Solcellsintegration i fastigheter : Påverkan på nyproduktion och det lokala energisystemet

Solcellsintegration i fastigheter

- Påverkan på nyproduktion och det lokala energisystemet

———————————————————————–

Solar cell integration in urban districts

- Influence on new development and local energy systems

Höstterminen 2017

Författare:

Anton Sjögren

Handledare:

Lina La Fleur, Linköpings universitet

Mattias Nordström, Sweco Energuide

Examinator:

Klas Ekelöw

Linköpings universitet Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling SE-581 23 Linköping, Sverige Civilingenjör Energi Miljö Management | Energi- och Miljöteknik 013-28 10 00, www.liu.se Examensarbete, 30 hp | LIU-IEI-TEK-A–17/02982—SE

Sammanfattning

Världens energisystem är i förändring, där tekniker som nyttjar förnybar energi växer i snabb takt samtidigt som en stor del av energisystemet fortfarande är baserat på fossil energi. Sverige är inget undantag, där solcellsmarknaden vuxit betydligt de senaste fem åren och nationella målsättningar om 100 % förnybart elsystem 2040 påvisar ett betydande intresse för en omställning av energisystemet.

Sweco har fått ett flertal förfrågningar från kommuner gällande deras roll i att bidra till att aktivt driva utvecklingen för fler solceller i stadsmiljön. Med det som utgångspunkt ämnar examensarbetet undersöka hur solceller i högre grad än idag kan integreras i fastigheter och stadsdelar på ett så smidigt och teknikkompatibelt sätt som möjligt, samt vilken roll kommuner spelar i den utvecklingen. Även tekniska aspekter tas hänsyn till, såsom vilka krav som ställs på elnätet samt hur solcellsanläggningarna kan integreras med olika tekniker för ökad nytta av producerad solel.

Examensarbetets resultat togs fram genom en semistrukturerad intervjustudie med relevanta aktörer kopplade till arkitektur, stadsplanering, fastighetsägande, elnät samt andra intressenter relevanta för solcellsbranschen. Ansatsen med urvalet var att skapa ett så brett perspektiv på frågeställningarna som möjligt, där flera aktörer inom samma kategori intervjuades för att säkerställa resultatens relevans.

Studien påvisar att kommuner besitter ett betydande inflytande över förutsättningarna för implementering av solcellstekniken i stadsmiljön. Det kommunala planmonopolet möjliggör kommunal påverkan i plandokument, för att skapa lämpligt utformade, sammanhållna ytor för tekniker som nyttjar solenergi vid produktion av exempelvis elektricitet. Kommuner kan även efterfråga resonemang kring förnybar elproduktion i markanvisningstävlingar, men kan inte ställa krav på byggnadstekniska egenskaper eller vara teknikspecifik i egenskap av kommun. De kan däremot skriva civilrättsliga avtal med byggherrar eller ställa krav på egna bolag i egenskap av ägare, för att driva utvecklingen av solceller i stadsmiljön.

Utöver krav som kommuner kan ställa har de möjlighet att påverka bygglovsprocessen, genom främst förenkling eller borttagande av bygglovsplikten på solcellsanläggningar så länge de uppfyller vissa villkor. Det förutsätter att utformningen av förenklingen eller undantaget av bygglov bör vara sådan att krav på visuella och tekniska aspekter ändå håller tillräcklig nivå.

En hög egenanvändning av solelen som produceras är en betydande dimensionerande faktor för de som vill installera solceller på sina fastigheter, vilket kan leda till suboptimalt nyttjande av takyta. Trots att elnätet generellt bedöms ha tillräckligt god kapacitet för att hantera vidare utveckling av solcellsmarknaden är värdet på solel som går ut på koncessionspliktiga elnät lägre än den som används direkt, "innanför mätaren". Kommuner anses kunna agera politiskt för att driva förändring av skatteregelverk och andra relaterade kostnader, men intervjuade respondenter ser att tekniska lösningar såsom batterier är främsta svaret för ökad nytta av solel. Ingen teknik för att öka nyttan med solel som undersökts i det här examensarbetet, exempelvis batterilager, laststyrningsåtgärder eller icke-koncessionspliktiga elnät, har konsekvent ansetts vara lönsam i dagsläget. Vissa aktörer väljer ändå att implementera några av de undersökta lösningarna, för att skaffa sig kunskap inför att tekniken i fråga blir lönsam. Även här bedöms kommuner spela en viktig roll i egenskap av informationsspridare. De har möjlighet att gå först mot sina egna mål, testa nya tekniker i kombination med solel där de sedan kan dela med sig av de lärdomar de dragit.

Abstract

The energy system worldwide is under rapid change, and Sweden is not an exception. The market for solar cells has developed significantly over the last five years, and national treaties regarding a fully renewable electricity system by 2040 shows interest in a new energy system.

Sweco has received several inquries from municipalities in Sweden with regard to the municipal role in expanding the market for solar cells in the urban setting. This masters thesis is based on this demand, and aims to investigate how to further stimulate the market for solar cells in the urban setting, the role of municipalities and what technologies and methods can be applied in combination with solar cells to increase the value of solar electricity production. The results of the masters thesis are based on an interview study with stakeholders in architecture, urban planning, real estate, electricity grid and others relevant for the solar cell market. The selection is an attempt to create a sufficiently broad perspective from the industry. The results from the study indicate that municipalities have significant influence on conditions for successful implementation of solar cells in the urban environment. Through urban plans, Swedish municipalities can enact requirements such as roof orientation and slope, which can create enabling conditions for technologies utilizing solar energy. In addition to that, they have the right to demand discussions with regard to renewable electricity production in land exploitation competitions from the construction company, but these cannot be technology specific. Instead, they can sign separate agreements according to civil law with the construction company, or apply certain demands on their own municipal real estate and housing companies.

In addition to requirements, the municipalities can act through building permits, making it either easier for all the actors involved or conditionally waive permit requirements. This requires the simplification or the conditions of the exemption to be satisfactory considering visual and technical aspects, so that sub-quality installations are not implemented.

A high own consumption of the electricity produced within the property is a major factor when it comes to the dimensioning of the solar cell installation, which can lead to sub-optimal utilization of available surface area. Even though the Swedish electrical grid overall is considered strong enough to handle further implementation of solar cells, the economic value of produced electricity that is transferred on the grid is lower than the electricity used inside the property. Municipalities are seen as entities of political power, which can influence relevant legislation and taxes, and therefore reduce the importance of high consumption within the property. However, most interviewed actors consider utilizing technical solutions such as batteries to increase the portion of electricity consumed within the property. Even though none of the techniques suggested are considered commercially competitive today, some actors still see the value in testing these solutions, to ensure they have relevant knowledge in the subject when commercial viability becomes reality. Municipalities are also considered to play a role here, as they can be a driving force towards their own goals. Along the way, they can help contribute to the knowledge of the industry, and create platforms that enable knowledge exchanges.

Förord

Det här examensarbetet har genomförts i samarbete med Sweco Energuide AB som en sista del av min civilingenjörsutbildning på programmet Energi - Miljö - Management vid Linköpings universitet.

Jag vill först och främst tacka mina handledare, Lina La Fleur och Mattias Nordström, för omfattande stöd gällande examensarbetets ämne, utformning och genomförande. Jag har under studiens gång lärt mig mycket inom ämnet jag studerat, akademisk formalia och hur det är att sitta hos en av Europas största teknikkonsultfirmor, tack vare er. Tack till min examinator, Klas Ekelöw, samt min opponent Axel Lindfors som båda hjälpt mig med många oklarheter och sett till att examensarbetet är vad det är idag.

Jag vill även passa på att tacka mina kollegor vid Sweco i Stockholm, för ett varmt mottagande och en konstruktiv attityd till mitt examensarbete. Ni har bidragit med mycket av den glädje som jag associerar det här examensarbetet med.

Sist vill jag även rikta ett stort tack till alla er som tillåtit mig att intervjua er för det här examensarbetet. Utan er hade jag inte lärt mig så mycket som jag gjort i samband med mitt arbete.

Anton Sjögren Stockholm 23 januari 2018.

Innehåll

1 Inledning 1 1.1 Syfte . . . 2 1.2 Frågeställningar . . . 2 1.3 Mål . . . 2 1.4 Avgränsningar . . . 2 1.5 Disposition . . . 3 2 Solceller i Sverige 4 2.1 Statliga mål . . . 4 2.2 Kommunala mål . . . 5 2.2.1 Uppsala . . . 5 2.2.2 Örebro . . . 6 2.2.3 Eskilstuna . . . 6 2.2.4 Stockholms stad . . . 6 2.2.5 Malmö stad . . . 6

2.2.6 Övrigt kommunalt inflytande . . . 7

2.3 Tekniken . . . 7 2.4 Ägandeformer . . . 8 2.5 Ekonomi . . . 9 2.5.1 Styrmedel . . . 9 2.5.2 Värdet av solel . . . 11 3 Svensk stadsplanering 13 3.1 Solceller i stadsplaneringen . . . 14 3.1.1 Kommunal stadsplanering . . . 14 3.1.2 Bygglov . . . 15 4 Sveriges elsystem 17 4.1 Elbehov idag och i framtiden . . . 17

4.2 Det svenska elnätet . . . 17

4.2.1 Nätkoncession . . . 18

4.3 Solceller i elnätet . . . 19

5 Tekniker och metoder för ökad nytta från solel 21 5.1 Batterilager . . . 21

5.2 Kyl- och värmerelaterade åtgärder . . . 21

5.3 Elnät inom fastigheter, kvarter och stadsdelar . . . 22

5.4 Gruppabonnemang . . . 22

5.5 Laddplats för elbil och elcyklar . . . 23

5.6 Efterfrågestyrning . . . 23

6 Metod 24 6.1 Val av respondenter . . . 24

7 Resultat 28

7.1 Solceller i stadsplaneringen . . . 28

7.1.1 Plandokumentsnivå . . . 28

7.1.2 Bygglov . . . 29

7.1.3 Vid byggnation . . . 30

7.2 Solcellernas påverkan på elnätet . . . 31

7.3 Tekniker och metoder för ökad nytta av solel . . . 32

7.3.1 Batterilager . . . 32

7.3.2 Elnät inom fastigheter, kvarter och stadsdelar . . . 33

7.3.3 Andra lösningar . . . 34

7.4 Den kommunala rollen i att stimulera solcellsutvecklingen . . . 34

8 Analys och diskussion 36 8.1 Stadsutveckling och kravställning . . . 36

8.2 Tekniker och metoder för ökad nytta av solel . . . 37

8.3 Den kommunala rollen i att överkomma respondenternas barriärer . . . 39

8.4 Källkritik . . . 40

9 Slutsatser 41

10 Framtida studier 43

Referenser 44

1

Inledning

Världens energisystem är i förändring. Solceller är en av de snabbast växande förnybara energikällorna i världen, fossila energikällor som kol beräknas nå sin maximala användning i mitten av 2020-talet och den globala energisektorns utsläpp beräknas nå maximum år 2026, för att sedan minska med uppskattningsvis en procent per år fram till 2040 [1]. Men trots det uppskattas 80 % av världens primära energibehov idag tillgodoses av fossila energikällor [2]. Det kan tyckas svårhanterligt utifrån de mål som trädde i kraft 2016 till följd av det globala klimatavtalet i Paris, som ämnar begränsa den globala temperaturökningen till under två grader Celsius [3].

I Europa uppskattas 80 % av befolkningen bo i städer, där de ger uppkomst till 75 % av de europeiska utsläppen av koldioxid [4]. Samtidigt uppskattas ca 40 % av unionens sammanlagda energianvändning direkt härstamma från byggnader, vilket är en expanderande sektor med ökande behov av energitillförsel [5]. Till följd av det har direktiv upprättats för EUs medlemsländer där de senast den 31 december 2020 ska se till att alla nya byggnader är nära-nollenergibyggnader, dvs byggnader med mycket hög energiprestanda [5]. Samtidigt ska alla nya byggnader som används och ägs av offentliga myndigheter vara nära-nollenergibyggnader redan efter den 31 december 2018 [5]. För att uppnå de satta energikraven krävs energieffektiva byggnader, som kan kompletteras med lokala förnybara energisystem med en positiv påverkan på byggnaders energiprestanda [5]. I Sverige har det klargjorts genom att systemgränsen för bedömning av energiprestanda har dragits vid levererad (köpt) energi [6], vilket innebär att energi från sol, vind och mark som tillgängliggörs och används på tomten eller byggnaden inte inkluderas i levererad energi.

Den globala medvetenheten som finns idag relaterat till klimatförändringen och det fossila energiberoendet har medfört krav på flera instanser att ställa om mot en elproduktion med betydligt lägre mängd fossila utsläpp [7]. För att möta den ökande problematiken som uppkommit från det tidigare primärt fossilbaserade energisystemet har så gott som alla offentliga och privata aktörer i Sverige satt upp mer eller mindre ambitiösa mål vad gäller energi, klimat och miljö. Ett tydligt exempel är den så kallade energiöverenskommelsen, där den svenska regeringen 2016 satte upp en målsättning om 100 procent förnybar elproduktion till år 2040[8]. Arbetet med den typen av mål involverar flera olika typer av lösningar, där en lyckad implementering är en viktig grund för att resultatet ska hålla på lång sikt.

Den svenska solcellsmarknaden utvecklas i ett snabbt tempo. Mellan år 2011 och 2014 dubblerades marknaden varje år [9], och i slutet av 2016 hade Sverige en installerad kapacitet på 205,5 MW som producerar ca 0,19 TWh per år [10]. Energimyndigheten [11] bedömer att det svenska elsystemet kan få 7-14 TWh från solel 2040, beroende på ambitionsnivå och teknisk utveckling. Vissa belyser kostnadsminskningen för solceller [1] som en viktig drivkraft, andra lyfter att marknaden växer till följd av ekonomiska styrmedel och ökat intresse för tekniken. Oavsett anledning kvarstår det faktum att de fastigheter och lokaler som byggs idag kommer att stå kvar i flera decennier, och en stadsplanering optimerad för solenergi kan ge bra förutsättningar för solelproduktion i framtiden [12].

Sweco har fått flertalet förfrågningar från kommuner gällande hur solel kan implementeras och integreras i fastigheter. Det inbegriper bland annat vad som bör tänkas på för att skapa så bra förutsättningar för tekniken som möjligt, vilka tekniker relaterade till solceller som kan vara bra att implementera i samband med installationen, samt hur elnätet kan påverkas om solel kopplas upp i stor skala. Kommuner är en typ av aktör som kombinerar politiskt uppställda mål för energi och klimat med stora investeringar i stadsutveckling och, genom kommunala fastighetsbolag, en långsiktig ägarstrategi. Sammantaget utgör dessa en naturlig målgrupp för

att implementera större investeringar i fastighetsintegrerade solceller.

1.1

Syfte

Examensarbetet undersöker hur solceller i högre grad än idag kan integreras i fastigheter och stadsdelar på ett så smidigt och teknikkompatibelt sätt som möjligt, samt vad som är kommunens roll i den utvecklingen. Det i syfte för att öka kunskapen inom ämnet hos Sweco Energuide AB i Stockholm. Även tekniska aspekter undersöks, vilket inkluderar vilka krav som ställs på elnätet samt hur solcellssystemet kan integreras med olika tekniker för ökad nytta från solelen.

1.2

Frågeställningar

Frågeställningarna som ämnas besvaras i projektet är:

• Vilka krav kan en kommun ställa utöver formella krav på nybyggnationsprocessen för att underlätta en optimal implementering av solcellstekniska lösningar?

• Vad begränsar utvecklingen av solceller i svenska stadsdelar idag, och vad kan kommuner göra för att motverka dessa begränsningar?

• Vilka lösningar existerar idag för att kostnadseffektivt öka nyttan från fastighetsintegrerad solenergi?

1.3

Mål

Examensarbetet har formulerats som en del i Sweco Energuide ABs arbete för att få en djupare insyn i hur solceller kan integreras på bästa sätt i stadsdelar, vad som är den kommunala rollen i utbredningen av solceller i Sverige samt vilken roll andra tekniker och metoder kan ha för att minimera kostnader och öka nyttan från solel. Examensarbetet ska resultera i en vetenskaplig rapport samt utbildningsmaterial för Sweco Energuide AB, vars innehåll ska bidra till den kunskapsgrund företaget vill ha gällande kommuners roll i storskalig solcellsimplementering inom stadsdelar.

1.4

Avgränsningar

Främst riktar sig examensarbetet till Sweco Energuide AB och deras arbete med att fördjupa sin kunskap om solcellers integration i fastigheter. Studien genomförs ur ett mer generellt perspektiv, och inte i form av en fallstudie. Andra typer av solenergi utöver solceller kommer inte behandlas, trots att det till viss del finns synergier eller konflikter med exempelvis solvärmesystem i samverkan med solcellssystem.

Vid undersökning av det lokala elnätet så kommer det främst gälla lågspänningsnätet, dvs inte Sveriges elnät i stort. Den tekniska och affärsmässiga påverkan som solceller har på det lokala elnätet kommer inte undersökas närmare än vilka effekter som kan tänkas uppkomma vid omfattande lokal implementering av solceller i ett område eller stadsdel. Åtgärder som därmed kan genomföras av nätägaren kommer inte utforskas närmare. Istället läggs fokus på metoder och tekniker som kommuner och byggbolag kan implementera för att minimera den negativa nätpåverkan omfattande solcellsutveckling kan medföra.

Gällande tekniska lösningar så dras systemgränsen kring lågspänningsnätet och det elsystem som finns inuti fastigheten, där dagens teknik och den som anses vara på marknaden inom ett

par år tas hänsyn till. Teknik som ännu inte har visat sig vara marknadsredo kommer inte tas hänsyn till, då det är dagens situation som är av huvudintresse.

1.5

Disposition

I kapitel 2 presenteras teori relaterat till solcellers nuvarande status i Sverige, samt relaterade mål på både statlig och kommunal nivå. Även kort information om tekniken, ägandeformer samt ekonomin i en solcellsinstallation presenteras där. I kapitel 3 presenteras teori för det svenska stadsplaneringen, kapitel 4 innehåller teori om det svenska elsystemet och kapitel 5 presenterar teori relaterat till olika tekniker och metoder för ökad nytta från solel. Kapitel 6 presenterar metoden för studien, kapitel 7 presenterar resultatet från intervjustudien, vilket följs av analys och diskussion i kapitel 8. Kapitel 9 innehåller slutsatser som dragits från studien, och kapitel 10 innehåller en kort sektion av potentiellt intressanta framtida studier. Det följs sedan av litterära referenser och bilagor.

2

Solceller i Sverige

Solceller har funnits i Sverige sedan länge, men var fram till 2007 främst installerat i icke-nätuppkopplade applikationer som stugor och sjöfart[9]. 2007 förändrades det, och sedan dess har installationstakten av nätanslutna solcellsanläggningar ökat markant[9]. Under perioden 2011-2014 dubblerades antalet installerade solceller varje år, där den snabba utvecklingen motiveras med fallande systempriser, direkta kapitalsubventioner och att solceller har en positiv bild bland befolkningen[9]. Marknaden för solceller har med andra ord länge varit inne i en fas där den främst utvecklats av andra motiv än rent ekonomiska, men med de senaste årens tekniska utveckling och ökad kunskap kring installation anses solceller idag som ett jämförbart alternativ till andra energislag [13]. I slutet av 2016 stod solel för ungefär 0,13 % av Sveriges totala elproduktion med 190 GWh [10]. Den installerade kapaciteten uppgick i ca 205,5 MW där 90% av kapaciteten tillhandahölls av nätanslutna installationer [10]. Mer än hälften av den installerade effekten är i form av mindre anläggningar, med en installerad effekt under 20 kW [14]. Däremot har anläggningar på kommersiella fastigheter stått för den största andelen av den installerade effekten de senaste två åren, då 64 % av marknadens alla solcellsanläggningar är installerade på kommersiella byggnader [13]. Ca 33 % av marknadens system var installerade på villor och i form av icke-nätanslutna system, och stora centraliserade solcellsinstallationer utgjorde endast tre procent av marknaden år 2015 [13].

Produktionen från solceller är direkt beroende av solinstrålningen, vilket varierar baserat på breddgrader, årstider och väder [13]. Sverige bedöms, trots sitt nordliga läge, idag ha god potential för solelproduktion. Medelinstrålningen i Sverige är ca 900-1100 kWh/kvm per år[13, 15], vilket är på jämförbara nivåer med stora delar av norra Europa [16]. Det skiljer på årsbasis ca åtta procent i solinstrålning mellan södra Tyskland och Södra Sverige [16]. Den huvudsakliga solinstrålningen som når Sverige är främst under sommarhalvåret, då ca 80% av den årliga solinstrålningen inträffar mellan april och oktober [17]. Endast tre procent av årets solinstrålning inträffar under januari och december tillsammans [17]. Den månad med högst solinstrålning är maj, då ca 16 % av hela årets solinstrålning inträffar [17]. En solcellsanläggning i Sverige producerar som bäst i en oskuggad riktning mellan sydost och sydväst med en lutning mellan 15 och 60 grader [15]. Den absolut bästa placeringen är 42 grader i direkt sydlig riktning [17]. Skuggning som kan vara mer långvarig i form av träd, andra byggnader, skorstenar, ventilationsrör eller andra takdetaljer bör tas noga hänsyn till [17]. Det kan påverka systemets produktion betydligt, även genom partiell skuggning [17].

2.1

Statliga mål

Det finns idag inga direkta mål på statlig nivå för solelproduktion i Sverige [14], men ändå finns det statligt beslutade mål som påverkar utvecklingen av solceller indirekt:

• Energiöverenskommelsen - I juni 2016 kom regeringen och övriga partier i riksdagen överens om att Sveriges elsystem ska ha “hög leveranssäkerhet, en låg miljöpåverkan och el till konkurrenskraftiga priser” [18]. I överenskommelsen omnämns solkraft som ett komplement till vatten- och vindkraft för att uppnå en ökad andel av el från förnybara energikällor [8]. Målsättningen för överenskommelsen är placerad på 100 % förnybar elproduktion till år 2040 [8].

• Elcertifikatsystemet - Målet med systemet är att öka förnybar elproduktion tillsammans med Norge med 28 TWh från 2012 till 2020 [14]. Det driver även på utvecklingen gällande solelproduktion då solceller omfattas [14]. Sedan Juni 2017 har målet även utökats för

Sveriges räkning, där det satsas på ytterligare 18 TWh mer förnybar elproduktion till 2030 enligt riksdagsbeslut [14].

Utöver de ovan nämnda målen har regeringen givit i uppdrag till Energimyndigheten att föreslå en strategi för ökad användning av solel i Sverige. Det till följd av den ovan nämnda Energiöverenskommelsen, då solel ska bidra till målet om 100 % förnybar elproduktion till 2040. Den strategi som Energimyndigheten tagit fram består av tre faser av etablering, expandering och fortsatt kommersiell utbyggnad. I strategin identifieras vilka förutsättningar som behöver finnas på plats år 2022 och 2040 för en vidare marknadsutveckling av solceller i Sverige. Förutsatt att dessa förutsättningar blir verklighet, samt varierande grad av ambition och teknisk utveckling anser Energimyndigheten att ca fem till tio procent, alltså 7-14 TWh, av Sveriges årliga elanvändning kan komma från solel år 2040. Viktigt att notera är att det inte är ett politiskt etablerat mål, utan endast nivåer som realistiskt sett kan nås år 2040. Viktiga förutsättningar som bör finnas på plats efter att fas ett, etablering, avslutas 2022 är att administration, regelverk och stödsystem är målgruppsanpassat för solcellsägarna, det finns en relativt mogen marknad av certifierade installatörer, relevant infrastruktur kan hantera soleleffekten samt att kunskapsnivån hos beslutsfattare kring investering är god. Fas två fokuserar främst på att expandera solelen i elsystemet, där de flesta förutsättningarna för solel redan är på plats. Här sker inte en lika omfattande procentuell utveckling som i fas ett, men ändå är det nödvändigt att bevaka så att styrmedel fungerar som de ska, att elnätet anpassas för att hantera effekt- och energibehoven samt att solelproduktionen kan samexistera med andra intressen. Fas tre är förlagd efter år 2040, där solel är en självbärande, kommersiellt gångbar teknik som kan konkurrera marknadsmässigt med andra energislag utan vidare ekonomiskt stöd. [13]

2.2

Kommunala mål

På kommunal nivå har olika kommuner valt att etablera en egen målbild. Vissa kommunala målsättningar är formulerade direkt för solenergi, gällande exempelvis effektkrav vid ett visst nedslagsår [19, 20]. Andra kommuner har mer lösa formuleringar med målsättningar gällande exempelvis energi från förnybara källor vid vissa nedslagsår [21]. Nedan följer ett antal exempel på mål som påverkar solceller antingen direkt eller indirekt, hos olika kommuner.

2.2.1 Uppsala

I Uppsala kommun har ett Miljö- och klimatprogram upprättats för tidsperioden 2014-2023 med utgångspunkt i bland annat de nationella miljökvalitetsmålen samt Uppsala Kommuns översiktsplan. Syftet med programmet är att främst skapa en övergripande plattform för det strategiska arbetet för att nå långsiktiga miljö-, klimat- och utvecklingsmål. Det syftar även till att visa kommunens engagemang i miljö- och klimatarbetet, och därmed ta vara på invånarnas åsikter i frågan. I programmet finns flertalet långsiktiga miljö- och klimatmål formulerade, samt åtta etappmål för miljö och klimat. Etappmål två är direkt relaterat till solenergifrågan, med målsättningar om 30 MW solenergi till 2020, och 100 MW till 2030. Där klargörs ansvarsområden och förutsättningar för genomförandet av etappmålet, med kommunorganisationen som ska gå före och ta en större andel av planeringsmålet. Främst planeras takytor att användas för att uppnå etappmålet, där tre respektive tio procent av Uppsalas totala takytor beräknas nyttjas för effektmålen. [19]

2.2.2 Örebro

Örebro kommun har idag ett övergripande mål från deras klimatplan gällande förnybar energi, där kommunkoncernen ämnar bli självförsörjande på förnybar el till 2020, vilket innebär en årlig tillförsel av förnybar el på 115 GWh. En stor del av det behovet planeras att täckas av vindkraft, då planerade vindkraftsanläggningar beräknas generera 110 GWh per år. De resterande fem GWh anses av kommunen kunna täckas av solceller. Takytan på kommunens befintliga fastighetsbestånd anses ha goda förutsättningar för solelproduktion, då den uppskattade produktionen skulle bli kring 65 GWh om alla takytor med goda förutsättningar nyttjades fullt ut. Denna siffra är dock strikt teoretisk, då vissa tak kan vara olämpliga för solcellsanläggningar av byggnadstekniska-, estetiska- eller övriga skäl. [21]

2.2.3 Eskilstuna

Under 2010-2012 utarbetade Eskilstuna kommun en klimatplan för den egna verksamheten, vilket även ämnade ligga till grund för en överenskommelse om minskad klimatåverkan i kommunens geografiska område [22]. Ett av planens sju mål gäller förnybar energi, med målsättningar om att 20 % av fastighetsägarna i kommunen ska “producera el eller värme från sol eller vind i anslutning till sin fastighet innan år 2020” som gäller för kommunens geografiska område [22]. Även mål för kommunkoncernen etablerades, där solel skulle generera tio procent eller 11,4 MW av dåvarande elanvändning år 2020 [22]. Klimatplanens mål reviderades sedan under 2016, där det tidigare nämnda målet kring kommunens geografiska område plockades bort [20]. Målet för kommunkoncernen ersattes också med mål om att solelproduktionen bör uppgå till motsvarande 2,5 MW år 2020 [20].

2.2.4 Stockholms stad

Stockholm Stad har sedan 1976 utvecklat heltäckande miljöprogram för staden, och det senaste Miljöprogram 2016-2019 är det nionde i ordningen [23]. I det finns det ett mål om hållbar energianvändning med syfte att minimera energibehovet, återvinna energi och använda förnybara energikällor [23]. Till det övergripande målet finns det fem delmål och indikatorer, varav delmål fem siktar på att “Stadens egen energiproduktion baserad på solenergi ska öka” [23]. Delmålet kan nås genom att stadens produktion baserad på solenergi ökar med 50 % från referensåret 2015, dvs från 2118 MWh till 3177 MWh år 2019 [23]. Som ett led i Stockholms stads arbete med solenergi har projektet Solstaden Järva genomförts under perioden januari 2013 - december 2014, med delfinansiering från regeringens program för Hållbara städer [24]. Projektet ledde till att 1,43 MW solceller installerades på fastigheter vars bolag och förvaltningar ägs av Stockholms stad. Beräknad tillförd energimängd är 1 200 MWh per år [24]. Projektet gav många värdefulla lärdomar, och har bidragit till ett förslag på ramverk för fortsatt arbete med solceller [24].

2.2.5 Malmö stad

Malmö stad har ett miljöprogram framtaget för perioden 2009-2020, med grunden i en ambition av att vara en ledande miljöstad. Programmets syfte är att agera utgångspunkt för fortsatt miljöarbete i staden, och ska bidra till det ekologiska hållbarhetsområdet i den kommande miljöplanen. Med det följer ett flertal övergripande miljömål, varav ett gäller förnybar energi. Där ligger målbilden på att energi från förnybara energikällor ska täcka 100% av Malmö stads fastigheters behov år 2020, och att så stor andel som möjligt ska komma från lokala resurser.

Vidare placeras målet för hela Malmö kring år 2030, där 100 % av energiförsörjningen ska komma från förnybar energi. [25]

2.2.6 Övrigt kommunalt inflytande

Utöver att införa kommunala mål för solelproduktion har kommuner möjlighet att stimulera mer omfattande solelproduktion på fler sätt [21]. Det kan vara att införa mål för kommunala bolag, erbjuda underlag och support för att underlätta beslut om solelproduktion samt uppföljning, utvärdering och spridning av tidigare projekt [21]. Kunskapshöjande insatser hos nyckelaktörer samt solkartor anses också vara satsningar som kan driva utbyggnaden av solceller i Sverige [14].

2.3

Tekniken

Nyttjad solenergi går ofta att dela in i två kategorier: passiv och aktiv solenergi [15]. Passiv solenergi innebär att solinstrålningen i byggnader bidrar med ljus och uppvärmning, medan aktiv solenergi kan vara att solinstrålningen används i exempelvis solceller [15].

En solcell består i huvudsak av flera olika lager, nämligen en antireflektiv ytbehandling, ett halvledarmaterial i form av p- och n-dopning, samt en krets [26]. När solen strålar mot solcellen genereras ett elektron-hålpar, vilket på grund av solcellens dopade halvledarmaterial skapar en likström [26].

Det finns flera olika typer av solceller, men de två typer som främst används idag är kisel-och tunnfilmssolceller [27], vilket syftar till halvledarmaterialet [28]. Kiselsolceller, som är den typ som dominerar solcellsmarknaden idag, kopplas oftast ihop i serier om 60 till 72 celler [17] för att komma upp i användbara spänningstal då en enskild cell endast genererar ca 0,5 V [27]. Cellerna täcks sedan med ett antireflektivt ytskikt, för att förbättra deras förmåga att absorbera inkommande ljus och därmed öka deras verkningsgrad [28]. De plastas sedan in och placeras i en aluminiumram, vilket skapar det som kallas för en solcellspanel eller solcellsmodul [27] som är mer lätthanterliga än enskilda celler. I vissa solcellspaneler finns det dioder med jämna mellanrum i seriekopplingen, för att se till att solcellspanelen ska fortsätta kunna generera el även om den skulle vara delvis skuggad [28].

Kiselsolceller kan vara antingen mono- eller polykristallina, vilket har att göra med hur kristallerna har växt fram [28]. Polykristallina solceller består av flera hoppressade kristaller och har en något lägre verkningsgrad då de har en lägre renhetskvalitet än monokristallina [28]. Kiselsolceller har en ofta en effektgaranti på ett visst antal procent efter ett antal år, men livslängden kan vara upp till 40 år.

Tunnfilmssolceller tillverkas genom att tunna skikt av halvledarmaterialet läggs på ett annat underlag, ofta glas, rostfritt stål [27] eller ett flexibelt material [28]. Det aktiva skiktet i tunnfilm är ca tre mikrometer, jämfört med kiselsolceller som ofta har ett 300 mikrometer tjockt skikt [28]. Det beror på att halvledarmaterialet i tunnfilm kan absorbera det inkommande ljuset på en kortare sträcka [28]. Halvledarmaterialet som används i tunnfilmssolceller varierar och cellen döps ofta efter halvledarskiktets aktiva del, exempelvis CIGS (koppar, indium, gallium och selen), amorft kisel, [27] eller CdTe (kadmium och tellurium) [28]. Eftersom materialåtgången i tunnfilmstekniken är relativt låg så kan massproduktion ske relativt billigt jämfört med kiselsolceller [27, 28]. Samtidigt har de en något sämre verkningsgrad [27], vilket kan ligga på mellan fem till tolv procent jämfört med kiselsolceller som har en verkningsgrad på mellan 13-17% [28].

Vid diskussion kring solceller åsyftas i det här examensarbetet oftast inte enskilda celler, utan istället hela systemet av komponenter [28]. Eftersom strömmen som genereras i

solcellerna är likström så krävs en växelriktare för att kunna skicka ut elektriciteten på det vanliga nätet [28]. Växelriktaren delar upp likströmmen i delar och sätter ihop delarna till en så ren sinusvåg som möjligt, vilket då skapar växelström, som är standard på det svenska elnätet [28]. Växelriktare synkroniserar sedan strömmen med nätets frekvens och spänning, innan strömmen går ut på elnätet eller in i fastighetens egna elnät [28]. Vanligtvis dimensioneras växelriktaren beroende på antalet watt som solcellspanelerna kan generera, för att minimera kostnaden [28]. Solcellspanelerna kopplas ofta ihop i en slinga, som sedan kopplas in till växelriktaren. Växelriktare har oftast en verkningsgrad över 94 % [28], och en förväntad livsläng mellan 10-15 år beroende på tillverkare [17].

Utöver växelriktare krävs även säkringar, kablar, strömbrytare och kopplingslådor för att hela solcellssystemet ska fungera [28]. Det finns även mer avancerade tekniska lösningar för att öka systemverkningsgraden, exempelvis kraftoptimerare som minimerar risken för effektfall i systemet i samband med skuggning på delar av panelsystemet [29].

2.4

Ägandeformer

När det gäller solcellsanläggningar finns det olika typer av ägandeformer. Vilken ägandeform som väljs kan bero på hur finansieringen av anläggningen struktureras. Beroende på ägandeform gäller olika regler vad gäller möjliga stöd och undantag. Några av de som redan existerar på den svenska marknaden är

• Installera på egen fastighet - Ett av de vanligare sätten att skaffa solceller är att köpa en nyckelfärdig lösning, där solcellsanläggningen installeras på det egna taket och ansluts till byggnadens elnät [30], dvs innanför mätaren. Anläggningen och fastigheten ägs då oftast av samma juridiska person, som därmed även är den som betalar elräkningen [31]. Solelen kommer ägaren till nytta främst genom minskad elräkning, och anläggningen anses i juridisk mening vara en del av byggnaden och dess system [30]. Det här alternativet fungerar bra för de som har takyta i rätt läge och ekonomiska förutsättningar för att hantera den initiala investeringskostnaden [30].

• Hyra eller leasa en anläggning - Om det inte finns möjlighet att finansiera solcellsanläggningen på egen hand finns det möjlighet att hyra en solcellsanläggning från en annan aktör [30]. Det innebär att den initiala investeringen förläggs externt, och istället får kunden betala ett förutbestämt belopp med jämna tidsintervall [31]. En annan fördel är att kostnaden för eventuellt underhåll av anläggningen som sker oförutsett främst drabbar den som hyr ut anläggningen och inte den som hyr [31]. Ibland erbjuds möjligheten att den som hyr anläggningen kan köpa loss den, ifall det skulle vara intressant efter att delvis ha betalat av den initiala investeringskostnaden [31]. Att hyra solcellsanläggningar kan vara intressant för företag som inte har kapital till den initiala investeringskostnaden, eller om företaget är intresserat av att installera solceller på en fastighet de inte äger [30]. Det finns fall av solcellsuthyrning i Sverige, men det är en vanligare affärsmodell i andra länder som exempelvis USA [30].

• Andelsägda anläggningar - Den här typen av ägandeform kan vara attraktiv för privatpersoner som inte har något bra tak för solceller, exempelvis för de som bor i lägenheter [32]. Ägandet organiseras i så fall på liknande sätt som andra typer av andelsägande, exempelvis genom en ekonomisk förening [30]. Är anläggningen dessutom inte installerad på en byggnad så ökar likheten med andelsägd vindkraft [30]. När anläggningen är på plats går det att sälja vidare elen till ett elbolag vilket genererar en

intäkt, som sedan betalas ut till medlemmarna i den ekonomiska föreningen [30]. En annan modell är att medlemmarna får köpa elen av föreningen till självkostnadspris, där kostnaderna består av drift och underhåll av anläggningen [30], samt associerade kostnader till att använda koncessionspliktiga elnät.

2.5

Ekonomi

Ekonomin för en solcellsinstallation kretsar främst kring investeringskostnaden och de intäkter som erhålls under dess livstid, då det är låga underhållskostnader relaterade till tekniken [17]. När en solcellsanläggning installeras inkluderas både hårdvaru- och indirekta kostnader i investeringskostnaden [33]. Till hårdvara räknas solcellsmodulerna, växelriktaren och övrig elektronik som krävs för att få systemet att fungera, men även monteringsmaterial för att fästa installationen på förankringsytan [33]. När det gäller de indirekta kostnaderna inkluderas projekteringsarbete, installation, frakt, och vinst [33].

Tidigare utgjorde moduler och växelriktare en större del av investeringskostnaden[33], men de senaste årens prisras inom tekniken har lett till att ungefär en tredjedel av investeringskostnaden för mindre installationer går att tillskriva solcellsmodulerna [9]. Kostnaden för en solcellsinstallation idag varierar baserat på flera olika faktorer, exempelvis dess storlek och komplexitet (exempelvis markinstallation, takinstallation och typ av tak) [9]. I slutet av 2015 varierade priset för en nyckelfärdig takmonterad solcellsinstallation exklusive moms mellan 12 - 15 kr/W, där kostnaderna sjunker med ökad storlek och enkelhet på systemet [9]. Med andra ord kostade ett takmonterat system på en villa med en kapacitet på mindre än 20 kW ca 15 kr/W exklusive moms, samtidigt som genomsnittet på en kommersiell takmonterad anläggning med en kapacitet mellan 20-500 kW kostade ca 12 kr/W exklusive moms [9]. Underhållskostnaden för en solcellsanläggning är ofta låg, förutsatt att installationen är korrekt utförd och inte utsatts för extrema väderförhållanden [17]. Den största kostnaden under systemets livstid är byte av växelriktare, då de vanligtvis har en livstid på ca 10-15 år jämfört med solcellsmodulerna med livslängd på oftast mer än 25 år [17].

2.5.1 Styrmedel

De intäkter som kan erhållas från solceller kan beräknas på flera olika sätt, beroende på flera olika aspekter. Under åren som solcellsmarknaden har utvecklats har regelverk och styrmedel tagits fram för att hjälpa fastighetsägare, bostadsföreningar och andra aktörer bidra till ett mer förnybart energisystem som inte kräver att ny mark tas i anspråk [13]. I huvudsak har styrmedlen hittills riktat in sig på mindre anläggningar [14], där de som erbjuds i november 2017 för solelproduktion samt i vissa fall även för annan förnybar produktion eller mikroproduktion presenteras nedan.

• Investeringsstöd - Investeringsstödet för solceller har funnits sedan 2009 och har syfte att bidra till en förnybar omställning av energisystemet [34]. Alla typer av aktörer kan söka stödet, där företag kan få stöd upp till 30 % av investeringskostnaden och privatpersoner kan få upp till 20% [34] med ett maximalt stödbelopp på 1,2 miljoner kronor [14]. Stödet har varit attraktivt och de medel som varit tillsatta har använts upp snabbt [15], då det är ett rambegränsat stöd som bara kan ges då det finns pengar avsatta [34]. I budgetpropositionen för 2018 och höständringsbudgeten för 2017 [14] ökades anslaget till investeringsstödet med ca 200 miljoner kronor under 2017 och 525 miljoner kronor för år 2018 i syfte att korta ner kön av hushåll som väntar på

investeringsstöd, samt öka utbyggnadstakten av solcellsanläggningar [35]. Budgetförslaget föreslår även att stödnivån för privatpersoner bör ökas från 20 till 30 % [14]. Anslagen för 2019 planeras vara 525 miljoner kronor och 965 miljoner kronor år 2020 [14].

• ROT-avdrag - ROT-avdraget, som tillgängliggör avdrag på skatten för arbetskostnaden om någon anlitas för att utföra en tjänst i hushållet [36], går även att använda på installationskostnaden för solceller [14, 15]. Därmed går det att göra avdrag på 30% av installationskostnaden i samband med uppförande av en anläggning upp till 100 000 kr, men styrmedlet är endast tillgängligt för privatpersoner [14]. Avdraget går heller inte att tillämpa i kombination med investeringsstödet [15].

• Skattereduktion för överskottsel som matas ut på nätet - Den första januari 2015 infördes en lag om skattereduktion för de som faller under kategorin mikroproducenter, vilket är de som levererar mindre el ut på nätet än vad de själv använder samt har säkringsabonnemang på högst 64 Ampere och högst 43,5 kW effektinmatning [32]. Skattereduktionen är begränsad till 30 000 kWh/år och juridisk person med en huvudsäkring på högst 100 A, där den erbjuder 60 öre/kWh för den överskottsel som levereras ut till nätet [32, 34]. Styrmedlet gynnar därför främst små producenter i form av privatpersoner och mindre bostadsrättsföreningar. Då begränsningen är per juridisk person och max 100 A i huvudsäkring utelämnas större bostadsrättsföreningar och bostadsbolag från styrmedlet [32].

• Undantag från energiskatt, mindre än 255 kW per juridisk person - Den första juli 2016 infördes ett regelverk som skattebefriade egenproducerad solel som används i den egna fastigheten utan att korsa koncessionspliktigt elnät, upp till 255 kW per juridisk person [32]. Det innebär att skattenivån för de juridiska personer med total anläggningskapacitet mindre än 255 kW på sina fastigheter hamnar på 0 öre/kWh istället för 32,5 öre/kWh för den el som används direkt i fastigheten [14].

• Undantag från energiskatt, 255 kW eller mer per juridisk person - Följden av att den ovan nämnda skattebefrielsen trädde i kraft blev att de juridiska personer med totalt mer än 255 kW i installerad kapacitet fick betala energiskatt på el, vilket främst drabbade större fastighetsbolag med flera större anläggningar på olika hus [32]. Regelverket mötte kritik, och därmed beslutade regeringen att från och med den första juli 2017 sänka energiskatten till 0,5 öre/kWh för de juridiska personer som har ett flertal anläggningar enskilt mindre än 255 kW, men tillsammans kan uppgå i mer än 255 kW [34]. Det innebär också att hanteringen av energiskatten administreras hos dessa juridiska personer, istället för energibolagen [32]. Anläggningar med en installerad kapacitet som överstiger 255 kW måste fortsatt betala full energiskatt på den egenanvända elen [32].

• Elcertifikat - Målet med systemet är att öka förnybar elproduktion tillsammans med Norge med 28 TWh från 2012 till 2020 [14]. Producenter av förnybar el erhåller ett elcertifikat per producerad MWh under anläggningens första 15 år, och systemet finansieras i huvudsak genom att de flesta elanvändare i Sverige är kvotpliktiga [37]. Priset sätts marknadsbaserat och har historiskt sett legat mellan 10-40 öre/kWh producerad förnyelsebar el [14]. • Ursprungsgarantier - Ursprungsgarantier är elektroniska intyg som garanterar vilken

energikälla elen kommer ifrån [38]. Systemet trädde i kraft i december 2010 och är egentligen inget stöd för förnybar elproduktion, men kan ändå ge en extra intäkt [11].

Priset bestäms beroende på utbud och efterfrågan [14], och varierar från 1-20 öre/kWh [11].

• Undantag från inkomstskatt och momsadministration - den som säljer el för upp till 40 000 kr per år och per fastighet med solceller behöver inte betala inkomstskatt. Det gäller all kapitalinkomst upp till 40 000 kr. Säljer anläggningsägaren el för max 30 000 kr per år behöver den inte heller administrera moms eller energiskatt för elen. [39]

Eftersom flera av de olika styrmedlen ansöks hos ett flertal olika myndigheter leder det till höga transaktionskostnader, vilket upplevs av vissa aktörer som en barriär [11]. Många av de styrmedel som finns tillgängliga är inte allmänt kända, varpå alla inte tillämpas där de är tänkta att stimulera solceller [13].

Vidareutvecklingen av styrmedel för solceller sker kontinuerligt, för att möta de barriärer som upptäcks efterhand. Ett exempel är Energimyndighetens förslag på solROT, där investeringsstödet för solceller ersätts med ett riktat rotavdrag mot solcellsanläggningar [13]. Ersättningen skulle motsvara investeringsstödet, men samtidigt skapa en förenklad hantering och snabbare handläggningstid för bidraget [13]. Andra förslag på justeringar gällande styrmedel för att stimulera utvecklingen av solceller är ökad tillgänglighet av kunskap gällande vilka styrmedel som finns och som kan implementeras av vem [13], tillåta skattereduktion för andelsägd solel [32] och ändra gränsen för skattereduktion på 30 000 kWh per år så att den gäller per anslutningspunkt [32]. Det efterfrågas också ett mer tydligt strukturerat styrmedelssystem, där stödet segmenteras och styrmedlen anpassas efter varje kategori av mottagare, förslagsvis efter effektdimensioneringen av anläggningen [11].

2.5.2 Värdet av solel

Utöver de statliga styrmedlen så ligger det ekonomiska värdet i solel från solceller i form av den minskade elräkningen [32] inklusive skatter och elnätsavgifter, men även i form av den ersättning som går att erhålla från elhandlare, Skatteverket och elnätsbolag för den el som matas in på elnätet [11]. Flera elhandelsbolag erbjuder förmånliga ersättningar till mikroproducenter av sol, som kan vara allt ifrån 1 kr/kWh till Nordpools spotpris [15] vars årsmedel 2016 var ca 27,7 öre/kWh [40]. Det går även att erhålla ersättning för nätnytta [11], vilket betalas av elnätsbolaget. Grundtanken bakom nätnyttan är att solelen kan anses ersätta annan energi och därmed minska belastningen på elnätet samt förlusterna vid långväga överföring [15]. Ersättningen för nätnytta varierar mellan tre till tolv öre/kWh, och beror på solcellsanläggningens lokalisering och storlek [15].

Lönsamheten i en solcellsanläggning ligger i skillnaden mellan kostnaden och intäkterna som den leder till. Kostnaden, som i huvudsak består av avskrivning av investeringskostnad, ränta och driftkostnader, ställs mot den förtjänst som går att erhålla från styrmedel, undvikt inköpt el och ersättning för inmatning [32]. Kostnaden för inköpt el på marginalen består främst av själva kostnaden för energi inklusive elhandlarens påslag och elcertifikatkostnader, men även den rörliga elnätsavgiften, energiskatt och moms [32]. I regel har den undvikta andelen inköpt el ett högre ekonomiskt värde än samma enhet såld el till nätet då elhandlarens påslag, elcertifikatkostnader, rörlig nätkostnad, energiskatt och moms inte behöver betalas för den egenanvända elen [13]. Det skapar incitament till att använda så mycket av solelen själv och ha så lite överproduktion som möjligt från anläggningen [32]. För mindre solcellsanläggningar, som kan ta del av skattereduktionen på 60 öre/kWh, blir skillnaden mellan egenanvänd el och inmatad el i regel inte lika stor även om den egenanvända elen vanligtvis ger störst besparing/förtjänst per producerad kWh [32]. Speciellt för större

anläggningar blir lönsamheten i installationen bättre om den dimensioneras efter byggnadens egen elanvändning [21].

På grund av solelens intermittenta natur, vilket leder till ett ojämnt effektuttag fördelat över dygnet och året, exporteras mycket av solanläggningens el ut till nätet om den inte är dimensionerad efter egenanvändningen [41]. Visserligen skapar en hög egenanvändning fördelar för elnätet i form av minskade överföringsförluster, men om anläggningar dimensioneras efter egenanvändningen eller bidrar till att solcellsägare inte hushåller med elanvändningen leder det snarare till suboptimala lösningar [11]. Däremot har incitamenten för hög egenanvändning möjlighet att stimulera marknaden för hushållsnära energilager, samt andra tekniska lösningar som driver utvecklingen för efterfrågeflexibilitet [11].

3

Svensk stadsplanering

Svensk stadsplanering är något som tillämpas i syfte att skapa en väl avvägd helhet gällande lämplig markanvändning [42]. Stadsplaneringen är främst reglerad i Plan- och bygglagen, Miljöbalken och Trafiklagarna, där planeringen ligger till grund för hur städer ser ut och har för egenskaper i framtiden [43].

Plan- och bygglagen reglerar all planläggning av mark och vatten och allt relaterat byggande i Sverige, med mål om att skapa bland annat en långsiktigt hållbar livsmiljö genom samhällsutvecklingen. Planläggningen sker främst på fyra nivåer i form av regionplaner, kommunala översiktsplaner, detaljplaner och områdesbestämmelser. Kommuner har planmonopol, vilket innebär att de har beslutsrätt över deras egna områden. [42]

• Regionplaner - Regionplaner är ovanliga i Sverige (det finns en i Stockholmsområdet och en i Göteborgsområdet [42]), men existerar för att hantera kommunöverskridande frågor som kan gälla hur mark- och vattenområden i en större region ska användas [44]. Planeringen i regionplaner är frivillig för alla kommuner i Sverige förutom de inom Stockholms län enligt lag [44]. Beslut om regionplanering ska genomföras fattas av regeringen, men initiativ kan tas från nationell, regional eller lokal nivå [44].

• Översiktsplaner - Varje enskild kommun behöver ha en aktuell översiktsplan som omfattar hela kommunens geografiska område enligt PBL [15], och agerar som en plan för övergripande markanvändning [44]. I planen ska även nationella och regionala planer, mål och program för hållbar utveckling tas hänsyn till, samt hur den byggda miljön ska användas, utvecklas och bevaras [44]. Planen är inte juridiskt bindande, utan agerar främst som vägledning för beslut om markanvändning och byggd miljö [15].

• Detaljplaner - I den här typen av dokument etableras planer med bindande rättigheter och skyldigheter av kommunerna [44] och i vissa fall även byggherrarna [28]. Här behandlas områdens markanvändning och byggnation [15], och upprättas i samband med nybyggnation i sammanhållen bebyggelse där de oftast gäller för några enskilda kvarter [44]. Detaljplaner kan även reglera exploateringen mer i detalj, exempelvis gällande byggnaders orientering, dimensioner och placering på tomten [44]. Det som etableras i detaljplanen är bindande regler för kommande bygglovsprövning i området [44].

• Områdesbestämmelser - Det här är en typ av begränsad lagstiftning som möjliggör för kommuner att reglera mark- och vattenanvändningen om det behövs för att uppfylla översiktsplanen eller möta ett riksintresse [44]. De kan även reglera bebyggelse i områden som inte omfattas av någon detaljplan [42].

I kombination med plandokumenten kan bygglov behöva ansökas för, ifall det blir aktuellt att bygga en ny byggnad, bygga till på existerande fastighet eller göra vissa andra ändringar [45]. Vad som gäller kring bygglov regleras i Plan- och bygglagstiftningen [42], och oftast krävs bygglov för att göra yttre ändringar om byggnaden ligger i ett område med detaljplan [44]. Kommuner har viss kontroll över bygglovsplikten, där de kan antingen utöka eller minska kraven vilket kommuniceras främst i detaljplanen eller områdesbestämmelser för området [45]. Det finns även undantag från bygglovsplikten gällande en- och tvåbostadshus samt ekonomibyggnader, där det istället kan räcka med en bygganmälan och startbesked för att få göra yttre förändringar på en byggnad [45].

3.1

Solceller i stadsplaneringen

I slutet av år 2020 måste samtliga EUs medlemsländer se till att alla nyproducerade byggnader är nära-nollenergibyggnader, där energin främst kommer från förnybara källor nära fastigheten [4]. Det i kombination med att konsumenter och kunder oftare efterfrågar att deras lokaler ska vara miljöcertifierade [16] samt att Energimyndigheten märker att fler kommuner vill driva projekt inom soloptimerad stadsplanering [11] påvisar att solenergilösningar har en framträdande del i hållbar stadsutveckling [16].

Att i fysisk planering skapa förutsättningar för solenergi är av stor vikt, då nyttjandet av tekniken maximalt är nära associerat med lutningen och orienteringen på de ytor de installeras på [11]. Under programmet Ecotect i Lund påverkade stadsmiljön produktionen från solcellerna betydligt, där simuleringar av solceller i stadsdelar påvisade att en hög densitet av byggnader i ett område i vissa fall sänkte produktionen från solcellerna med upp till 75 % [4]. Viktiga aspekter att tänka på vid fysisk planering med utgångspunkt från solelsperspektivet är

• Skuggning - Genomför en översiktlig skuggningsanalys för att analysera att takytorna inte skuggas av andra byggnader eller vegetation [15]. Skapa middagsskuggningszoner för att få en tydlig bild av var bebyggelse är mest lämpad [12].

• Huvudorienteringar av området - Börja planera ett område längst söderut, och gå sedan norrut för att säkerställa att ingen sydligt placerad byggnad skuggar en mer nordlig placerad byggnad [15]. Försök bibehålla konstant maximal tillåten byggnadshöjd om möjligt i vissa zoner, för att underlätta planeringsprocessen [12, 15]. Det här är en optimering av huvudorienteringarna för att möjliggöra så mycket fri tak- och fasadyta som möjligt i söderläge [12].

• Tillgängliga och lämpliga ytor - Skapa fria, sammanhållna tak- och fasadytor för solpanelerna, utan objekt som kan bidra till skuggning eller försvårar stora, sammanhållna anläggningar. Exempel på störande objekt är avluftare, takstegar och liknande som helst bör placeras på ytor riktade mot norr. Helst bör ytan som panelerna monteras på vara lutad med en lämplig vinkel mot solen. [12]

För de som arbetar med stadsplanering är det viktigt att se till solpotentialen för att skapa sig en uppfattning om vilka möjligheter som finns [4]. En solpotentialstudie kan öka kunskapen och väcka intresse för solenergi, främst bland allmänheten men även internt inom kommunen [15]. Flera kommuner har idag tagit fram solpotentialstudier, även kallat solkartor, där en överblick av potentialen för nyttjande av solenergi på takytor möjliggörs för vissa områden eller hela kommunen [15]. Det gör att fastighetsägare kan skapa sig en preliminär bild av hur väl deras tak är anpassat för att nyttja solenergi, samt erbjuder kommunen möjligheten att skapa underlag för mål och visioner för förnybar energi [15].

3.1.1 Kommunal stadsplanering

Då bestämmelser gällande hur gator ska gå, vilka verksamheter som ska få bedrivas i vissa lokaler [28] samt dimensioner och orientering av byggnader fastställs på översikts- och detaljplanenivå [11] ges kommuner stort inflytande över hur solenergi kan nyttjas i både nuvarande och kommande fastighetsbestånd [46]. Enligt Energimyndigheten vore det eftersträvansvärt att solfrågan är med i planeringsprocessen ute hos alla kommuner, där den kan påverka befintlig och planerad bebyggelse [11]. Gynnsamma krav på exempelvis miniminivåer för solinstrålning på tak eller söderorienterade ytor kan skapa bra

förutsättningar för solceller [15]. Det är dock inte vanligt att aspekten kring solceller arbetas med när det gäller stadsplanering idag [12, 13], då det ställs i relation till ett flertal andra aspekter i den fysiska planeringen av mark- och vattenanvändningen [4, 11, 28].

För en lyckad implementering av solceller i nybyggnation belyser flera att frågan bör tas upp i ett tidigt skede [4, 11, 12, 15, 16, 28]. Främst då översiktsplaner etablerar mål [44], detaljplaner fastställer ett områdes mer detaljerade planering och byggnaders utformning [44] samt själva byggnadsdesignen och tekniska egenskaper bestäms i det skede som byggnaden ritas och byggnation initieras [4]. Det anses även viktigt att arbetet kring solenergi följs upp kontinuerligt och är en del under hela byggprocessen i projekt [16], så att aspekten inte glöms bort [15].

Den 24 juni 2014 antogs en lagändring som bestämde att från och med den 1 januari 2015 var det inte längre tillåtet för en kommun att ställa egna krav på en byggnads tekniska egenskaper i plandokument enligt PBL. Den kommunala planeringen måste även vara teknikneutral, och får med andra ord inte särskilja mellan tekniker och lyfta fram en som viktigare än någon annan. Däremot får kommuner ställa krav på förutsättningar som kan gynna solenergi i framtiden, så som riktlinjer för områdets huvudorienteringar. Det innebär en viss avvägning, då detaljplaner inte får reglera mer än vad planens syfte kräver. [15]

Lagändringen medförde även att krav och villkor gällande byggnadstekniska lösningar som kommuner tidigare kunde ställa i avtalsdokument relaterat till markanvisningstävlingar blir ogiltiga [15]. Däremot kvarstår möjligheten att upprätta avtal mellan kommun och byggherre genom intentionsavtal, där gemensamma ambitioner kan konkretiseras och fastställas i enighet [15]. Kommuner kan också efterfråga vissa aspekter av hållbarhet i tävlingsdokument för markanvisningar, utan att kräva dem. Exempel på sådana frågor går att återfinna i tävlingsdokumentet för Ulleråker i Uppsala, där det bland annat efterfrågas “Hur bidrar ert projekt till en minskad påverkan på vårt klimat genom energieffektivitet och lokal produktion av förnybar energi?” [47]. Även i markanvisningstävlingen för Rosendal i Uppsala återfinns formuleringar som “Bidrar ert projekt till en minskad påverkan på vårt klimat genom hög energieffektivitet och lokal produktion av förnybar energi?” och “Kan er byggnation bli klimatpositiv tack vare sådana lösningar?” [48].

I övrigt är det endast ett fåtal planbestämmelser som kan påverka utformningen av solenergianläggningar, som solceller [49]. Exempelvis kan byggnadsintegrerade solcellsanläggningar påverka en byggnads kulör och material, vilket regleras av planbestämmelser [49]. Däremot om solcellsanläggningen monteras utanpå byggnadsytans material omfattas de inte av den bestämmelsen, men kan istället påverkas av planbestämmelser gällande högsta totalhöjd på byggnaden som också innefattar skorstenar och andra uppstickande tillbehör till en byggnad [49] eller om det förändrar byggnadens utseende avsevärt [15, 49]. Oftast bedöms det i bygglovsprocessen, vilket går att läsa mer om under Avsnitt 3.1.2.

3.1.2 Bygglov

Oftast adderas solenergianläggningar i efterhand, på redan befintliga tak eller fasader [16]. Det finns idag inga specifika regler för solenergianläggningar i varken PBL eller tillhörande författningar [11, 49], vilket har lett till att kommuner har utvecklat egna, interna riktlinjer för hur den här typen av ärenden ska hanteras i bygglovsprocessen [49]. Några kommuner har efterfrågat nationella riktlinjer, och hälften av de kommuner som tillfrågats av Boverket anser att det är svårt att tillämpa bygglovsplikten på solenergianläggningar [49]. Delvis beror det på att anläggningar endast behandlas indirekt genom påverkan på byggnadens yttre utseende, vilket öppnar för tolkning [49]. Energimyndigheten har sedan tidigare föreslagit ett

förtydligande av byggreglerna för solenergianläggningar, och förespråkar ökad samordning mellan kommunerna för att dela erfarenhet och skapa ett mer enhetligt system [11]. Solcellsanläggningar utanför detaljplaneområden omfattas inte av bygglovsplikt [49].

Boverket föreslog i oktober 2017 förenklade bygglovsregler för solcellspaneler och solfångare, där de yrkade på att solcellspaneler och solfångare ska vara undantagna från bygglovsplikten om de “följer byggnadens form och ska gälla även om dessa påverkar byggnadens yttre utseende avsevärt på annat sätt än genom byte av färg, fasadbeklädnad eller taktäckningsmaterial” [49]. Undantaget gäller inte byggnader eller områden som är särskilt värdefulla enligt 8 kap 13 § PBL, för att förhindra att byggnadsvärden går förlorade [49]. Det kvarstår även att solenergianläggningar måste följa detaljplaner och områdesbestämmelser oavsett om det är belagda med bygglovsplikt eller ej, för att erbjuda kommunen möjligheten att bevara kulturhistoriska värden eller specifika karaktärsdrag i byggnader [49].

Det finns även ett visst utrymme för kommuner att påverka bygglovsprocessen för solenergianläggningar då de sätter kraven och avgifterna via sitt byggnadskontor [14]. Bland annat kan de ta fram riktlinjer för en förenklad bygglovsprocess [15, 21]. De kan även erbjuda kostnadsbefriade [21] eller rabatterade bygglov för solenergi [11], vilket kan minska barriärer associerade med bygglovsprocessen. Exempelvis har Eskilstuna [21] och Linköping [14] kommun infört kostnadsfria bygglov för solvärme och solceller. I Göteborg [14] och Knivsta [21] kommun har infört riktlinjer som villkorar bygglovsbefrielse för installation på en- och tvåbostadshus.

4

Sveriges elsystem

4.1

Elbehov idag och i framtiden

De senaste 30 åren har det svenska energisystemet förändrats betydligt. Historiskt sett har elen främst kommit från stora, centraliserade produktionsanläggningar där elflödet varit centralt styr- och reglerbart hela vägen från elproducent till konsumenter runt om i landet [34]. Under 90-talets början kom 95 % av den svenska elproduktionen från kärn- och vattenkraft [50]. Den siffran har sjunkit, och år 2015 stod vattenkraften och kärnkraften tillsammans för ca 81 % av den svenska elproduktionen [34]. Istället har bland annat vindkraften, som är den elkälla som stått för störst andel av ökningen av förnybara energikällor, med sina nuvarande 15 TWh el/år ersatt de tidigare stora centraliserade anläggningarna [34]. Fördelningen mellan elkällorna i Sverige var år 2015 47 % vattenkraft, 34% kärnkraft, 10% vindkraft och ca 9% förbränningsbaserad produktion från främst kraftvärmeverk och industri [34]. Sverige är även till stor del sammanlänkat med de andra nordiska länderna via stamnäten, vilka i sin tur är sammankopplade med den europeiska marknaden via bland annat Tyskland och Polen [51]. Generellt sett exporterar Sverige mer el än vad som importeras, där den mesta elen som exporteras går till Tyskland, Polen och Danmark [51]. Den huvudsakliga importen av el till Sverige sker från Finland [51].

Elanvändningen i Sverige har under de senaste 15 åren varit i en nedåtgående trend. År 2001, det år som elanvändningen var som högst, uppgick den i 150 TWh vilket inkluderar distributionsförluster. År 2015 var elanvändningen 137 TWh, vilket är en liten ökning jämfört med året innan som då hade en elanvändning på 135 TWh. De faktorer som påverkar elanvändningen i Sverige är bland annat befolkningsändringar samt industrier och verksamheter. Utomhustemperatur har en betydande inverkan då mycket av uppvärmningen i Sverige sker med hjälp av el. Ekonomisk utveckling, teknisk utveckling samt energiprisernas utveckling påverkar också hur mycket el som används i Sverige. Den sektor som använder mest el är främst bostäder och service. [34]

Anledningarna till att det svenska elsystemet går mer och mer mot förnybara energikällor är många. Främst ligger en tydlig ambition om att minska den klimatpåverkan som elproduktion leder till, samt att skapa ett mer hållbart elsystem ur ett ekologiskt perspektiv [34]. Med mål som 100 % förnybar elproduktion till år 2040 [8], och Energimyndighetens målbild om att 5-10 % av Sveriges elanvändning år 2040 är realiserbart solel [11] bidrar till arbetet mot ett förnybart svenskt elsystem.

En annan drivkraft för utvecklingen av det svenska elsystemet är det låga elpriset, som lett till att fyra kärnreaktorer med motsvarande installerad effekt på 2,8 GW ska tas ur drift till år 2020 [7, 34]. Det motsvarade år 2015 ca 30 % av den installerade effekten i kärnkraft [7], och skapar större utmaningar för elförsörjningen [34]. Reaktorerna som ska vara ur drift år 2020 är Oskarshamn 1 och 2 samt Ringhals 1 och 2 [34].

4.2

Det svenska elnätet

Det svenska elnätets syfte är att sammanlänka produktion av el med konsumtionen, och är ett krav för det samhälle som byggts [7]. Traditionellt sett kommer en stor del av elproduktionen från vattenkraften i norr, samtidigt som den huvudsakliga elkonsumtionen sker i de södra delarna av Sverige [52]. Det kräver att elnätet kan transportera stora mängder elektricitet över långa distanser, samtidigt som det ska kunna distribuera energin till de som vill konsumera den [52]. Det ställer krav på att så effektivt som möjligt leverera el med rätt spänning till rätt kund, vilket gör att elnätet är uppdelat på 4 olika nät med olika spänningsnivåer [52]. De benämns som

stamnätet, regionnäten, mellanspänningsnäten samt lågspänningsnäten [52]. Anledningen till att elnätet är utformat så är för att minimera förlusterna på stora transmissionssträckor genom högre spänningsnivåer, samtidigt som de mindre elnätens dimensionering kan minskas genom att ha en lägre spänning över kortare sträckor [52]. Det svenska elnätet har en genomsnittlig leveranssäkerhet på ca 99,98 % [53].

4.2.1 Nätkoncession

Rätten för att få bygga och erbjuda elnät är strikt reglerad i bland annat ellagen. För att få bygga en elledning krävs en form av tillstånd, även kallat koncession, vilket är på plats för att förhindra samhällsekonomiskt ineffektiva lösningar implementeras. Det kan exempelvis vara parallella elnät, vilket kan leda till att ledningar byggs som kan skada människor och natur. Det nuvarande regelverket kring koncession för elledningar har vuxit fram över tid och är därmed anpassat efter energisystemet som det är utformat idag, med stora centraliserade produktionsanläggningar. [54]

I Sverige finns det främst två olika typer av tillstånd, linje- och områdeskoncession. Linjekoncession innebär att en koncession krävs för varje enskild ledning, och används främst för ledningar med spänning över 20 kV. Det innebär att det är främst Svenska Kraftnät samt E.ON Elnät Sverige, Vattenfall Eldistribution AB och Ellevio som ansöker och erhåller linjekoncessioner. Totalt är det ca 3000 linjekoncessioner som utfärdats inom Sverige. [54]

Områdeskoncession innebär att innehavaren av koncessionen har rätt att bygga elledningar inom ett förutbestämt område upp till en viss spänningsnivå, oftast 20 kV. Det innebär också att koncessionsinnehavaren i princip är den enda som får bygga elledningar inom det förutbestämda området, så länge detaljplaner och områdesbestämmelser följs. Det finns dock undantag där andra aktörer kan få rätt att bygga elledningar inom området. Ca ett tiotal av ca 330 områdeskoncessioner i Sverige har en spänningsnivå över 20 kV. [54]

En koncession innebär också att innehavaren har en skyldighet att ge tillgång till elnätet för alla som vill, både producenter och konsumenter, till en skälig ersättning för anslutning och överföring. [54]

Det finns även undantag till koncessionsplikten, vilket endast regeringen får meddela föreskrifter på. Prövningen om en starkströmsledning är undantagen från regelverket sköts av Energimarknadsinspektionen. De flesta av undantagen gäller elnät som byggs inom ett tydligt avgränsat område, exempelvis en byggnad eller tomt. Det innebär exempelvis att en fastighetsägare alltid har rätt att ha ett elnät för att överföra el inom sin byggnad, men kan också erbjuda ett industriområde möjligheten att bygga ett elnät på tomten. De andra undantagen gäller främst för elnät som används inom infrastruktur, exempelvis för belysning, järnvägar etc. Det finns även ytterligare ett undantag, som är implementerat för att underlätta byggande av förnybar elproduktion, då främst vindkraft. Det innebär att koncession inte krävs för att bygga ett elnät som förbinder flera elektriska produktionsanläggningar som bildar en funktionell enhet. [54]

- Interna nät - Byggnader - Överföring till uthus och liknande byggnader

- Område för industrianläggning - Inhägnade områden - Sjukhus och skolor med mera - Vindkraftverk med mera - Byggarbetsplatser - Jordbruksfastigheter

- Elledningar för vägar med mera - Försvarets elnät - Järnvägsledningar med mera - Idrotts- och fritidsanläggningar - Båtanläggningar - Begravningsplatser

- Telekommunikationssystem - Handelsträdgårdar - Signalsystem

- Vägbelysning med mera - Flygplatser - Laddstolpar med mera

På grund av koncessionsplikten är det idag inte möjligt för ägare av exempelvis flerbostadshus att koppla ihop närliggande byggnader med varandra. Det innebär att även om en byggnad har bra förutsättningar för en stor produktionsanläggning med överskottsproduktion så får den inte koppla upp sig mot en närliggande byggnad i syfte att minska överskottet som går ut på det koncessionspliktiga elnätet. Fastigheter som däremot är placerade på områden undantagna från koncessionsplikten, exempelvis sjukhus eller universitetsområden, kan skicka ut överskottet av solel på sitt egna elnät utan att belastas av energiskatt eller andra nätavgifter kopplade till det koncessionspliktiga elnätet. [54]

4.3

Solceller i elnätet

Solceller kan bidra med en betydande andel solel på årsbasis, och det kräver att elnätet kan hantera de mängder solel som produceras för att bibehålla god elkvalitét. Om elkvalitéten blir för dålig kan det leda till slitage eller skador på användare och producenters utrustning kopplad till elnätet [52]. Ett problem som kan uppstå vid en hög penetration av solceller i främst lokal- och regionnät[11] är omvänt effektflöde, dvs att strömmen går från fastigheterna tillbaka till nätstationen [41]. Det kan leda till att kablar överbelastas och att spänningen riskerar att nå för höga nivåer, vilket i sin tur kan leda till skador på elnätet [41, 52]. Kritiska tidpunkter då spänningsvariationer riskerar att blir för stora är exempelvis under soliga sommardagar, med hög effektproduktion och låg last [41]. Även spänningens vågform kan påverka nätets elkvalitét där en för stor avvikelse från den optimala sinusformen, även kallat övertoner, kan leda till bland annat överhettade transformatorer [52]. Övertoner genereras oftast från ickelinjära laster och frekvensomvandlare, som exempelvis växelriktare för solcellsanläggningar [52]. Kombinationen av de ovan nämnda parametrarna skapar vad som kallas för nätets acceptansgräns, vilket definierar gränsen där nätets elkvalitét övergår från acceptabel till oacceptabel [56].

Mycket av problematiken med elkvalitét i samband med solceller går att arbeta med. Högre krav på växelriktare kan avhjälpa problematiken med övertoner [52], och förstärkningar av elnätet samt en ökad egenanvändning kan minska risken för spänningshöjningar och för hög belastning på elnätet [32, 52]. Även var solcellsanläggningarna placeras i elnätet påverkar elkvalitéten, och blir därför en viktig aspekt att ta hänsyn till [52].

Acceptansgränsen varierar från elnät till elnät, där främst elnät på landsbygden med långa ledningsavstånd har störst risk att överskrida nivåerna för acceptabel elkvalitét [52, 56]. Erfarenhet från andra länder som kommit längre i utvecklingen av solceller i elnätet påvisar att det är främst spänningsvariation och omvända effektflöden som påverkar nätets elkvalitét [56]. Att därmed ta reda på nätets acceptansgräns skapar en fingervisning om hur stor andel

solel som nätet kan hantera, innan det blir problematiskt [41]. Generellt i Sverige bedöms att 30 % av den årliga elanvändningen i ett lokalt elnät kan komma från solceller, utan att elkvalitéten påverkas [56, 13]. Andra aktörer belyser att vissa elnät kan klara betydligt mer, där exempelvis vissa förorts- och landsbygdsnät klarar en installerad effekt motsvarande ca 60 % av årskonsumtionen, medan stadsnät kan nå 100 % årskonsumtion och ändå ha en viss marginal till dess att acceptansgränsen överskrids [52]. Den här gränsen är dock hypotetisk och förutsätter att elnätet ser likadant ut som det gör idag, utan att nyttja ny teknik som finns tillgänglig på marknaden i form av exempelvis bättre växelriktare [56].