Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 Information@kau.se www.kau.se
Avdelningen för Energi-, miljö- och byggteknik
Jesper Sjöholm
Förnyelsebar energi i Ghana
Kommersialisering av en solcellsanläggning
Renewable energy in Ghana.
How to make a photovoltaic system generate revenue.
Examensarbete 30 hp
Energi- och miljöingenjörsprogrammet
Termin: VT-2010 Handledare: Jan Forsberg
Joseph Essandoh-Yeddu Examinator: Roger Renström
2
Läsanvisning
Denna rapport är en del av fyra där förnyelsebara energikällor är i fokus. De fyra rapporterna är:
Mikroskalig vindkraft
Vindkraftsinstallation på landsbygden i Ghana
Författare: Olov Berglund, Lars Dacke och Jesper Sjöholm Vågenergi i Ghana
Möjligheterna för energiutvinning från havsvågor Författare: Olov Berglund
Att bygga ett mikroskaligt vindkraftverk Författare: Lars Dacke
Förnyelsebar energi i Ghana
Kommersialisering av en solcellsanläggning Författare: Jesper Sjöholm
Genom att läsa den gemensamma rapporten fås en bättre förståelse för de tre individuella rapporterna då den innehåller en mer ingående bakgrund.
3
Sammanfattning
Det här projektet har genomförts på Karlstad Universitet och i den Ghanesiska byn Owomase.
I byn Owomase ett par kilometer norr om staden Mankessim i södra Ghana finns en
anläggning med 3 stycken solcellspaneler på ett hustak . Solcellerna laddar ett bilbatteri som i sin tur ger elektricitet till 3 st. lysrör, en tv och en radio i ett tolvvoltssystem
Anläggningen genererar i dagsläget inga intäkter så när behov av reparationer uppstår finns inga ekonomiska medel tillgängliga. Därför har ett förslag på affärsverksamhet för
anläggningen tagits fram. Affärsidén i korthet är att genom att ta ut en mindre avgift för att ladda mobiltelefoner skapa intäkter som ska användas till underhåll och reparationer av solcellsanläggningen. Idén från början var att skapa en affärsverksamhet av
solcellsanläggningen i Owomase men eftersom det har varit svårt att hitta exakta uppgifter om anläggningen har en mer allmän frågeställning formulerats.
Målet med projektet är att föreslå en hållbar affärsverksamhet med mobiltelefonladdning som grund, av en solcellsanläggning i Owomases storlek. Detta i syfte att generera intäkter som skall användas för underhåll och reparationer av en sådan anläggning.
Två frågor har besvarats i studien.
Hur stor måste laddningsavgiften vara för att få anläggningen att gå runt?
Hur stor batterikapacitet måste finnas i systemet för att täcka behovet?
Ett besök har gjorts vid sollabbet vid KNUST för att få utbildning i hur ett solcellssystem i miniskala fungerar och hur installationen av komponenterna i ett sådant system går till.
För att säkerställa att solcellspanelerna i byn omvandlar tillräckligt mycket av solenergin för att täcka energibehovet från mobilladdningen, lampor, tv och radio har en energiöversikt av systemet under ett år upprättats.
För att generera tillräckligt med intäkter för underhåll och drift av solcellsanläggningen måste en avgift på minst 40 Ghana pesewas tas ut för varje laddning.
Batteribankens storlek bestämdes till 75Ah. Dock är en större batteribank nödvändig för att täcka energibehovet under dagar med lite solinstrålning.
4
Abstract
This project has been performed at Karlstad University and in the Ghanaian village
Owomase. In the village of Owomase, a few miles north of the city Mankessim in southern Ghana, three solar cell panels are installed on the top of a roof. The mini power plant is charging a battery, which provides electricity to threefluorescent lamp, a television and a radio in a twelve volt system.
Today the plant doesn´t generate any income so when the need of system repairs arises no financial resources are available. Therefore, a proposal of business plan regarding the system has been made. The business concept in brief is that by charging a small fee, to recharge cell phones, generate revenues that are to be used for maintenance and repairs of the photovoltaic installation. The original idea was to commercialize the photovoltaic plant in Owomase but since it has been difficult to find accurate information about the plant, a more general proposal has been made.
The objective of this study has been to propose a sustainable business plan of a solar cell system in the same size as Owomase by charging mobile phones. This in order to generate revenues which should be used for maintenance and repairs of such a facility.
Two questions have been answered in the study.
What should be the charging fee to make the system economic sustainable?
How much battery capacity is needed to meet the system demand?
A visit was made to the solar lab at Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST) to receive education about the function and installation of a solar system in
miniature scale. To ensure that the solar panels in the village converts enough solar energy to meet energy demand from mobile charging, lights, television and radio an overview of the energy system in one year has been put up.
In order to generate enough revenue for maintenance and operation of the photovoltaic system, a fee of 40 pesos Ghana pesoas is needed for each charge.
The battery's size was determined to be 75Ah. However, a larger battery bank is needed to meet the energy demand during days with little solar insolation.
5
Innehållsförteckning
Läsanvisning ...2
Sammanfattning ...3
Abstract ...4
Innehållsförteckning ...5
Bakgrund ...6
Metod och teori ... 10
Energiöversikt ... 10
Batteribanksdimensionering ... 12
Avgiftskalkylering ... 13
Resultat ... 14
Diskussion ... 15
Osäkerheter i rapporten ... 15
Förbättringsförslag... 16
Slutsats ... 16
Tackord ... 17
Referenser ... 18
6
Bakgrund
Det här projektet har genomförts på Karlstad Universitet och i den Ghanesiska byn Owomase.
Idén till projektet uppstod efter ett samtal med Professor Karl-Erik Eriksson som är hövding i byn Owomase. Handledare under projektet har varit Jan Forsberg på Karlstads Universitet och Joseph Essandoh-Yeddu vid energikommissionen i Ghana. Projektet har genomförts i Ghana under åtta veckor och resterande tid(12 veckor) vid Universitetet i Karlstad.
I byn Owomase ett par kilometer norr om staden Mankessim i södra Ghana finns en anläggning med 3 stycken solcellspaneler på ett hustak(Figur 2). Solcellerna laddar ett bilbatteri som i sin tur ger elektricitet till 3 st. lysrör, en tv och en radio i ett system där spänningen ligger på 12 volt(Figur 3). Anläggningen installerades 2003 av en grupp från Solar Energy Applications Laboratory(SEAL) från avdelningen Department of Mechanical Engineering(DME) vid KNUST i Kumasi. Anläggningen är finansierad av en privat donator. I dagsläget är byn inte ansluten till elnätet men regeringen har lovat flertalet gånger att
anslutning ska ske. (1)
Figur 1. Blockskiss av Owomases solcellssystem.
Figur 2. Solpanelerna ovanpå ett tak i Owomase.
Solcellspanel Regulator TV, radio och lampor
Batterier
7
Figur 3. Kopplingsskåp för solpanelernas kringutrustning, i Owomase.
Tillgång till elektricitet är viktigt i Ghana. Tv och radio gör att byborna kan ta del av
utbildande program rörande t.ex. hygien(2). Lamporna gör det möjligt för skolbarnen i byn att studera och byns arbetsstyrka att jobba efter mörkrets inbrott som inträffar vid sextiden. Ljus behövs även vid akut barnafödsel som inträffar under dygnets mörka timmar. (3)
Solceller(kallas även fotovoltaiska celler) är ett förnyelsebart sätt att producera energi. Den fotovoltiska cellen omvandlar solens elektromagnetiska strålning till elektrisk energi. Ska inte förväxlas med solfångare som värmer vatten med hjälp av solens strålar.
Den finns många olika typer av solceller. Energimyndigheten använder följande indelning.
Första generationen
Till den första generationens solceller hör kristallina solceller. Monokristallina och poly(multi)kristallina. Den senare med lite sämre verkningsgrad men något billigare att tillverka. Varje cell består i huvudsak av en tiondels millimeter tjock platta i grundämnet kisel som är 10*10cm bred. Framsidan(riktad mot solen) på varje cell är beklädd med tunna
metallkontakter och baksidan är helt i metall. När solljuset träffar framsidan av cellen exciteras elektroner och om en ledning är kopplad mellan cellens fram och baksida kan man använda den genererade strömmen i en elektrisk apparat. En enskild cell ger en spänning på ca 0,5 V. För att få upp spänningen är det vanligt att seriekoppla flera celler i en panel.
Panelen förses med en glasskiva och aluminiumram för att skydda den och ge ökad livslängd.
Livslängden som ofta garanteras av tillverkare är 25år men en panel kan hålla dubbelt så lång tid. I dagsläget ligger verkningsgraden för kristallina solceller på ca 15 %.
Andra generationen
Hit räknas tunnfilmssolceller. Även kallade okristalliska eller amorfiska solceller. Det fungerar på samma sätt som de kristallina men halvledarmaterialet som används är bara en tusendels millimeter tjockt. Det tunna skiktet fästs på en glasskiva i en förångningsprocess.
Panelens storlek bestäms av storleken på glasskivan som används. Verkningsgraden för denna typ är ca 7-11% men förbättras ständigt.
8 Tredje generationen
Grätzel och polymera solceller brukar räknas hit. Fördelen med dessa är att
produktionskostnaden/installerad watt är lägre jämfört med de som finns på marknaden idag.
Verkningsgraden för dessa är i dagsläget låg, ca 7 %.
Det finns flera andra varianter av solceller med olika material och tekniker inblandade som inte omnämns här.
I Owomase används första generationens solceller av typen monokristallina. Enligt uppgift skulle anläggningen vara ur funktion för tillfället men det visade sig vid det första besöket i byn att så inte var fallet. Alla ingående komponenter i systemet fungerade men det
uppdagades att det fanns andra bitar som berör systemet som inte fungerade tillfredsställande.
Vid ett samtal med Owomases hövding Nana Ampa framkom följande brister rörande anläggningen:
• En person vid namn Fiifi Mahdi sköter om anläggningen och har genomgått utbildning vid Universitetet i Kumasi. Flera personer i byn har genomgått träning på
solcellslaboratoriet vid Kumasis Universitet men av okänd anledning inte lärt sig tillräckligt för att kunna sköta anläggningen. Det finns alltså bara en person som vet hur man sköter systemet och ingen som kan ta över om Fiifi får förhinder.
• När något går sönder på anläggningen är ingen i byn villig att investera pengar i den för byn gemensamma anläggningen.
• I dagsläget finns endast ett fungerande batteri där den ackumulerade solenergin kan lagras.
• Reservdelar såsom nya 12V lågenergilampor och lysrör går bara att få tag ifrån KNUST. Dit är det ca 3h i bil. Ingen i byn är villig att åka 3h för att inhandla reservdelar.
• Lokalen där reglerutrustning och batterier finns är inte låsbar i dagsläget. Det innebär att t.ex. barn enkelt kan ta sig in i lokalen och antingen skada sig själva eller
utrustningen.
Insikten om vad som egentligen var problemet uppkom alltså efter besök i byn och efter samtal med byns hövding. Ingen var villig att investera i en gemensam allmännytta.
Vid ett besök till universitetet i Kumasi träffades Professor Fred Akuffo som är i startgroparna med ett företag inom solcellssystembranschen. Under det mötet uppstod idén att tillämpa hans affärsidé på Owomases solcellsanläggning. Affärsidén i korthet är att genom att ta ut en mindre avgift för att ladda mobiltelefoner skapa intäkter som ska användas till underhåll och reparationer av solcellsanläggningen. Den ger dessutom möjlighet till en extrainkomst för en person i byn. Erfarenhet från andra liknande projekt i U-länder har visat att om en liten affärsverksamhet kan skapas bekämpas fattigdom mer effektivt. (3) Vid samtal med Nana Ampa framkom önskemål om en intäktsfördelning enligt följande:
30 % till reparationer och för att ersätta utslitna delar på solcellsanläggningen.
40 % till en för byn gemensam kassa. Underhåll för byggnader och maskiner.
30 % i lön till ansvarige för mobilladdningen.
För att få acceptans för idén i byn och för att öka bybornas motivation att ladda sina mobiler i den egna anläggningen har målet varit att hålla den ovan givna fördelningen.
9
Idén från början var att skapa en affärsverksamhet av solcellsanläggningen i Owomase men eftersom det har varit svårt att hitta exakta uppgifter om anläggningen har en mer allmän frågeställning formulerats.
För att läsaren ska få en uppfattning om storleken på laddningsavgiften, i förhållande till det övriga prisläget i Ghana, omnämns här ett par exempel:
• En liter fotogen kostar 92 pesewas(4). En fotogenlampa som brinner 3h varje natt förbrukar ca 7 liter fotogen på en månad
• Den lagstadgade minimilönen i Ghana är 3 Cedis/dag (300 pesewas) Syfte och mål
Målet med projektet är att föreslå en hållbar affärsverksamhet med mobiltelefonladdning som grund av en solcellsanläggning i Owomases storlek. Detta i syfte att generera intäkter som skall användas för underhåll och reparationer av en sådan anläggning.
Två frågor ska besvaras
Hur stor måste laddningsavgiften vara för att få anläggningen att gå runt?
Hur stor batterikapacitet måste finnas i systemet för att täcka behovet?
Avgränsningar
• Inga jämförelser mellan olika typer av komponenter i systemet har gjorts.
• Användning och tillförsel av energi i systemet sker inte samtidigt. All inkommande energi måste alltså lagras.
10
Metod och teori
Ett besök gjordes vid sollabbet vid KNUST för att få utbildning i hur ett solcellssystem i miniskala fungerar och hur installationen av komponenterna i ett sådant går till. Utrustningen som användes vid utbildningen var en solcellspanel, en regulator, ett batteri, en lampa och en multimeter.
För att säkerställa att solcellspanelerna i byn omvandlar tillräckligt mycket av solenergin för att täcka energibehovet från mobilladdningen, lampor, tv och radio har en energiöversikt av systemet under ett år upprättats. Det har även gjorts undersökningar om hur stor
batterikapacitet som behövs för att säkerställa energitillgången under molniga dagar.
Energiöversikt
Följande utposter har identifierats:
Mobilladdning
25 personer laddar sin telefon a 3,7 Wh en gång i veckan med en total laddningsverkningsgrad på 13,5% (5)
Årlig energiförbrukning= 25*52*3,7/0,135 [antal mobiler*årets alla veckor*energimängden i ett nokia mobiltelefonbatteri/laddningsverkningsgraden]=35 629Wh
Inverter(Spänningsomvandlare)
Förluster vid omvandling från 12V likström till 220V växelström. Konverteringsförlusterna i en inverter från DC till AC är ca 7-10%(6) (7). Antagen verkningsgrad 90%.
TV-tittande
En 40W TV är igång 3h om dagen 365 dagar om året.
Årlig energiförbrukning= 3*40*365=43 800Wh Belysning
3 st. 15W lysrör är igång 4h på kväll årets alla dagar.
Årlig energiförbrukning= 3*15*4*365=65 700Wh Radio-/kassettspelande
Byborna lyssnar på radio och spelar kassetter 5h om dagen med en 20W spelare.
Årlig energiförbrukning= 5*20*365= 36 500Wh Regulator
Regulatorn behövs för att övervaka i-/urladdning av batteriet. Den bryter batteriets strömtillförsel när batteriet är fulladdat och ser till att batteriet inte laddas ut för mycket eftersom det minskar livslängden på ett bly-syrabatteri. Energiförbrukning= 4mA (8) Årlig energiförbrukning= [Energiförbrukning*timmar på ett år]0,004*8760=35 Ah 35Ah*12V=420Wh.
Total daglig energiförbrukning
(35 629/0,9+43 800+36 500+420+65700)/365[(Energi mobilladdning/verkningsgrad inverter+tv-tittande+stereoanvändning+regulatorförbrukning)/årets alla dagar]=510Wh
11 Förlustposter mellan sol och batteribank
• Solpanelernas orientering
Solpanelerna antas vara helt horisontella. Solarimetern som använts för att mäta solinstrålningen antas också ha varit horisontell vid mättillfället. Med dessa antaganden sker inga förluster med anledning av solpanelernas orientering.
• Skuggning
Panelerna utsätts i dagsläget inte för skuggning.
• Verkningsgrad solcellspanelen
Av den instrålade solenergin kan inte solcellerna omvandla allt till elektrisk energi. I dagsläget ligger verkningsgraden på en solcellspanel av typen monokristallin på ca 15
%. (9) Solcellstypen som används i systemet antas vara av den sorten.
• Smuts på panelerna
Partiklar som hindrar solljuset att nå solcellerna minskar panelernas prestanda.
Storleken på förlusten beror på smutslagrets tjocklek. Ca 3 % vid medeltjockt lager och 10 % vid ett tjockt lager. (10). Antagen verkningsgrad 97%.
• Temperatur
Miljön som solcellen är installerad i påverkar solcellernas prestanda. Temperaturen är här en viktig faktor. Uteffekten från solpanelen är testad vid 25 °C. För varje grad över den temperaturen minskar den levererade effekten med 0,5 %. Cellens temperatur ligger i snitt 20 grader över omgivande temperatur. Alltså medför en
årsmedeltemperatur på luften på 25,4 °C(Akim Oda) (11) att cellens temperatur blir 45,4 °C och att temperaturförlusterna(Ftemp) blir 12,7%. (12)
• Kabelförluster
Förluster på ca 5 % om en tillräckligt grov kabel används.
• Kemiska omvandlingsförluster i ett bly-syrabatteri.
När ett bly-syrabatteri laddas omvandlas elektrisk energi till kemisk energi. Under den processen sker förluster. I det undersökta systemet kopplar laddningsregulator bort batteriet från användaren när energimängden i batteriet(EIB) understiger 25 %.
Snittladdningsverkningsgraden är ca 78 % när batteriet laddas från 25 % till 100 % (av EIB). I urladdningsprocessen sker endast små förluster. Dessa är försumbara. (13)
Summa förluster
[Verkningsgrad solpanel*smuts*temperatur*kabelförluster*kemiska omvandlingsförluster]=0,15*0,97*0,873*0,95*0,78=0,094=9,4 % Summa inposter
Solinstrålning vid en närliggande mätstation(Saltpond) är i snitt under året 4,4 kWh/m2 och dag. (14)
För att räkna ut hur mycket av denna energi som kan ta tillvaras används följande ekvation [instrålad energi*solpanelsarea*systemverkningsgrad]=
4400Wh/m2 och dag*1,27m2*0,094=525Wh
12 Energisummering
[Inposter-utposter]=525-510=15Wh
Systemet tar emot 15Wh mer/dag än vad det gör av med. Det är den tillgängliga överskottsenergin som kan lagras för att användas under icke soliga dagar.
Batteribanksdimensionering
Om det ska finnas energi tillgängligt under en dag när solen inte skiner måste en energimängd på 510Wh finnas tillgänglig i batteriet. Batterilagringskapaciteten måste däremot vara högre eftersom den dagliga solskörden måste få plats då energin inte används när solen skiner.
Storleken på batteribanken beräknas på följande sätt:
Varje dag är överskottsenergin 15Wh. För att samla ihop till ett dagsbehov måste överskottet varje dag lagras under 34 dagar. Det är osannolikt att solen skiner med full styrka under 34 dagar i sträck därför utesluts den möjligheten och endast energin under en dag(525Wh) lagras i batteribanken.
Eftersom regulatorn bara tillåter batteriet att urladdas till 25 % kan bara 75 % av
batterikapaciteten utnyttjas. Därför behövs minst en batterikapacitet på 525/0,75=700Wh Batterikapaciteten mäts oftast i Ah. 700Wh/12V=58Ah
Tyvärr går det inte att välja exakt antal amperetimmar i ett batteri, tillverkarnas olika varianter får kombineras för att uppnå en kapacitet i närheten av den önskade. I det här projektet har ett 75Ah batteri valts.
Underhållskostnader
Tabell 1. Livslängd, inköpskostnader och årskostnad för ingående komponenter i systemet.
Komponent Livslängd[år] Inköpskostnad[kr] Årskostnad[kr]
Solcellspanel(50Wp, monokristallin, 1,27m2) (15)
25 1925*3 600
12V
Hobbybatteri(75Ah) (16)
6,9 940 136
Regulator(8) 10 699 70
12V lysrör 15W(17) 12 59*3 15
TV 25 1000 40
Radio 30 200 7
Inverter
(Mastervolt 12/150)
10 1900 190
Övrigt(kablar, grendosa etc.)
10 500 50
SUMMA 1108kr
Kommentarer till ovanstående tabell
Livslängden på batteriet i systemet kommer att begränsas av en av två faktorer: Max antal cykler eller inre korrosion. Det som inträffar först beror på vilken omgivning batteriet vistas i, hur djupt det urladdas och vilken typ av batteri som används. (18)
Dagens batterier är inte lika känsliga för höga temperaturer(19). Därför gjordes antagandet att max antal cykler begränsar livslängden. Eftersom livslängden för projektets valda batterier är
13
angiven för urladdningsdjup på 50 % har en ekvation använts för att räkna om livslängden med det valda systemets urladdningsdjup.
Lc=Nc*Cs*Dod*Xs=9000Ah
Lc=Ah som kan plockas ut under batteriets livstid=9 000Ah Xs=Korrektionsfaktor för solcellssystem=0,8
Nc=Battericykler angiven av tillverkaren=300st Cs=Batterikapacitet angiven av tillverkaren=75Ah
Dod=Urladdningsdjup som använts när tillverkaren testat antal cykler=0,5
Yc=Lc/(365*Dc)=9000/(365*3,59)=6,9år Yc=Livslängd på batteriet
Dc=Medelbelastning på batteriet under varje timme under ett dygn Dc har beräknats på följande sätt:
525Wh laddas i batteriet/dag. 510Wh laddas ur batteriet/dag. Totalt 525+510=1035Wh 1035Wh/12V=86,25Ah
Medelbelastningen Dc fås då genom 86,25/24=3,59
Solcellspanelernas livslängd är garanterad av tillverkaren till 25år.
Lysrören brinner 4h årets alla dagar.->4*365=1460h. Livslängd på lysrören är 18 000h (tillverkarens egna uppgifter) ->18000/1460=12,3år
Inverterns livslängd uppskattas till 10 år. I liknande system studerade av Rodriguez C och Amaratunga GAJ har livslängden angetts till 10år.(20)
Avgiftskalkylering
Den totala kostnaden varje år för att driva systemet är 1108kr.
40 % av inkomsterna från varje laddning måste täcka den här årliga utgiften eftersom 60 % ska användas till lön för ansvarige och Owomases egen kassa. Avgiften X måste då vara.
X*25*52*0,4=1108kr ->X=1108/(25*52*0,4)
14
Resultat
För att generera tillräckligt med intäkter för underhåll och drift av solcellsanläggningen måste en avgift på minst 2,13kr tas ut för varje laddning.
Med dagens valuta kurs (21) skulle avgiften i Ghanesiska Cedi bli 0,1809*2,13=0,39 Ghana Cedi. Det lägst värderade myntet i Ghana är 5 pesewas. Avgiften avrundas därför av uppåt till 40 pesewas.
Batterikapaciteten är bestämd till 75Ah.
15
Diskussion
Anslutning till elnätet som regeringen utlovar ska inträffa snart, leder förmodligen till att byinvånarna laddar sina mobiler i sina egna hus. Då kan inkomster till systemet istället komma från försäljning av elektricitet från systemet. Dessutom skulle anläggningen kunna fungera som backup vid elavbrott, som rapportförfattaren av egen erfarenhet vet är vanliga i Ghana.
Osäkerheter i rapporten
Svårigheter att i efterhand hitta priser på alla komponenter i Ghana har gjort att svenska priser har använts. Det är möjligt att samma komponenter är dyrare eller billigare i Ghana vilket i slutändan påverkar avgiften per laddning.
Kabelförlusterna är uppskattade p.g.a. svårighet att hitta tillförlitlig information om dessa.
Tiderna som angetts för tv-tittande, belysningens användande och radiolyssnande är uppskattningar av rapportförfattaren. Inga intervjuer med byns invånare har gjorts för att styrka dessa uppgifter. Livslängden på dessa komponenter är förmodligen lite väl tilltagen.
Batteribanken behöver utökas för att kunna tillhandahålla tillräckligt med energi för dagar med för låg solinstrålning . Ökas batteribanken i storlek används under vissa perioder(med sol många dagar i sträck) endast en liten del av batterikapaciteten vilket innebär att batterierna endast behöver laddas i och ur från ex. 75 % av EIB till fulladdat. Under det laddningsskedet är laddningsförlusterna större än om batteriet laddas från 25 % av EIB till fulladdat. Därför kommer förlusterna vid laddning av batteriet bli större än de som angetts om batteribanken utökas. Laddningsverkningsgraden som beskrivs i rapporten är baserad på uppgifter från en batteritillverkare. Det kan finnas ett egenintresse hos tillverkaren att framhålla låga förluster för det egna batterimärket, därför ska uppgiften inte ses som helt tillförlitlig
Många faktorer är avgörande för storleken på den slutgiltiga laddningsavgiften. Den lilla marginalen som finns idag är en svaghet med det nuvarande förslaget. Inträffar något av följande täcker inte avgiften kostnaderna:
• Komponenterna går sönder tidigare än beräknat.(Kan även hålla längre än beräknat)
• Otillräckligt med kunder anlitar affärsrörelsen.
• Att avgiften inte tas ut för varje laddning och att intäkterna inte fördelas på det tilltänkta sättet.
Skulle den systemansvarige ta en större del av intäkterna själv än det som angetts i förslaget kommer tillslut inte tillräckligt med ekonomiska resurser att finnas tillgängliga för reparation och underhåll av anläggningen. Det kan vara mycket frestande för en fattig person. Därför borde kanske en annan person än systemansvarige administrera intäkterna.
En av förutsättningarna, för att systemet skall fungera i längden, är att ansvarige utser en vice ansvarig som kan sköta systemet vid den ansvariges frånvaro. Det måste även säkerställas att ansvarige har tillräckliga kunskaper för att kunna sköta systemet. Utrymmet där regulatorer, batterier etc. förvaras måste förses med lås så inte obehöriga får tillgång till lokalen. Det kan leda till frivilligt eller ofrivilligt sabotage.
Begränsningar i systemet. En mobilladdare drar ca 4W vilket betyder att en inverter som har maxkapaciteten 150 W klarar av att ladda ca 35 mobiler åt gången.
16
Invertern och laddare stängs av när de inte används så eventuell standbyel från dessa har inte tagits med i några beräkningar. Om inte dessa inte stängs av blir förlusterna större.
Förbättringsförslag
Antal mobiler i byn och hur ofta dessa kommer att laddas är baserat på antagningar. För att göra en mer sanningsenlig uppskattning borde bybornas telefonvanor studeras under en tid.
Även vilken typ av telefon(batteristorlek) invånarna i byarna använder skulle ge mer exakta beräkningsgrunder.
Hövdingens förslag till fördelning av inkomsterna är inte gynnsam för systemet. Det vore intressant att se om invånarna i byn ändrar sina laddningsvanor om inget av anläggningens inkomster går till byns gemensamma kassa utan istället går till solcellsanläggningen.
Om man istället använder statistik för daglig soldata istället för ett månadsmedelvärde kan man mer exakt beräkna hur mycket energi som finns tillgänglig varje dag och hur många dagar i sträck det brukar vara utan tillräcklig solinstrålning. Den informationen kan användas till att dimensionera batteribanken mer exakt. Det är orimligt att solens strålar når panelerna med full styrka under årets alla dagar som det är beräknat i rapporten.
Indata från solinstrålningen som använts är uppmätt vid en närliggande mätstation. Andra förutsättningar kan råda i Owomase. Eftersom det finns ett befintligt system i Owomase skulle energin som når systemet kunna fås fram genom mätningar på plats. Det ger ett mer exakt resultat. Jämförelser kan sedan göras med teoretiska beräkningar för samma mätperiod för att kunna förutspå hur det kommer bli i framtiden.
Ett alternativ till inverter är att köra med 12V laddare(billaddare). Då slipper man problemet med en extra apparat som kan gå sönder. Förlusterna i systemet minskar dessutom när elektriciteten inte måste omvandlas från 12V likström till 220V växelström och tillbaka igen till ca 5V likström. I en framtida studie vore det intressant att jämföra ett sådant system med det som är behandlat i den här studien.
Slutsats
Genom att sätta laddningsavgiften till 40 pesewas genereras tillräckligt med intäkter för att driva systemet om hövdingens vilja ska följas. Hövdingens fördelning kan diskuteras om den är rimlig.
Skulle en större del av intäkterna gå tillbaka till systemet skulle antingen en lägre avgift kunna erbjudas till anläggningens kunder vilket skulle kunna leda till en större kundkrets. Alternativt skulle mer ekonomiska resurser bli över till underhåll av systemet vilket skulle behövas om t.ex.
en större batteribank införskaffas. En större batteribank än den som finns i dagsläget är nödvändig för att täcka energibehovet under dagar med lite solinstrålning.
17
Tackord
Ett stort tack riktas till handledaren genom projektet Jan Forsberg, Karlstads universitet Rapportförfattaren vill även tacka:
Joseph Essandoh-Yeddu vid Energikommisionen i Accra.
Professor Karl-Erik Eriksson vid Karlstads universitet
Mr Robert Ransford Aborabora tolk och guide under Ghanavistelsen Professor Fred Akuffo vid KNUST
18
Referenser
(1) Mr Robert Ransford Aborabora. Tolk och affärsinnehavare i Ghana. 2010.
(2) Scott BE, Schmidt WP, Aunger R, Garbrah-Aidoo N, Animashaun R. Marketing hygiene behaviours: the impact of different communication channels on reported handwashing behaviour of women in Ghana. Health Educ.Res. 2007.
(3) United Nations Economic and social council.
Policy options and possible actions to expedite
implementation: energy for sustainable development Report of the Secretary-General. 2006 20 December:4-5.
(4) Greenlight Ghana. Greenhouse Gas Calculations. Available at: http://greenthelight.org/.
Accessed 05/20, 2010.
(5) Suzanne Foster Porter, Senior Research Analyst, Ecos Consulting Haresh Kamath, Energy Storage Engineer, EPRI Solutions.
California Battery Charger Energy Efficiency Research and Policy: Research Conclusions, Recommendations, and Next Steps. Available at:
http://www.efficientproducts.org/reports/bchargers/bcwkshp_11- 05/Intro_to_BC_Efficiency.pdf. Accessed 05/22, 2010.
(6) Performance of a grid connected small PV system in Poland. 9th International Energy Conference; 01; UK: Elsevier; 2003.
(7) Comparison of small inverters for grid-independent photovoltaic systems. World Renewable Energy Congress V; 20-25 Sept. 1998; UK: Elsevier; 1998.
(8) Solarlab. Energiförbrukning och pris CML 10A laddningsregulator. Available at:
http://solarlab.se/solpanel/laddningsregulatorer/regulator/cml-10.html. Accessed 05/24, 2010.
(9) International Energy Agency(IEA). Trends in photovoltaic applications. Available at:
http://energimyndigheten.se/Global/Forskning/Kraft/IEA%20PVPS%20Trends%20in%20pho tovoltaic%20applications%201992%20to%202005.pdf. Accessed 05/19, 2010.
(10) Martin N, Ruiz JM. Calculation of the PV modules angular losses under field conditions by means of an analytical model. Solar Energy Mater.Solar Cells 2001 12/01;70(1):25-38.
(11) Energy Comission Ghana. RENEWABLE ENERGY POLICY FRAMEWORK FOR CLIMATE CHANGE MITIGATION IN GHANA. 2009:Stycke 13.2.
(12) Diarra DC, Akuffo FO. Solar photovoltaic in Mali: potential and constraints. Energy Conversion and Management 2002 01;43(2):151-63.
(13) Christer Svensson. Civilingenjör kemiteknik, Exide Technologies Nordics.
(14) Energy Comission Ghana. Wind & solar data.
19
(15) Solar Lab Sweden. Priser 50W solpanel. Available at:
http://solarlab.se/solpanel/solceller/12volt.html. Accessed 05/19, 2010.
(16) Autoexperten. Varta 75Ah fritidsbatteri. Available at:
http://www.autokatalogen.se/afw/karlstad/view_article_info.do?articleIdNo=583316&nodeId No=294842. Accessed 05/25, 2010.
(17) Clas Ohlson. Priser T8 lysrör. Available at:
http://www.clasohlson.se/Product/Product.aspx?id=146091304. Accessed 05/26, 2010.
(18) Spiers DJ, Rasinkoski AOA. Limits to battery lifetime in photovoltaic applications. Solar Energy 1996 10;58(4-6):147-54.
(19) Hans. Produktansvarig Varta batterier. 2010.
(20) Rodriguez C, Amaratunga GAJ. Long-lifetime power inverter for photovoltaic AC modules. IEEE Trans.Ind.Electron. 2008;55(7):2593-2601.
(21) Bank of Ghana. Exchange rates Swedish kroner. Available at:
http://www.bog.gov.gh/index1.php?linkid=139. Accessed 05/26, 2010.
