There are a number of factors that influence both the physical and the economical performance of a photovoltaic solar energy (PV) installation. The aim of this project was to develop a simulation and optimization model with which these factors could be analyzed and the PV installation optimized. By supplying the model with meteorological data, electricity consumption data and available building surfaces the model finds the optimum PV installation. The output consists of both physical and economical performance as well as information on how to distribute and install the PV modules on the available building surfaces. The model was validated using annual and hourly measurement data from Swedish PV installations. The validation shows that the model is a reliable tool for simulating the electricity generation from a PV system. In the second part of the project the model was used to evaluate the PV potential at two different hospitals and one health care center within the Uppsala County, Sweden. The model was also used to study the effect of different house orientations on the PV potential in Swedish neighborhoods. The physical and economical PV potentials are high for the hospitals and the health carecenter. This is mainly due to a high electricity demand but also due to a good match between the load profile and the PV electricity generation profile. The study on different neighborhoods shows that for gable roof buildings it might be more favorable to plan the houses so that the roofs face east-west rather than north-south. / Det är många faktorer som påverkar de fysikaliska och ekonomiska resultaten av en planerad solcellsinstallation. Syftet med det här projektet var att utveckla en simulerings- och optimeringsmodell med vars hjälp det skulle gå att analysera dessa frågor och hitta det bästa installationsalternativet i varje enskilt fall. Modellen som togs fram i detta projekt kan både studera ett givet installationsalternativ och räkna ut den mest optimala installationen utifrån de av användaren specificerade målen och begränsningarna. För att kunna göra detta behöver modellen förses med meteorologiska data för den aktuella platsen, elkonsumtionsdata från det aktuella objektet samt mått och orienteringar för de tillgängliga byggnadsytorna. Dessutom behöver användaren ange vissa ekonomiska parametrar såsom exempelvis avbetalningstid, ränta och aktuellt solcellspris. Resultatet från modellen består av både fysikaliska och ekonomiska resultat, exempelvis timvis nettoflöde av elektricitet, avbetalningstid och genomsnittligt elpris från solcellssystemet. I optimeringsresultatet redovisas hur solcellerna bör fördelas och installeras på de olika byggnadsytorna för att ge bäst resultat enligt målspecifikationen. För att validera modellen jämfördes dess simuleringsresultat med årliga och timvisa mätvärden från svenska solcellsanläggningar. Dessutom jämfördes modellens resultat med motsvarande resultat från andra simuleringsverktyg för solceller. Valideringsresultaten visar att modellen är ett pålitligt verktyg för att simulera elgenereringen från solcellsystem med olika moduler, växelriktare och installationssätt. Som ett delresultat vid modellutvecklingen simulerades ett stort antal olika solcellssystempå platta och svagt lutande tak. Utifrån dessa simuleringar utformades ett antal tumregler för hur uppvinklade moduler på platta eller svagt lutande tak skall monteras. Tumreglerna visar vilket avstånd mellan modulraderna och vilken vinkel på modulerna som ger den högsta taktäckningsgarden (största installationen) vid olika övre gränser för de interna skuggningsförlusterna. I projektets andra del användes modellen för att utvärdera solcellspotentialen på Akademiska sjukhuset, Enköpings lasarett och Tierps vårdcentral. Resultaten som levererades till Landstinget i Uppsala län visar att både den tekniska och den ekonomiska solcellspotentialen är stor på dessa enheter. Huvudanledning till den höga potentialen är att elbehovet är väldigt stort på dessa enheter samt att solcellernas elgenereringsprofil stämmer mycket väl överens med när elbehovet är som störst. Modellen användes även för att studera hur olika byggnadsorienteringar påverkar solcellspotentialen i olika tänkbara svenska bostadsområden. De olika resultaten från dessa studier visar att det i många fall är bättre att orientera byggnader med sadeltak så att taken pekar i östlig och västlig riktning snarare än mot syd och nord. Därmed föreslås en översyn avde nu rådande rekommendationerna att optimera huvudorienteringarna av taken mod syd vid detaljplanering av stadsdelar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-202671 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Näsvall, David |
| Publisher | Uppsala universitet, Fasta tillståndets fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC ES, 1650-8300 ; 13027 |
Page generated in 0.0031 seconds