Stockholm men inte Kiruna oberoende om energin används eller inte. Det finns ett samband mellan geografisk placering och solels lämplighet då resultatet visar att ju längre norrut destå sämre resultat samt att kuststäder har bättre förutsättningar än inland. Vid jämförelse mellan förbrukning och producerad solel månadsvis täcks strax under 3/4 av förbrukningen i Malmö och Stockholm och 1/2 i Kiruna. Antal månader ett småhus kan vara självförsörjande på solel varierar mellan 8 månader i Malmö till 4 månader i Kiruna. Med dagens lagringsmöjligheter av el är det i praktiken orimligt att lagra den mängd el som behövs för att täcka underskottet under vintermånaderna. Slutsatsen av studien visar att solel endast kan användas som komplement till andra energikällor. / The installation of solar energy is increasing around the world and Germany is today the world’s leading country in solar power production. While the installations in Sweden had been minimal, the solar power has been growing exponentially in recent years.Since solar power is the conversion of sunlight into electricity, the energy production varies depending on seasons and geographical areas. The objective of this thesis is to compare solar energy production with energy consumption both anually and monthly in the three geographically wide spread cities of Malmö, Stockholm, and Kiruna. The solar energy has great potential in urban enviroments due to the big amount of unused rooftops. Therefore, we chose to focus on the three common rooftop constructions: lean-to roof, pitched roof, and flat roof.Based on research information and theoretical calculations, the total solar energy production is enough to cover the energy consumption in Malmö and Stockholm but not Kiruna. However, in Malmö and Stockholm, less than 3/4 of the total monthly energy consumption is supplied by solar energy and 1/2 in Kiruna. With solar panels, a house is only self-sufficient 8 months out of a year in Malmö and 4 months in Kiruna. A household batterybank is neccesary to store electricity for daily consumption, but the battery would have to be unrealisticly large for seasonal storage. Conclusively, solar power cannot be used as the only source of energy in Sweden.

Implementation av solföljare förbättrar effektiviteten hos en solcell genom att optimera panelens riktning. En solföljare består av en mekanisk ställning, ett elektriskt styrsystem och motorer eller servomotorer som riktar panelen. För att öka den totala effektiviteten behövs ett elektroniskt styrsystem som förbrukar mindre effekt än ställningens ökade effekt jämfört med en statisk panel. I detta projekt utnyttjades spänningsdelade fotoresistorer för att känna av omgivningens ljusnivå, och servomotorer för att sedan rikta om solföljaren. För att omvandla ljusdatan till rörelsekommandon användes en Arduino. Projektet resulterade i en fungerande solföljare som utan större problem klarade av att över längre tider hitta den ljusaste punkten i omgivningen (följa solen det vill säga). För att avgöra den ökade effektiviteten så jämfördes solpanelens stationära effekt med effekten för samma solpanel monterad på solföljaren. Resultatet visar på en tydlig skillnad, men är begränsad då mätningar inte har gjorts på flertal tider under året. Totalt visar resultatet på att det finns flera fördelar med att använda en solföljare, men kan i brist på tillräcklig data inte fastslås att vara en mer effektiv metod än en statisk panel över ett längre tidsspann.