Enligt den aktuella studien finns möjligheten att byta ut de befintliga 22 kW ladd-stolparna till 50 kW stolpar för att förkorta tiden det tar för bilarna att ladda fullt. Resultatet av detta skulle bli en effektökning på 55 % från 276 kW till 500 kW.
5.3
Miljöpåverkan
Eftersom elen som kommer att försörja ladd-stationen med förnybara och miljövänliga energikällor som är solceller och vindkraft, kommer utsläppen att vara lika med noll under drifttiden. Däremot är tillverkningen och återvinningen av vindkraft och solceller energikrävande, vilket i sin tur orsakar till koldioxidutsläpp som påverkar klimatet negativt. Svensk Solenergi publicerade år 2018 en rapport där just klimatavtryck för solceller i Sverige undersöktes. Rapporten lyfte fram att flertalet av Sveriges solmoduler har annan bakgrund än Kina, tex Vietnam och Sydkorea, där elen har högre andel icke-fossilt producerad el. Alltså många tillverkningsenheter för solmoduler har själva sådana installerade på taket. Det presenterade resultatet visar att klimatpåverkan från installerade solmoduler i Sverige under hela sina livscykeln med livslängd mellan 20–30 år troligen ligger under 20 gram per producerad kWh. Denna mängd av koldioxidutsläpp omfattar utsläppen från solpanelernas långa vägen genom tillverkningen och transport till installation och sedan återvinningen (solkraftsverige, 2021).
Naturskyddsföreningen har gjort en rapport där man påstår att vindkraften är en väldig bra energikälla jämfört kolkraft och gasverk. Räknat på en livslängd på 20–25 år för ett vindkraftverk kommer miljöpåverkan att ligga runt 12 gram koldioxid per producerad kWh. Detta utsläpp orsakas av tillverkningen, uppbyggnaden och nedmonteringen av ett vindkraftverk. En anledning till att siffran är så låg att det är möjligt att återvinna vindkraftverket i slutet av dess livstid, Vestas hävdar att deras vindkraftverk går att återvinna till 85 % (Naturskyddsföreningen, u. å).
Enligt J. Tonde har Mälarenergi tecknat elhandel vattenkraftavtal på alla sina ladd-områden i Västerås inklusive Rocklunda ladd-station, då Mälarenergi anser att elen från vattenkraft är den renaste källan, därför att vattenverken redan finns och de är 41.st runtom i landet men detta kan diskuteras till fördärv såklart. Tonde belyser att vattenkraft släpper ut 24
gram/kWh koldioxid (Personlig kommunikation, 5 maj 2021). Att nuvarande ladd-station försörjas med el från vattenkraft, kommer vi således att jämföra koldioxidutsläppen från vattenkraft och från eventuellt installerade sol och vind-anläggningar i tabellen nedan. Miljöpåverkan av koldioxidutsläpp visar att med installation av vindkraft och solceller minskas utsläppen av koldioxid med 1547–1063,8= 483,2 ton/år, dvs utsläppen reduceras med 31,2 %.
Tabell 9 Koldioxidutsläpp
solceller Vindkraft Vattenkraft Totalt utsläpp från solceller Totalt utsläpp från vindkraft Totalt utsläpp från båda solceller och vindkraft Utsläpp nu från vattenkraft
[g/kWh]
[Kg/år]
20 12 24 735 328,8 1063,8 1 5475.4
Ekonomi
5.4.1
Solcellsanläggning
Resultatet av att räkna ut produktionskostnad med hjälp av beräkningsprogram LCOE visas nedan i figur 17. Alla antagande indata samlades in under bilaga 3 för att visa en bättre uppfattning om beräknad produktionskostnad av solcellsanläggningen.
Figur 18 Beräknad produktionskostnad (LCOE) och lönsamhet
ROT-avdrag gäller bara för 5 år gamla hus. Endast privatpersoner kan ansöka om ROT vid installation av solceller. Observera att huset behöver vara äldre än fem år för att kunden ska kunna få ROT-avdrag. Det går inte att få ROT-avdrag för solceller på taket om privatpersoner bor i lägenhet (Energimyndigheten). Således tas inte hänsyn till ROT-avdrag i detta projekt för att anläggningen tillhör ett företag. Nedan visas några diagram för hur intäkter och kostnader ser ut med, utan investeringsstöd och ROT-avdrag.
Beräknad produktionskostnad (LCOE)
Värde EnhetUtan ROT-avdrag eller investeringsstöd 0,941 kr/kWh
Med ROT-avdrag 0,881 kr/kWh
Med investeringsstöd 0,874 kr/kWh
Beräknad lönsamhet
Endast heltal år beräk nas för återbetalningstiden.
De fak torer som har störst inverk an på lönsamheten är investeringsk ostnad, k alk ylränta, andel egenanvänd el och värdet av egenanvänd respek tive såld el, där speciellt sk attereduk tionen har en stor betydelse.
Utan ROT-avdrag och investeringsstöd, med eventuell sk attereduk tion
Nuvärde 243 133 kr
Diskonterad återbetalningstid 12 år
Internränta (IRR) 10,5% %
Med ROT-avdrag och eventuell sk attereduk tion
Nuvärde 276 496 kr
Diskonterad återbetalningstid 10 år
Internränta (IRR) 11,8% %
Med investeringsstöd och eventuell sk attereduk tion
Nuvärde 280 203 kr
Diskonterad återbetalningstid 10 år
Figur 19 Intäkter av solcellsanläggningen
Figur 20 Ackumulerat nuvärde med investeringsstöd. Investeringsstöd beviljades till 10% (Energimyndigheten, 2021)
Figur 21 Kostnader med investeringsstöd. Investeringsstöd beviljades till 10% (Energimyndigheten, 2021)
5.4.2
Vindkraftverk
Ekonomin för vindkraft går att se i Excel diagrammet nedan.
Figur 24 Diagram över kostnader samt uppskattade inkomster för vindkraftverk
6
DISKUSSION
6.1
Metod
Litteraturstudien har utförts med hänsyn till datumet på källor så att fakta om ämnet ska vara så ny som möjligt, därför att laddningsinfrastruktur är väldigt aktuellt ämnet. Källorna som användes till litteraturstudien är pålitliga, eftersom de publicerades ut i trovärdiga webbsidor såsom Energimyndigheten, ABB, och Power Circle.
För att kunna beräkna sammanlagd elproduktion per dag från solcellsanläggningen och vindkraftsanläggningen gjordes uppskattning på elproduktion i snitt per dag, särskilt elen som fås av vindkraftsanläggningen, därför att mjukvaran Windpro inte har egenskaper att ge en detaljerad elproduktion per dag, dvs i timsteg, vilket är egentligen svaghet med denna mjukvara eller kanske det är väldigt svårt att uppskatta elproduktionen p.g.a. den stora variation på vindstyrkan från en dag till en annan dag som beror på årstider och molnighet. Dessutom varieras energikällorna ganska mycket beroende på andel sol och vind som fås per dag till att sätta i gång sol och vinds-anläggningar.
För att kunna få reda på uppskattad elanvändning för ladd-stationen i nuläget, fick vi ett diagram som visar statistik på energiuttaget per dag under åren 2019–2021. Det som var svaghet med beräkningen vad gäller elanvändningen var att en detaljerad Excel-fil med
0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 400,000 0 5 10 15 20 Kron o r Tid [År]
Ekonomin för vindkraft
Kostnader Utifrån tid (år) Inkomster Utifrån tid (år)
timbaserade mätningar fattades. I stället lästes av diagrammet 10 värden av varje månad under åren 2019–2021 sedan beräknades elanvändningen i snitt per dag genom att dela summan med 10 för varje månad under 2 år, sedan delades summan av elproduktionen i snitt per dag med 2, eftersom statistiken visar uppmätta data under två år.
PVsyst är nuförtiden en av de mest använda mjukvaror för att dimensionera en solcellsanläggning. Programmets uppmätta meteorologiska data är baserad på Metronom- databas, NASA-databas, PVGIS-databas och Solcast TMY-databas när det gäller beräkning av solinstrålning. PVsyst inkluderar väldigt många parametrar för att kunna simulera ett PV system så nära verkligheten som möjligt. Bland dessa parametrar kan väljas orientering på solcellsmoduler, omväxlarens egenskaper, och eventuella skuggningar som kan påverka elproduktionen.
Eftersom vi ville använda ett litet vindkraftverk var de mycket svårare att hitta källor till de beräkningar vi behövde göra, speciellt ekonomiberäkningar, därför att de flesta kalkyler för vindkraft är baserade på mycket större vindkraftverk.
Beräkningar på produktionskostnad för solceller är baserad på många antagande som tillexempel investeringsstöd och investeringskostnad för solcellsanläggning. Beroende på hur bra antagande görs kan produktionskostnaden (LCOE) varierar. Men vissa indata är korrekta såsom investeringsstöd till företag som blev beviljat till 10% av staten och hämtades från trovärdiga källor som energimyndigheten.
6.2
Resultat
Batterilagret kommer nästan aldrig att vara tomt då det laddas upp av båda solceller och vindkraft i tanken med energiförbrukningen. Under resultatet nämndes att beräknad energi som överförs till batterilagret kommer endast från solceller, därför att det inte finns möjlighet i PVsyst att integrera batterilagret för att ladda med ytterligare ett system, dvs vindkraft. Således finns det möjlighet att ladda batterilagret även från överskott el från vindkraft. Enligt rapporten från simuleringen i PVsyst i bilaga 1 sid.9 kommer 52,5% producerad el från solceller gå till direktanvändning medan 47,5% kommer att sparas i batterilagret för att sedan användas när solceller producerar inget under en period då solen inte skiner under dagen. Med direktanvändning menas energi som används till att ladda samt elöverskott som matas till elnätet då solen skiner.
Resultatet visade att kombinationen av ett integrerat system som består av solceller, vindkraft och batterilager är en nästan perfekt lösning för att täcka det dagliga energibehovet utan att behöva dra el från nätet, därför att solcellssystemet ställer upp när vindkraft producerar mindre och samma med vindkraft, samtidigt laddas batterilagret upp från elöverskott från båda anläggningar.
Simuleringen visade att under månaderna mellan mars och september produceras mest elektricitet från solceller, då solen skiner mest. Enligt SMHI (2021) ökar solstrålningsintensiteten för varje år vilket även kan bidra till att solcellsmodulernas produktion ökar och solcellssystemet kan ge en ännu bättre inverkan på energisystemet. Däremot modulverkningsgraden minskar i samband med att solcellsmodulen åldras och kan i stället göra vinsten av den ökade instrålningsintensiteten i framtiden obetydlig.
6.3
Socialaspekter
Med den ökade förståelse för växthusgaser och dess negativa påverkan på vår planet har intresset för förnybarenergi ökat de senaste åren. Detta har även påverkat elbilar som idag oftast ses som något positivt och ett miljövänligare alternativ till de traditionella bränslebilarna. Denna syn delar även EU och Riksdagen i Sverige som belönar förare som väljer ett miljövänligare alternativ på vägarna. Detta gör att privatpersoner snart kommer kunna göra en ekonomisk vinst med tanke på den billiga laddningen, framför allt om laddningen sker hemma. Med förslagen i denna rapport angående solceller och vindkraft blir skillnaden mellan eldrivna och bränsledrivna fordon ännu lite större. Detta eftersom elektriciteten blir ännu miljövänligare när vind och sol utnyttjas till energi som driver elbilarna.
Men det finns en motsida till vindkraftverk och solceller som hävdar att det inte är någon vacker syn för ögat och även att vindkraftverk låter lite mycket. Även fast det finns en viss poäng i detta men vi tycker att det positiva effekterna väger tyngre än de negativa. Sedan visar ljudutbredningen att ljudspåverkan från vindkraftverket har väldigt lite påverkan på omgivningen. Med just detta vindkraftverk visade de sig att ljudet var någon decibel för hög för de närmaste husen, så för att följa naturvårdsverkets riktlinjer skulle det behövas en annat vindkraftverk för denna plats. Eftersom de övertider gränsen med så lite bör det inte vara omöjligt att hitta en annat 25 kW vindkraftverk med lägre ljudutbredning. Det finns även en studie från SVT som visar att kvalitén utav sömnen påverkas negativt, det som försämrades i kvalitén var drömsömnen som både förkortades och fördröjdes (SVT, 2021).
6.4
Ekonomi
Ekonomin för detta projekt ser bra ut med tanke på det statliga stödet för solceller och vindkraft som ska tänka mellan skillnaden mellan kostnader och utgifter. Så utifrån de kommer förnybarenergi vara en effektiv energikälla att satsa på så länge Riksdagens syn på de förändras. Värt att tänka på är att inköpspriset för solceller och vindkraft är ganska dyrt vilket leder till att det tar många år innan intäkterna blir större än konstaderna. Tiden det tar att börja gå med vinst är för vindkraften ungefär 13 år och ungefär samma för solceller baserat på alla intäkter och utgifter under den tekniska livstiden. En annan ekonomisk aspekt att diskutera i projektet är vinsten på att integrera ett batterilager intill ladd-stationen. Batterilagret laddas upp utan krav på större effekt från nätet då priserna är låga. Samtidigt
inte är tillräckligt och elpriset är högt. Denna metod är ekonomiskt fördelaktigt för ägaren av snabbladdaren, därför att kostnaden minskas för nätanslutningen samt driftkostnaden för hela ladd-stationen. Metoden kommer att bli mer intressant när priset på batterier sjunker eller ännu högre effekt till laddning krävs.
7
SLUTSATSER
Elbilar ökar i samhället vilket sätter stor press laddningsinfrastrukturen i samhället och där av också på Mälarenergis ladd-station vid Rocklunda. För att möta framtidens behov krävs uppgraderingar, då är de bra att utnyttja redan befintliga ladd-stationer och försöka förbättra dessa. Då finns det flera alternativ som vi har tittat på för Rocklundas ladd-station, bland annat förnybarenergi som kan försörja ladd-stationen, samt utbyte utav ladd-stolpar till 50 kW i stället för 22 kW för att förkorta laddningstiden till de som kör med stora sträckor.
Slutsatsen som kan dras efter att vi har undersökt solceller och vindkraft är att produktionsmässigt ligger det på ungefär samma nivå utifrån simuleringen som gjorts. Det har även visats att dessa två energikällor kompletterar varandra ganska bra för att få en jämn elproduktion genom ett år. Men det finns påverkan på närområdet och framför allt ljudutbredningen som skapas av vindkraft. Detta problem gör de svårt att rekommendera just denna typ av vindkraftverk utan om vindkraft ska utnyttjas på denna plats bör en annan typ av vindkraft med en lägre ljudnivå användas eller öka höjden på vindkraft som simulerades i WindPRO. Eventuellt att satsningen enbart går till solcellerna för att slippa debatten kring vindkraftverk och då istället investerar mer i solcellerna för att få ut en liknade effekt. Ett annat alternativ är att skifta till vertikala vindkraftverk som inte har samma ljudnivå. Eventuellt att höjden på vindkraftverket ökar för att ljudet vid marknivå minskar.
Laddningstiden för batterilagret vid 80% laddning från endast solceller under en solig dag kommer att vara 7,6 timmar enligt simuleringen i PVsyst, men om effekten från vindkraft räknas med laddningseffekt då kommer laddningstiden att minskas till 4,6 timmar vid maxproduktion från solceller och vindkraft. Alltså ju lägre tiden det tar för att ladda batterilagret desto större möjligheten att få högre effekt från batterilagret för att ladda elbilarna snabbt vid behov.
En annan slutsats är att ladd-stolparna skulle behövas uppgraderas från 22 kW för att minska tiden som krävs för att ladda elbilen. En bil som laddas med 22 kW kräver ungefär 2 timmar att bli fulladdad medan en bil som laddas med 50 kW endast kräver 50 minuter. Detta skulle dock öka effektkraven på ladd-station men det är de värt för en sådan förbättring för att underlätta för elbilarsägare att fortsätta köra miljövänligt samt att andra väljer köra elbilar.
8
FÖRSLAGS TILL FORTSATT ARBETE
I samband med arbetet observerades att det skulle bli en ännu bättre lösning till ladd-stationer om ett automatiserat system installeras för att kontrollera samspelet mellan producerad energi med ett integrerat batterilager och energibehovet. Detta system kan innehålla tillexempel PLC och en applikation för att kontrollera signaler mellan solceller, vindkraft, batterilager och ladd- station och även elbilarna därmed effektivisera effektuttag samt energiförbrukningen.
Om detta projekt ska fortsätta skulle det vara bra om det finns vindkraftverk som skulle passa in bättre vid denna plats. Även se över vad invånarna i närområdet tycker om förslaget genom att delta i en enkät, så det inte uppstår någon onödig debatt kring vindkraftverket. För att på bästa sätt få med sig de som bor nära bör ett något mindre tystare vindkraftverk ses över. Eventuellt kan det ses över hur en ökning av solceller skulle kunna kompensera bort användningen av vindkraft.
REFERENSER
ABB. (2021). Fakta om laddning av elbilar och ladd-stationer. https://new.abb.com/ev- charging/sv/fakta-elbil (hämtad 2021-04-18)
ABB. (2021). ABB och Amazon Web Services styr fordonsflottor mot en helt eldriven framtid. https://new.abb.com/news/sv/detail/76226/abb-och-amazon-web-services-styr-fordonsflottor- mot-en-helt-eldriven-framtid (hämtad 2021-04-15)
Carrillo, Montano, Cidras, & Diaz-Dorado. (2012). Review of power curve modelling for wind turbine. University of Viego, 574-574, DOI: 10.1016/j.rser.2013.01.012.
Cleverdal & Nyberg. (2019). Laddningsinfrastruktur för laddbilar. (Examensarbet,2018:06). Västerås: Mälardalens högskola Eskilstuna Västerås.
Energimynbdigheten. (2019). Olika typer av solceller. Hämtad 2021-04-19 från
https://www.energimyndigheten.se/fornybart/solelportalen/lar-dig-mer-om-solceller/olika- typer-av-solceller/
Energimyndigheten. (2021). Stöd som du kan få vid investering. Hämtad 2021-05-18 från https://www.energimyndigheten.se/fornybart/solelportalen/vanliga-fragor-och-svar-om- investeringsstodet/
Elbilstatistik. (2021). Elbilstatistik. https://www.elbilsstatistik.se/elbilsstatistik (hämtad 2021- 04-16)
Klimatfakta. (2019). Vindkraft. Hämtad 2021-05-11 från https://www.klimatfakta.info/doku.php?id=vindkraft
Konsumenternas. (2020). Så kommer elen hem till dig. Hämtad 2021-04-23 från https://www.energimarknadsbyran.se/el/elmarknaden/elnatet/elens-vag/
Mälarenegi. (UÅ). Så fungerar elnätet. Hämtad 2021-04-22 från https://www.malarenergi.se/kunskapsbanken/el/sa-fungerar-elnatet/
Mälarenergi. (2019). Northvolt och Mälarenergi i samarbete kring batterilager.
https://blogg.malarenergi.se/malarenergi-och-northvolt-batterilager/ (hämtad 2021-04-16) Naturskyddsföreningen. (u. å). Vanligas frågor om vindkraft. Hämtad 2021-05-18 från https://www.naturskyddsforeningen.se/vad-vi-gor/klimat/fragor-om-vindkraft Naturvårdsverket. (2021). Transporterna och miljön.
https://www.naturvardsverket.se/Miljoarbete-i-samhallet/Miljoarbete-i-Sverige/Uppdelat-efter- omrade/Transporter-och-trafik/ (hämtad 2021-04-15)
Naturvårdsverket. (2020). Buller från vindkraft. Hämtad 2021-05-10 från
Power Circle. (2020). Batterilager i framtidens energisystem. https://powercircle.org/wp- content/uploads/2020/11/Batterilager_i_framtidens_elsystem_SamspEL.pdf (hämtad 2021- 04-18)
Power Circle. (2020). 2020 ett rekordår för både tunga och lätta laddbara fordon.
https://press.powercircle.org/posts/pressreleases/2020-ett-rekordar-for-bade-tunga-och-latta- la (hämtad 2021-04-15)
Power Circle. (2020). Smart laddning på Gotland. https://powercircle.org/smart-laddning- gotland.pdf (hämtad 2021-04-17)
Svt. (2021). Ny studie: ljudet från vindkraftverk påverkar sömnen negativt. Hämtad 2021-05- 11 från https://www.svt.se/nyheter/lokalt/dalarna/ljudet-fran-vindkraftverk-paverkar-
dromsomnen-och-hur-utvilad-man-kanner-sig
Solid wind power (u. å). SWP-25 KW. Hämtad 2021-04-09 från https://www.solid- group.dk/en/solid-wind-power/wind-turbines/swp-25kw/
Savebysolar. (2018). Hur fungerar solceller? Hämtad 2021-04-19 från https://savebysolar.se/hur-fungerar-solceller/
Svenskvindenergi. (u. å). Frågor om vindkraft och svar från oss. Hämtad 2021-05-11 från https://svenskvindenergi.org/vindkraft/fragor-och-svar-om-vindkraft#_Toc486413096 Svea solar. (2021). Svea solar typ av solpanel. https://sveasolar.com/se/solcellskalkylator/ (hämtad 2021-04-16)
Solkraftsverige. (2021). Är solpaneler klimatvänliga?. Hämtad 2012-05-12 från https://www.solkraftsverige.se/solpaneler-klimatvanliga/
Tonde, Johan; Ansvarig på Rocklunda laddstation, Mälarenergi elnät. 2021. Intervju 5 maj. Viaspar. (UÅ). Elbilar- hur ser framtiden ut. Hämtad 2021-05-04 från
https://www.viaspar.se/web/nyheter/elbilar-hur-ser-framtiden-ut-
Västra götalandsregionen. (2017). Energi och teknik. Hämtad 2021-04-21 från
https://www.vgregion.se/regional-utveckling/verksamhetsomraden/miljo/power-vast/fakta-om- vindkraft/energi--teknik/?vgrform=1
Windexchanger. (U.Å). Small wind guidebook. Hämtad 2021-04-22 från https://windexchange.energy.gov/small-wind-guidebook#practical