No description available.

På elmarknaden har man utvecklat fenomenet mikroproduktion av elenergi vilket innbär att slutkunden själv ska producera sin el främst genom att utnyttja sol och vind kraft. I Sverige finns det ett växande  intresset för mikroproduktion. De flesta som producerar sin egen el gör det främst genom solpaneler och mindre vindkraftverk som sätts upp vid deras egendom. I den här studien har vi gjort en djupare analys kring olika typer av anläggningar för att producera småskalig elkraft. Men även tittat på den ekonomiska aspekten genom att beskriva ekonomisk vinning och kostnader samt ställt upp en kostnadskalkyl för att beskriva detta i siffror. Slutligen gjordes en teknisk analys för att se ifall en mikroproduktionsanläggning ger några störningar på elnätet. Utifrån våra mätningar ute på fältet kan vi konstatera att anläggningen inte bidrog till någon störning.

The potential for variable resources to contribute to Svenska kraftnät’s ancillary services has increased in recent years. Concurrently, with the expansion of renewable energy resources in Sweden, the demand for actors to contribute to a more stable power system has grown significantly. The study aims to understand whether photovoltaic panels have the potential to contribute to frequency regulation and participate in the FCR-D down ancillary service. The study has been made in collaboration with the real estate company Vasakronan, and aims to investigate the economic potential of participating with their rooftop photovoltaic panels.    The thesis consists of a qualitative part where relevant actors were interviewed to gain a deeper understanding of the subject. The quantitative analysis involves examining production and price data. Three of Vasakronan’s facilities and their solar park were studied, and calculations were conducted to determine the profitability of acting as an ancillary service. Utilizing data from the three facilities, an aggregation of all 25 facilities in Uppsala was simulated. Three different scenarios were investigated with the first imposing no production requirements. In the second scenario, it was required that at least one-fourth of the installed capacity was produced, and in the final scenario, at least half of the installed capacity was required.    The primary obstacle in meeting these requirements for photovoltaic panels on rooftops is the capacity constraint, particularly in comparison to larger solar parks with significantly greater volumes. With lower capacity, revenues will decrease and there is greater uncertainty regarding guaranteed delivery. Consequently, the possibility of aggregating multiple smaller facilities becomes crucial to fulfill the requirements for ancillary services, as these plants can be prequalified as a group. Various sensitive parameters impact the revenue analysis, and the most significant challenge is the installation cost of the software. Another sensitive parameter is the prices on the FCR-D down market, as trends suggest a decrease in prices with increased market participation. However, there is a prominent potential for adjustments in several of the current requirements, given the dynamic balancing market. Therefore, the recommendation from the study is to continue investigating the possibilities of aggregating several smaller solar cell plants into a common unit. Considering that the foremost investment, the installation of the photovoltaic panel, has already been completed, participation in the ancillary service could to some extent be viewed as an extra income requiring minimal additional effort.

Concentrating solar power plants can integrate cost-effective thermal energy storage systems and thereby supply controllable power on demand, an advantage against other renewable technologies. Storage integration allows a solar thermal power plant to increase its load factor and to shift production to periods of peak demand. It also enables output firmness, providing stability to the power block and to the grid. Thus, despite the additional investment, storage can enhance the performance and economic viability of the plants. However, the levelized cost of electricity of these plants yet remains higher than for other technologies, so projects today are only viable through the provision of incentives or technology-specific competitive bid tenders. It is the variability of the solar resource, the myriad roles that storage can assume, and the complexity of enhancing the synergies between the solar field, the storage and the power block, what makes the development of adequate policy instruments, design and operation of these plants a challenging process. In this thesis a comprehensive methodology for the pre-design and analysis of concentrating solar power plants is presented. The methodology is based on a techno-economic modeling approach that allows identifying optimum trade-off curves between technical, environmental, and financial performance indicators. A number of contemporary plant layouts and novel storage and hybridization concepts are assessed to identify optimum plant configurations, in terms of component size and storage dispatch strategies. Conclusions highlight the relevance between the sizing of key plant components, the operation strategy and the boundaries set by the location. The interrelation between critical performance indicators, and their use as decisive parameters, is also discussed. Results are used as a basis to provide recommendations aimed to support the decision making process of key actors along the project development value chain of the plants. This research work and conclusions are primarily meant to set a stepping stone in the research of concentrating solar power plant design and optimization, but also to support the research towards understanding the value of storage in concentrating solar power plants and in the grid. / Koncentrerad solkraft erbjuder möjligheten att integrera kostnadseffektiv termisk energilagring och därmed behovsstyrd kraftkontroll. Detta är en viktig fördel jämfört med andra förnybara energiteknologier. Lagringsintegration tillåter solkraftsanläggningar att öka sin lastfaktor och skifta produktion till tider med största efterfrågan. Vidare möjliggör lagring fast elproduktion vilket leder till förbättrad nät- och kraftturbinstabilitet. Därför kan termisk lagring öka anläggningsprestanda och ekonomiskt värde trots ökande initiala kapitalkostnader. I termer av specifik elproduktionskostnad (LCOE) ligger koncentrerade solkraftsanläggningar med lagring fortfarande högre än andra kraftteknologier och anläggningsprojekt blir endast lönsamma genom subventionsmodeller eller teknologispecifika konkurrensutsatta anbudsförfaranden. Att hitta adekvata policylösningar och optimala design och operationsstrategier är en utmanande process eftersom det gäller att hitta rätt balans mellan variabel solinstrålning, lagring av energi och tid för produktion genom optimal design och operation av solmottagarfält, kraftblock och lagringskapacitet. I denna avhandling presenteras en omfattande metodik för pre-design och analys av koncentrerande solkraftverk. Metodiken baseras på en tekno-ekonomisk modelleringsansats som möjliggör identifiering av optimala avvägningssamband för tekniska, ekonomiska och miljöprestanda indikatorer. Metodiken tillämpas på ett antal moderna anläggningslayouter  och lagrings- och hybridiseringskoncept för att identifiera optimal kraftanläggningsdesign i termer av komponentprestanda och lagringsanvändningsstrategier. I slutsatsen poängteras relevansen av att hitta rätt storlek på nyckelkomponenter i relation till lagringsstrategi och randvillkoren som ges av konstruktionsläget för optimal ekonomisk och miljömässig prestanda. Resultaten används för att formulera rekommendationer till nyckelaktörer i beslutsprocessen genom hela kraftanläggningens värdekedja från politisk beslutsfattare till anläggningsingenjör. Forskningen och slutsatserna i detta arbete skall i första hand ta ett steg framåt för optimering och design av solkraftsanläggningar men även tillhandahålla en metodik för utvärdering av lagringslösningar och dess specifika värde för solkraftsanläggningar och elnätet. / <p>QC 20160829</p>

Skellefteå Kraft är Sveriges femte största elproducent och störst av de kommunägda kraftbolagen. Den främsta produktionen är koncentrerad i norra Sverige och den mesta energin produceras från vind- och vattenkraft. Sommaren 2017 invigde Skellefteå Kraft dess första storskaliga solcellsanläggning, Röjmyran. Solcellsanläggningen har en installerad effekt på 178,2 kW och består av 540 moduler fördelade på fastighetstaket i tre riktningar. Modulerna är seriekopplade om 31 strängar där varje sträng är kopplad till en strängoptimerare som i sin tur lagrar produktionsdata. På södra taket sitter en referenscell som mäter och lagrar globalinstrålningsdata, modultemperatur och omgivningstemperatur. Denna referenscell är av samma teknik som solcellsmodulerna, således ska parametrarna som uppmäts motsvara samma värden som solcellsmodulerna känner av. Fastigheten är ett så kallat industrihotell, och ägs av Skellefteå Industrihus. Anläggningen är kopplad till elnätet och idag säljs all överskottsproduktion till elnätet. Skellefteå Kraft ville ha hjälp med att dimensionera ett batterilager till Röjmyran och vidare utvärdera elproduktionen som varit sedan solcellsanläggningens driftstart, juli 2017. Arbetet med batteridimensioneringen syftade till att undersöka de ekonomiska konsekvenserna som en implementering av ett batterilager i systemet skulle medföra i jämförelse med dagens situation utan batterilager. Batterilagret dimensionerades med hjälp av ett eget konstruerat Excelverktyg där verktyget jämförde den ekonomiska nyttan av tre olika batteritillämpningar. Ena tillämpningen som undersöktes var demand shift, som betyder att batteriet lagrar överskottsenergi för senare användning när behovet uppkommer. På så sätt kan självförsörjningen i fastigheten öka och mindre el behöver således köpas från elnätet. Den andra tillämpningen var trading, som betyder att batteriet laddar upp från elnätet under tidpunkter som elpriserna är låga, och laddar ur under tidpunkter där priserna är höga. Den tredje tillämpningen som undersöktes var peak shaving, som betyder att batteriet laddas upp under natten för att sedan ladda ur när effekten från elnätet uppgår till ett förutbestämt maxvärde. På så sätt minskar effekttopparna och således utgifterna. Arbetet avgränsades till att undersöka nyttan utifrån fastighetsägarens synvinkel då det främsta syftet för Skellefteå Kraft är att öka kunskaper och erfarenhet med batterilager inför kommande projekt. I dimensioneringen undersöktes olika batteritekniker från tre olika fabrikat, med varierande egenskaper och kostnader. Resultatet visade att det var ett nickelmetallhydridbatteri från Nilar, med en kapacitet på 32,4 kWh lagringskapacitet, som gav det högsta nuvärdet. Vidare utvärderades produktionen från två perspektiv, dels genom att undersöka hur strängarna producerat under de månaderna som anläggningen varit i drift och dels genom att beräkna den teoretiska produktionen utifrån globalinstrålningen som varit i anläggningen och jämföra med den verkliga produktionen. Resultatet från strängutvärderingen visade att produktionen under juli och augusti varierade relativt mycket mellan strängarna. Under september och oktober producerade anläggningen likvärdigt i respektive riktning och under november föll snön, vilket ledde till nollproduktion till mitten av april då snön försvann. Att strängproduktionen varierade relativt mycket under juli och augusti kan bero på att anläggningen precis hade sats i drift, vilket kan ha gett upphov till små driftstopp och omstarter av systemet. Vidare undersöktes huruvida anläggningen producerat enligt vad den teoretiskt sett borde ha gjort, med hänsyn till globalinstrålningen som varit i anläggningen. Det var tyvärr bara möjligt att exportera globalinstrålningsdata för 30 dagar bakåt i tiden, vilket ledde till en avgränsad tid för utvärderingen. Referenscellen var placerad på södra takhalvan, vilket avgränsade utredningen till att bara undersöka hur modulerna på södra taket producerat. Resultatet visade att många större fel inträffat under dessa 30 dagar. Uppdateringar av växelriktaren, filtermontage, säkringar som utlöstes och effektreducering var anledningar till de stora förlusterna som uppträdde under de flesta dagar. Detta ledde till att bara två dagar, av 30 dagar, var jämförbara i syfte att identifiera små förluster. Förlusterna förväntades uppgå till 1,5 % på grund av solsträngsoptimerarens verkningsgrad på 98,5 %, men förlusterna uppgick till 2,9 respektive 2,4 %. Detta behöver inte vara något anmärkningsvärt då modultemperaturen påverkar produktionen relativt mycket. För att i framtiden kunna verifiera hela anläggningens produktion, är en rekommendation att även implementera referensceller i modulernas övriga två riktningar.

I detta examensarbete utvecklas ett solcellsstativ i trämaterial. Ett idékoncept fanns som grund för hur stativet skulle kunna utformas. Detta har vidareutvecklats, till färdigt system anpassat för tillverkning. Resultatet blev ett fackverksstativ i trä bestående av vinklade halva oktaeder i rad. Trädetaljerna binds samman med knutpunkter i formsprutad plast, som med klämkraft håller fast trädetaljerna. Knutpunkterna är konstruerade för att minimera åverkan på träet samt motverka röta. Systemet är verifierat både genom beräkning, simulering och jämförelse med liknande konstruktioner. Materilavalet är gjort med systematik enligt Ashby, Material Selection in Mechanical Design. Tillverknings – och monteringsunderlad utarbetade och jämförelser med andra tillgängliga stativ är utförda. Slutsatsen är att detta stativ kommer att fungera i verkligheten och det bör vidareutvecklas. Stativet klarar av alla fastställda hållfasthetskrav, och är dessutom bättre än alla jämförda metallstativ när miljöaspekter jämförs. / In this thesis an open field solar power mounting system in untreated wood is designed. A draft was available as basis for how the mounting system could be designed. This has been developed to a complete system adapted for manufacturing. The result is a wooden space grid structure made of angular half octahedrons in line. The wooden details are connected with joints in injection moulded plastics. The joints are designed to minimize machining to the wood and prevent decay. The system is verified by both calculation, simulation, and by finding similar structures. Material selection was made by methods according to Ashby, Material Selection in Mechanical Design. Blueprints for both manufacturing and assembly were developed. A comparison with other similar racking systems was also made. The conclusion of this thesis is that the developed mounting system would work in reality and should be further developed. This rack is better than all compared metal racks when environmental aspects are compared.

Det blir allt vanligare att enskilda hushåll installerar solpaneler för att generera egen el. För att undersöka hur enfasanslutna solpaneler påverkar spänningen i nätet startades ett större projekt som sedan delades upp i flera delar. Den del som undersökts i denna rapport behandlar främst obalans (osymmetri) i spänningens faser. Syftet med projektet var bland annat att avgöra om anslutning av solpaneler utgör ett problem för nätet, vilka möjliga åtgärder som kunde hittas, samt om det kan komma att krävas nya regler och lagar i framtiden för att reglera anslutningen av solpaneler eller annan distribuerad generering.  Målet med denna undersökning var att med hjälp av nätdata för två typer av nät i norra Sverige, samt beräkningar och simuleringar i Matlab, undersöka och jämföra hur spänningen påverkades vid anslutning av solpaneler antingen till samma fas, slumpmässig anslutning av solpaneler över faserna, eller koordinerad anslutning med solpanelerna jämnt fördelade över faserna.  De flesta simuleringar gav det förväntade resultatet. Spänningen påverkades mer ju fler solpaneler som anslöts till nätet. Vissa fall av de slumpmässiga anslutningarna skulle kunna leda till väldigt stor obalans, men efter bedömning av de mer sannolika fallen (inom 10:e och 90:e percentilerna) sänktes dessa värden betydligt.  Efter ytterligare tolkning av resultat bedömdes näten vara starka nog att klara anslutning av solpaneler bra även när flera paneler ansluts i nätet. Den spänningsändring som varje kund märkte av, bestämdes främst av hur övriga närliggande kunder hade anslutit sina solpaneler. Genom att koordinera anslutningen och fördela solpanelerna jämnt över faserna, kunde spänningsändringarna (både höjningar och sänkningar) styras så de avvek mindre från ursprungsvärdet.  Det finns många områden som kräver vidare forskning, och det större projektet kommer fortsätta även efter att arbetet med denna rapport har avslutats. Det finns därför många frågeställningar som ännu är obesvarade. / It is becoming increasingly common for individual households to install solar panels to generate their own electricity. To investigate how single-phased solar panels affect the voltage in the network a large project was started, which was then divided into several parts. The part examined in this report deals primarily with voltage imbalance. The purpose of this project was to determine if connection of solar panels could become a network problem, what possible countermeasures could be found, and whether new rules and laws might be required in the future to regulate the connection of solar power or other distributed generation. The aim of this survey was to use the network data for two types of networks in northern Sweden, along with calculations and simulations in Matlab, to investigate and compare how the voltage was affected when connecting solar panels either to the same phase, random connection of solar panels over the phases, or coordinated connection with the solar panels distributed evenly over the phases. Most simulations gave the expected result. The more solar panels connected to the network, the more the voltage was affected. Certain cases of random connections lead to very high voltage imbalances, but after assessing the more likely cases (within the 10th and 90th percentiles), these values ​​were significantly lowered. After further interpretation of results, the networks were assessed to be strong enough to manage the connection of solar panels well, even with multiple panels connected to the network. The voltage change that each customer noticed was primarily decided by how the other nearby customers had connected their solar panels. By coordinating the connection and distributing the solar panels evenly across the phases, voltage changes (both increases and decreases) could be controlled so that they differed less from the original value. There are many areas that require further research, and the larger project will continue even after the work on this report has been completed. Therefore, there are still many questions left unanswered.

I detta examensarbete i energiteknik har en litteraturstudie om de vanligaste energisystemen i Sverige och en webbundersökning gjorts där 550 husägare i Järfälla kommun erbjudits att delta. I undersökningen ställdes 11 frågor om deras nuvarande energisystem och ifall de var benägna att investera i solkraft. Av de 550 tillfrågade valde 78 att delta i undersökningen vilket motsvarar 14% svarsfrekvens. Det utreddes även om de vanligaste anledningarna varför fler husägare inte investerat i solkraft. De anledningarna var främst av ekonomiska skäl och att deras hus inte var lämpat för solkraft på grund av husets läge och takkonstruktion. Utvecklingen av solkraft går i rask takt och med en ny skattereduktion för grön teknik förutser författaren att takten ökar de kommande åren, speciellt då elbilsmarknaden förväntas växa enormt och intresset för laddstationer i samband med detta. Utvecklingen av förnybara energisystem går också i rask takt, värmepumpar som ses som förnybar har ökat från 754 000 år 2009 till 1 227 000 år 2016. Undersökningen bekräftade utvecklingen, från undersökningen hade 43 deltagare installerat en luftvärmepump och 30 deltagare installerat bergvärme. 13 deltagare hade installerat solel och den vanligaste anledningen varför var att öka självständigheten och minska behovet av att köpa el, även att minska klimatpåverkan. De statliga bidragen har spelat stor roll i deras villighet att installera solel. De vanligaste anledningar varför fler inte installerat solel var de långa återbetalningstiderna och den begränsade lagringsfunktionen. Deltagarna med en elpanna installerad i fastigheten var mest benägen till att investera i förnybar energi genom värmepump och solel.

This degree project aims to investigate whether it is possible to establish photovoltaic (PV) systems inexisting Swedish wind farms from a production and permit perspective. The degree project examinesthe conditions for the establishment of PV systems in three wind farms owned by Eolus Vind AB. The results show the importance of investigating the prerequisites of the location to find the rightproject site for PV power plants. In addition, the results show that Swedish laws do not oppose PVpower plants being built in wind farms. The production calculations also show that a more evenelectricity power production is achieved when PV systems are installed on open areas in the windfarms, but that the proportion of installed power will be limited by the connection points within eachwind farm. The conclusion is that wind farms are suitable with a combination of solar and wind power, but theconnection point will be a major factor in the amount of installed solar power that can be added to theproject areas.

This thesis evaluates the energy system effects off co-localizing solar photovoltaics (PV)  production with a filling station for compressed vehicle gas. A MATLAB model was constructed based on gas and electricity consumption data from three actual filling stations for vehicle gas in Sweden. The model was used to simulate how the introduction of a PV  and PVB (photovoltaic battery) system would affect the amount of electricity bought from  and sold to the grid as well as the economic implications connected to this. The results show that a self-consumption of 42 % can be reach already without available energy  storage for an installed power of PV panels matching the power of the gas compressor. A battery storage with capacity corresponding to one hour of electricity generation doubles the self-consumption. The increased self-sufficiency has the potential to decrease the strain on the electricity grid, depending on spatial and temporal factors. The simplistic economic model in this project shows that the return of investment is just over 15 years for a PV system, and less than 21 years for a small battery storage with capacity to store less than one hour of electricity production, however, this should be examined in greater detail if the system is to be implemented.  Since transport has an important societal function, the access to fuel is key from an energy  security point of view. Filling stations require access to electricity to operate, meaning fuel can’t be obtained in case of an interruption. Therefore, the possibility of self-sufficiency during the summer months (May through September) through the added PVB system was evaluated, resulting in enough electric energy to supply 31 % of the current fuel volume supplied yearly at normal conditions. This corresponds to 145 tons of vehicle gas, which could power a private car around 3 220 000 kilometers. The connection between the electricity and transport sectors could be furthered integrated by installing the proposed system which turns the filling station into a prosumer, ideally with some opportunity of self-sufficiency if needed. The modelled filling station handles gaseous fuel, however the conceptual design applies also to liquid fuels. To cover an even larger portion of the fleet, charging of electric vehicles at the filling station could also be examined.