Solcellssystem med åtgärder för ökad egenanvändning av solel i fastigheter Investeringsanalys av solcellssystem åt Rikshem AB Erik Simonsson

UPTEC ES 19013

Examensarbete 30 hp Juni 2019

Solcellssystem med åtgärder

för ökad egenanvändning av solel i fastigheter

Investeringsanalys av solcellssystem åt Rikshem AB

Erik Simonsson

Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten

Besöksadress:

Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0

Postadress:

Box 536 751 21 Uppsala

Telefon:

018 – 471 30 03

Telefax:

018 – 471 30 00

Hemsida:

http://www.teknat.uu.se/student

Abstract

Photovoltaic systems with actions for improved self-consumption in real-estate

Erik Simonsson

Rikshem AB is one of the leading private housing corporations in Sweden with an annual revenue of 2.8 billion. The company own close to 500 real estate properties with leasable area of 2.3 million square meters, mostly in larger cities from southern to northern Sweden. Rikshem have ambitious goals aiming to minimizing their environmental impact. Despite this, the knowledge about photovoltaic systems and its contribution to an emission free power production, is low within the company. Previously, photovoltaics hasn’t been an option for investment strategies at Rikshem, due to its high investment cost. In recent years the price for such systems has fallen and probability is easier reached due to many of Sweden’s economic incentives for photovoltaic systems.

This thesis main goal was to create an investment model for Rikshem to use when determining the probability of a photovoltaic system. The model was to evaluate the suitability of PV-systems for different real estate properties with different profitability measurements, such as net present value, payback, internal rate of interest, life cycle cost and levelized coast of energy.

Since the value of the self-consumed photovoltaic produced kilowatt-hour is more valuable than the one exported to the grid, a high self-consumption is important for good probability of a PV- system. Therefore, three actions for improving the self-

consumption of photovoltaic electricity was considered in this thesis: energy storage in batteries, common grid connection and a DC-microgrid. This was evaluated through a case study of three real-estate properties with different activities. The probability of the different actions was determined with the investment model.

The results from the case study shows that the most profitable action for increasing self-consumption is common grid connection, since it necessarily doesn’t mean an extra cost for Rikshem when implemented. Energy storage was the overall worst action, due to the high cost and short life time. Implementation of a DC-

microgrid generated good probability results for two of the three properties. It can be concluded that microgrids suits buildings differently and that the probability is mostly dependent of nearby buildings with high electricity demands.

Examinator: Petra Jönsson Ämnesgranskare: Joakim Widén Handledare: Nils Norlander

Popul¨ arvetenskaplig sammanfattning

De senaste ˚aren har anv¨andningen av solceller ¨okat exponentiellt i Sverige, mycket tack vare de fallande kostnaderna och politiska st¨odsystem. Den kommersiella kategorin, med solcellssystem st¨orre ¨an 20 kWp, har f¨or tillf¨allet st¨orst marknadsandel. Vid installation av st¨orre system kan stordriftsf¨ordelar dras och l¨onsamhet l¨attare uppn˚as. D¨arf¨or finns det goda m¨ojligheter f¨or Rikshem AB att investera i solceller. F¨oretaget har fastigheter fr˚an Malm¨o till Lule˚a med en total uthyrbar yta p˚a 29 000 kvadratmeter, vill verka f¨or en b¨attre milj¨o och ett h˚allbart samh¨alle. D¨arf¨or har f¨oretaget uppsatta milj¨om˚al.

Bland annat ska deras energianv¨andning minska med 2.5 % varje ˚ar och till ˚ar 2030 vara koldioxidneutrala. H¨ar kan solcellstekniken komma att spela en stor roll. Eftersom Rikshem ¨ar ett aktiebolag ¨ar det inte bara viktigt att investera f¨or milj¨on utan ¨aven i projekt med god avkastning. Detta examensarbete ¨amnar d¨arf¨or att bidra med ett verk- tyg som kan avg¨ora en potentiell solcellsinvesterings l¨onsamhet f¨or en valfri fastighet.

D¨arf¨or skapades en investeringsmodell som, med viss indata, ber¨aknar l¨onsamheten f¨or ett solcellssystem med nettonuv¨arde som utg˚angspunkt. Arbetet ska ¨aven belysa viktiga faktorer som ¨ar n¨odv¨andiga f¨or god l¨onsamhet av solceller, i syfte att hj¨alpa Rikshem i beslut om var de ska v¨alja att installera solceller.

I arbetet presenteras ¨aven tre ˚atg¨arder f¨or att ¨oka egenanv¨andningen av solel, vilket kan vara avg¨orande f¨or l¨onsamheten. Vanligtvis ¨ar v¨ardet av det egenanv¨anda kilo- wattimmen betydligt h¨ogre ¨an f¨or den s˚alda kilowattimmen till n¨atet. F¨or att g¨ora solcellssystemen mer l¨onsamma ¨ar det d¨arf¨or viktigt att s˚a lite solel som m¨ojligt matas ut till n¨atet. De tre ˚atg¨arderna som unders¨okts i examensarbetet ¨ar energilagring i bat- terier, gemensamhetsabonnemang och likstr¨omsmikron¨at. Batterierna kan lagra solelen p˚a dygnsbasis och kan d¨armed spara den el som produceras p˚a dagen till anv¨andning p˚a kv¨allen n¨ar solen inte lyser. Ett gemensamhetsabonnemang inneb¨ar att man sl˚ar ihop anslutningspunkterna till eln¨atet och att solelen d˚a ¨aven kan tillgodose hyresg¨asternas elbehov. Ett likstr¨omsmikron¨at installeras i syfte att distribuera solelen till n¨arliggande byggnader.

F¨or att unders¨oka ˚atg¨ardernas inverkan p˚a l¨onsamhet gjordes en fallstudie. I fallstudien valdes tre fastigheter ut, en fr˚an respektive kategori i Rikshems fastighetsbest˚and. En kommersiell fastighet, en skolfastighet och ett flerbostadshus. Fr˚an resultatet dras ¨aven slutsatser om huruvida de olika ˚atg¨arderna skiljer sig ˚at mellan de olika typerna av fas- tigheter. F¨or att avg¨ora ˚atg¨ardernas inverkan skapades ett basfall f¨or respektive utvald fastighet d¨ar endast ett solcellssystem installerats. Det gjordes med investeringsmodel- len som d¨arefter korrigerades vid implementering av ˚atg¨arderna.

Resultatet fr˚an ber¨akningarna av basfallen visar att solcellssystem med r¨att orientering, lite skuggning, tillr¨acklig s¨akringsstorlek och h¨og verkningsgrad ¨ar viktigt f¨or ett h¨ogt nettonuv¨arde av investeringen. Vad som ocks˚a ¨ar avg¨orande ¨ar att egenanv¨andningen

¨ar h¨og. Ett optimalt solcellssystem kan ¨and˚a visa sig vara ol¨onsamt om all el s¨aljs bil- ligt till eln¨atet. Byggnader med h¨og elanv¨andning, framf¨orallt p˚a sommaren, ¨ar d¨arf¨or att f¨oredra. Den ˚atg¨ard som var mest l¨onsam f¨or samtliga fall var gemensamhetsabon- nemang. I och med ihopslagning av hyresg¨astelen eller verksamhetselen kan elbehovet

¨oka markant utan speciellt stora kostnader. Det kr¨aver d¨aremot att man har samtli- ga hyresg¨asters godk¨annande eftersom de, enligt EU-direktiv, fritt ska kunna v¨alja el-

handlesbolag. Den r¨attigheten kan ¨aventyras vid inf¨orandet av ett gemensamhetsabon- nemang. Den minst l¨onsamma ˚atg¨arden var batterier. F¨or samtliga fall sj¨onk ist¨allet l¨onsamheten ¨aven fast att egenanv¨andignen ¨okade. Anledningen ¨ar batteriernas h¨oga pris. Likstr¨omsmikron¨at visade sig l¨onsamt i tv˚a av tre fall. F¨or att ˚atg¨arden ska l¨ona sig ska egenanv¨andningen innan implementering vara ganska l˚ag, samt att det ska finnas n¨arliggande byggnader med h¨og elanv¨andning. ¨Aven denna ˚atg¨ard kan st¨ota p˚a lagpro- blem. Enligt ellagen och n¨atkoncessionen f˚ar inte vem som helst bygga ut eln¨atet. Det kan d¨aremot undkommas p˚a vissa s¨att som beskrivs i f¨orordningen om undantag av n¨atkoncessionen.

Resultatet visar ¨aven att typen av fastighet eller verksamhet i byggnaden, endast spelar roll i den mening att det skapar ett stort elbehov. Det g˚ar inte att dra n˚agon slutsats om huruvida vissa ˚atg¨arder passar b¨attre f¨or olika fastighetskategorier. ¨Aven fast en bygg- nad bedriver en viss verksamhet kan energianv¨andning variera kraftig mellan byggnader i samma fastighetskategori. Det kan ¨aven konstateras att det finns goda m¨ojligheter f¨or Rikshem att g¨ora l¨onsamma investeringar i solcellssystem. D¨ar m¨ojlighet finns borde

¨

aven ˚atg¨arder f¨or att ¨oka egenanv¨andningen av solel ¨overv¨agas f¨or att ¨oka l¨onsamheten ytterligare.

Exekutiv sammanfattning

I det h¨ar examensarbetet har en investeringskalkyl utvecklats f¨or att kunna avg¨ora den potentiella l¨onsamheten f¨or solcellssystem. Tanken ¨ar att den ska anv¨andas som besluts- underlag och f¨or utv¨ardering av investeringsalternativ f¨or solceller p˚a fastigheter. Det kommer ¨aven presenteras viktiga faktorer som p˚averkar solcellernas l¨onsamhet och hur k¨anslig l¨onsamheten ¨ar f¨or varierande indata. Det l¨onsamhetsm˚att som modellen utg˚ar ifr˚an ¨ar nettonuv¨arde, men den ber¨aknar ¨aven internr¨anta, rak- och diskonterad pay- back, livscykelkostnad och levelized cost of energy. Modellen tar viss indata f¨or en given byggnad, s˚a som anv¨andning av fastighetsel, takytans storlek och orientering och levere- rar ett l¨onamhetsm˚att baserat p˚a den mest l¨onsamma systemstorleken. Kalkylen loopar fram systemstorleken som maximerar nettonuv¨ardet med givna antaganden om system- kostnad, elpris, elprisutveckling och ekonomiska incitamanet f¨or solceller. ¨Onskv¨arda attribut hos byggnader, som genererar god l¨onsamhet, ¨ar stora tak med bra orientering, liten skuggning och h¨og energianv¨andning.

I arbetet har ¨aven tre ˚atg¨arder f¨or ¨okad egenanv¨andning av solel unders¨okt.

Eftersom s¨aljpriset f¨or solel oftast ¨ar betydligt l¨agre ¨an v¨ardet f¨or den egenanv¨anda sole- len ¨ar en h¨og egenanv¨andning avg¨orande f¨or en l¨onsam solecellsinvetsering. De ˚atg¨arder som unders¨oktes var energilagring i batterier, ett gemensamhetsabonnemang d¨ar hy- resg¨astelen kopplas till solelsproduktonen och ett likstr¨omsmikron¨at som f¨ordelar solel till n¨arliggande fastigheter i Rikshems best˚and. Den mest l¨onsamma ˚atg¨arden f¨or samt- liga fall, som unders¨oktes, ¨ar gemensamhetsabonnemang. Detta eftersom ˚atg¨arden i sig inte beh¨over inneb¨ara n˚agon extra kostnad. Batterier visade sig minst l¨onsamt p˚agrund av dess h¨oga pris. Likstr¨omsmikron¨at kan vara l¨onsamt, men m˚aste d˚a implementeras p˚a platser med r¨att f¨oruts¨attningar.

F¨ orord

F¨oljande examensarbete ¨ar det avslutande kapitlet p˚a en fem ˚ar l˚ang civilingenj¨orsutbild- ning i energisystem vid Uppsala Universitet. Arbetet motsvarar 30 h¨ogskolepo¨ang och har p˚ag˚att under hela v˚arterminen ˚ar 2019. N¨astan all arbetstid har spenderats p˚a ˚AF som b˚ade har bidragit med kontorsplats och handledare. Nils Norlander, tidigare ener- gisystemstudent, har under denna tid b˚ade handlett och granskat arbetet. Ut¨over det har han ocks˚a bidragit med goda r˚ad och gott s¨allskap, inte bara p˚a kontoret utan ¨aven p˚a golfbanan. Av ovanst˚aende anledningar vill jag rikta ett stort tack till Nils. Utan honom hade mitt examensarbete p˚a ˚AF inte varit m¨ojligt. Jag vill ocks˚a tacka Matte Almgren p˚a ˚AF som var min f¨orsta kontaktperson. ¨Aven han har bidragit med gott s¨allskap och underh˚allande kafferaster. Givetvis vill jag tacka den ¨ovriga avdelningen f¨or energieffektivisering som gjort min tid p˚a ˚AF till allt den har varit.

Jag vill ocks˚a tacka min ¨amnesgranskare, Joakim Widen, professor vid Uppsala Universitet. Under terminen har han alltid funnits tillg¨anglig, b˚ade p˚a skolan och via mail, f¨or att besvara fr˚agor. Han har ocks˚a hj¨alpt mig att utforma fr˚agest¨allningarna och bidragit med goda r˚ad vid metodval. Sist men inte minst vill jag tacka min opponent och v¨an Emil Eriksson som ocks˚a skrivit sitt examensarbete under v˚arterminen. F¨orutom en enast˚aende opponering och detaljrik korrekturl¨asning av min rapport har han p˚amint mig om allt det administrativa kring examensarbetet som jag sj¨alv inte har haft koll p˚a.

Jag ¨ar ¨aven djupt imponerad av hans examensarbete och ¨onskar honom all lycka i sin framtida karri¨ar.

Inneh˚ all

1 Introduktion 3

1.1 Bakgrund . . . 3

1.1.1 Solenergi . . . 3

1.1.2 Rikshem . . . 4

1.2 M˚al . . . 5

1.3 Fr˚agest¨allningar . . . 5

1.4 Disposition . . . 5

2 Teori 6 2.1 Solinstr˚alning . . . 6

2.1.1 Spridning och absorption . . . 6

2.1.2 AM1.5 . . . 6

2.1.3 Solinstr˚alningens komponenter . . . 7

2.1.4 Solgeometri . . . 7

2.2 Solcellssystem . . . 10

2.2.1 Solceller . . . 11

2.2.2 V¨axelriktare . . . 13

2.2.3 Upplutade solpaneler . . . 14

2.2.4 Solel i framtiden . . . 14

2.3 Energianv¨andning i fastigheter . . . 15

2.4 Ekonomi . . . 16

2.4.1 Elpris . . . 16

2.4.2 Ekonomiska incitament f¨or solceller . . . 17

2.4.3 Investeringsanalys . . . 19

2.5 Egenanv¨andning och solt¨ackningsgrad . . . 21

2.6 ˚Atg¨arder f¨or ¨okad egenanv¨andning av solel . . . 21

2.6.1 Batterier . . . 22

2.6.2 Gemensamhetsabonnemang . . . 23

2.6.3 Likstr¨omsmikron¨at . . . 24

3 Metod 26 3.1 Investeringsmodellen . . . 26

3.1.1 Solinstr˚alningsdata . . . 26

3.1.2 Byggnadsspecifik data . . . 27

3.1.3 Ekonomiska parametrar . . . 27

3.1.4 Ber¨akningar . . . 29

3.2 Fallstudie . . . 29

3.2.1 Batterier . . . 29

3.2.2 Gemensamhetsabonnemang . . . 30

3.2.3 Likstr¨omsmikron¨at . . . 30

3.3 Fall 1: Ed¨ov¨agen 2 - Kommersiell fastighet . . . 31

3.4 Fall 2: Sand¨ov¨agen 4 - Skola . . . 31

3.5 Fall 3: Solskensgatan 6 & 8 - Flerbostadshus . . . 32

3.6 Validering . . . 32

3.7 K¨anslighetsanalys . . . 33

3.8 Avgr¨ansningar . . . 33

3.8.1 Tekniska avgr¨ansningar . . . 33

3.8.2 Ekonomiska avgr¨ansningar . . . 33

4 Resultat 34 4.1 Validering . . . 34

4.2 K¨anslighetsanalys . . . 34

4.3 Fallstudie . . . 36

4.3.1 Basfall 1 - Ed¨ov¨agen 2 . . . 36

4.3.2 Basfall 2 - Sand¨ov¨agen 4 . . . 37

4.3.3 Basfall 3 - Solskensgatan 6 & 8 . . . 37

4.3.4 Resultat f¨or ˚atg¨arder . . . 38

5 Diskussion 40 5.1 Validering . . . 40

5.1.1 Teknisk data . . . 40

5.1.2 Ekonomisk data . . . 40

5.2 K¨anslighetsanlys . . . 40

5.3 Investeringsmodellen . . . 41

5.3.1 Tekniska ber¨akningar . . . 41

5.3.2 Ekonomiska ber¨akningar . . . 42

5.4 Basfallen . . . 43

5.4.1 Ed¨ov¨agen 2 . . . 43

5.4.2 Sand¨ov¨agen 4 . . . 43

5.4.3 Solskensgatan 6 & 8 . . . 43

5.5 ˚Atg¨arder f¨or ¨okad egenanv¨andning av solel . . . 44

5.5.1 Batterier . . . 44

5.5.2 Gemensamhetsabonnemang . . . 44

5.5.3 Likstr¨omsmikron¨at . . . 45

6 Slutsats 47 7 Appendix 54 7.1 Indata til Investeringsmodellen . . . 54

7.1.1 Basfall 1 - Ed¨ov¨agen 2 . . . 54

7.1.2 Basfall 2 - Sand¨ov¨agen 4 . . . 55

7.1.3 Basfall 3 - Solskensgatan 6 & 8 . . . 56

Nomenklatur

β Lutningsvinkel ^◦

δ Deklinationsvinkel ^◦

η_s Solcellspanelens verkningsgrad −

γ Orienteringsvinkel ^◦

ω Timvinkel ^◦

φ Latitud ^◦

ρ Albedo −

σ Stefan-Boltzmanns konstant W/m²K⁴

θ Infallsvinkel ^◦

θtak Taklutning ^◦

θ_z Zenitvinkel ^◦

A_i Anisotropiskt index −

A_p Area solcellspanel m²

A_T Total solcellsyta m²

d Dag p˚a ˚aret nr

G Grundinvestering kr

G0n AM0-str˚alning ^W/m2

IbT Direkt solinstr˚alning ^W/m2

I_dT Diffus solinstr˚alning ^W/m2

I_gT Reflekterad solinstr˚alning ^W/m2

I_{ST C} Solinstr˚alning under STC ^W/m2

I_T Total solinstr˚alning ^W/m2

n Kalkylperiod ˚ar

Pmax Solcellspanelens toppeffekt Wp

R Restv¨arde kr

r kalkylr¨anta %

R_b Geometrisk faktor −

t Antal ˚ar ˚ar

t_s Soltid min

F¨ orkortningar

AM IR UV STC PR MPPT MPP NV FV NNV LCC LCOE DMS IMD KMD AC DC SMHI FTX

Air Mass Infrar¨od Ultraviolet

Standard test condition Preformance ratio

Maximum power point tracker Maximum power point

Nuv¨arde Framtida v¨arde Nettonuv¨arde Life cycle cost

Levelized cost of energy Demand side management

Individuell m¨atning och debitering Kollektiv m¨atning och debitering Alternate current - v¨axelstr¨om Direct current - likstr¨om

Sveriges metrologiska och hydrologiska in- stitut

Fr˚anlufts- och tilluftsventilation med v¨arme˚atervinning

1 Introduktion

Rikshem ¨ar ett fastighetsbolag som har planer p˚a att ¨oka antalet solcellssystem p˚a sina fastigheter de n¨armaste ˚aren. Fastighetsbest˚andet ¨ar utspritt ¨over hela landet, fr˚an Lule˚a till Malm¨o. Rikshem jobbar h˚art med att f¨ors¨oka minska energianv¨andningen i sina fas- tigheter och d¨armed minska f¨oretagets milj¨op˚averkan och kostnader. F¨or tillf¨allet finns det flera p˚ag˚aende projekt som f¨ors¨oker hantera problemet och det finns uppsatta m˚al f¨or utsl¨apps- och energibesparingar. H¨ar kommer solcellssystem vara ett viktigt bidrag, som ocks˚a l¨ampar sig bra p˚a fastigheter. I dagsl¨aget har Rikshem bara n˚agra enstaka solcellssystem och kunskapen om tekniken och hur den kan bidra till m˚aluppfyllelse ¨ar f¨orh˚allandevis liten. Eftersom Rikshem vill generera avkastning till aktie¨agarna ¨ar det viktigt att investeringarna inte bara ¨ar milj¨ov¨anliga utan samtidigt l¨onsamma. Detta examensarbete ¨amnar skapa ett verktyg f¨or Rikshem att snabbt och enkelt kunna avg¨ora om en given fastighet l¨ampar sig f¨or installation av solcellssystem. F¨or att ett s˚adant system ska vara l¨onsamt ¨ar det viktigt att byggnaden, d¨ar solceller installeras, anv¨ander en h¨og andel av den producerade solelen p˚a plats. D¨arf¨or kommer det ¨aven presenteras tre ˚atg¨arder f¨or ¨okad egenanv¨andning av solel f¨or att maximera l¨onsamheten.

1.1 Bakgrund 1.1.1 Solenergi

I Sverige, liksom i v¨alden, har marknaden f¨or solceller vuxit exponentiellt de senaste

˚aren. Det beror dels p˚a sjunkande kostnader men ¨aven p˚a politiska initiativ som st¨odjer solcellsutvecklingen. I slutet av 2016 fanns drygt 200 installerade MW i Sverige, vilket motsvarade ungef¨ar 0.1% av landets totala elproduktion. [1]. Marknaden domineras av n¨atanslutna system, d¨ar kommersiella fastigheter tillh¨or den st¨orsta kategorin, f¨oljt av sm˚ahus, se figur (1a). Generellt s¨att sjunker investeringskostnaden per installerad effektenhet n¨ar systemstorleken ¨okar [2]. D¨arf¨or ¨ar st¨orre system inom den kommersiella kategorin vanligast. D¨aremot har mindre solcellssystem r¨att till skattereduktion f¨or s˚ald solel, vilket ska gynna privatpersoner som vill producera egen f¨ornybar energi [3].

(a) (b)

Figur 1: a) ˚Arligen installerad kapacitet av solcellssystem i Sverige. Den ackumulerade kapaciteten uppgick till 193 MW ˚ar 2016. b) Viktat genomsnittligt pris f¨or nyckelf¨ardiga solcellssystem. [1]

Solinstr˚alning ¨ar gratis, men p˚a Sveriges breddgrader ¨ar ljuset v¨aldigt begr¨ansat p˚a vinterhalv˚aret. I maj, juni och juli ¨ar solelproduktionen i Sverige som st¨orst, eftersom solen ¨ar som starkast d˚a [4]. P˚a grund av det nordiska klimatet ¨ar det f¨ordelaktigt att installera solcellssystem p˚a fastigheter som har h¨og energif¨orbrukning p˚a sommaren, som d˚a kan tillgodoses med egenproducerad solel. N˚agot som d¨aremot v¨ager upp f¨or den begr¨ansade solinstr˚alingen ¨ar det kallare och bl˚asigare klimatet. Det medf¨or att

solcellerna kyls naturligt som resulterar i att en h¨og verkningsgrad kan uppr¨atth˚allas [5]. I och med de senaste ˚arens sjunkande priser p˚a nyckelf¨ardiga solcellssystem, se figur 1b finns det goda f¨oruts¨attningar att p˚a ett l¨onsamt och milj¨ov¨anligt s¨att producera sin egen solenergi.

1.1.2 Rikshem

Rikshem AB bildades ˚ar 2010 och ¨ar ett av Sveriges st¨orsta privat¨agda fastighetsbolag, med 29 000 bost¨ader ¨over hela landet. Bolaget ¨ags till 50% av AMF pensionsf¨ors¨akring AB och 50% av Fj¨arde AP-fonden och hade ett marknadsv¨arde p˚a 46 miljarder kronor

˚ar 2018. H˚allbarhet ¨ar ett genomg˚aende tema f¨or Rikshems strategiska satsningar och ¨ar starkt kopplat till k¨arnverksamheten. Rikshem finns p˚a utvalda tillv¨axtorter i Sverige.

St¨orst del av best˚andet (utifr˚an marknadsv¨ardet) finns i Stockholm, Uppsala, Helsing- borg och Norrk¨oping. Best˚andet best˚ar i huvudsak av bost¨ader och samh¨allsfastigheter.

Totalt sett ¨ager Rikshem 2.3 miljoner kvadratmeter uthyrningsbar area och f¨orbrukar ungef¨ar 320 GWh energi ˚arligen. [6].

Bygg- och fastighetssektorn st˚a f¨or ungef¨ar en tredjedel av Sveriges energianv¨andning [7]. Det resulterar i stor klimatp˚averkan som Rikshem vill vara med att minimera.

D¨arf¨or har f¨oretaget satt upp m˚al om minskad energianv¨andning med 2.5% ˚arligen, vilket de har lyckats med sedan ˚ar 2013. Till ˚ar 2030 satsar Rikshem p˚a att vara 100%

koldioxidneutrala, genom att ¨oka andelen milj¨ov¨anlig el och minska energianv¨andningen.

[6]. H¨ar kan solceller komma att spela en stor roll eftersom det finns stora utrymmen f¨or investeringsm¨ojligheter. F¨ordelningen av fastigheternas marknadsv¨arde, hyresint¨akter och Rikshems st¨orsta orter visas i figur 2. Nedan visas ocks˚a Rikshems aff¨arside och vision f¨or att ytterligare ge en bild av f¨oretagets k¨arnverksamhet.

Aff¨arsid´e: ”Vi ska l˚angsiktigt och h˚allbart ¨aga, utveckla och f¨orvalta v˚ara bost¨ader och samh¨allsfastigheter.”

Vision: ”Vi g¨or skillnad i utveckling av det goda samh¨allet.”

Figur 2: F¨ordelning av hyresint¨akter och fastigheternas marknadsv¨arde samt de orter med st¨orst andel av fastighetsv¨arde i Rikshems fastighetsbest˚and. [6].

1.2 M˚al

M˚alet ¨ar att ge Rikshem ett verktyg f¨or att snabbt och enkelt kunna avg¨ora den potenti- ella l¨onsamheten f¨or installation av ett solcellssystem f¨or en given fastighet. ¨Aven belysa utvalda ˚atg¨arder f¨or ¨okad egenanv¨andning av solel och hur dessa kommer att bidra till

¨okad l¨onsamhet i olika typer av fastigheter. Rapporten ska ¨aven, p˚a ett informativt och utbildande s¨att, ge insyn i hur solcellssystem och de olika ˚atg¨arderna fungerar. De p˚a Rikshem, som drar nytta av rapporten och examensarbetet, ska inte bara veta vilka sy- stem eller ˚atg¨arder som ¨ar l¨onsamma, utan ocks˚a varf¨or. D¨arf¨or beskrivs solcellssystem,

˚atg¨arderna f¨or ¨okad egenanv¨andning av solel och ekonomin kring tekniken utf¨orligt i teoriavsnittet.

1.3 Fr˚agest¨allningar

P˚a vilka fastigheter ¨ar det mest f¨ordelaktigt f¨or Rikshem att investera i solcellssystem?

Vilka av de utvalda ˚atg¨arderna f¨or ¨okad egenanv¨andning av solel ¨ar mest l¨onsamma och hur skiljer sig de ˚at i fastigheter med varierande verksamheter?

1.4 Disposition

Eftersom m˚alet med f¨oljande examensarbete inte bara ¨ar att besvara fr˚agest¨allningarna utan ¨aven utbilda Rikshem i de tekniska och ekonomiska aspekterna som ber¨or en instal- lation av solcellssystem kommer f¨orst en extensiv teoridel kring omr˚adet att presenteras.

F¨orst introduceras l¨asaren till den solinstr˚alningsteori som har anv¨ants vid ber¨akningar av instr˚alad energi till en lutad och orienterad yta. D¨arefter presenteras solcellssyste- mets komponenter samt de ekvationer som anv¨ants vid ber¨akning av systemstorlek och energiproduktion. F¨oljande rapport kommer ocks˚a ber¨ora tre ˚atg¨arder f¨or ¨okad egenanv¨andning av solel, vilka ocks˚a presenteras utf¨orligt i teoridelen.

Efter teoridelen f¨orklaras den metod som har anv¨ants f¨or att besvara fr˚agest¨allningarna och n˚a de m˚alen som examensarbetet syftar till att upp˚a. Metoden delas upp tv˚a delar.

Den f¨orsta delen beskriver hur investeringsmodellen skapades, vad den tar f¨or indata och vad den leverera f¨or utdata. H¨ar ing˚ar ocks˚a en ¨oversiktlig f¨orklaring till b˚ade de tekniska och ekonomiska ber¨akningar som investeringsmodellen anv¨ander sig av. Den andra delen av metoden f¨orklara hur en fallstudie genomf¨ordes f¨or att besvara den andra fr˚agest¨allningen. H¨ar valdes tre objekt ut, d¨ar respektive ˚atg¨ard applicerades.

Tillv¨agag˚angs¨attet f¨or validering och k¨anslighetsanalys presenteras ¨aven under meto- davsnittet.

Resultatets inledande del ska, genom en validering, visa p˚a att modellen b˚ade tar p˚alitlig tekniska data och levererar p˚alitligt ekonomiska data. D¨arefter presenteras en k¨anslighetsanalys och en punktlista i syfte att besvara den f¨orst fr˚agest¨allningen. Sist presenteras resultatet f¨or fallstudien. Analys och reflektion av resultatet sparas till dis- kussionsavsnittet. I den anslutande delen presentera de slutsatser som kan dras fr˚an examensarbetet.

2 Teori

2.1 Solinstr˚alning

I solens k¨arna skapar den starka gravitationskraften ett s˚a h¨ogt tryck att v¨ate fusionerar till helium. I processen omvandlas en del av massan till energi med ett brett spektrum.

En del av den energin s¨ands ut fr˚an solen och n˚ar jorden som solljus. [8].

F¨or att ber¨akna hur mycket av solljuset som n˚ar jorden m˚aste man f¨orst veta hur mycket str˚alningsfl¨ode solens yta emitterar. Str˚alningsfl¨odet fr˚an en sf¨arisk kopp ber¨aknas med Stefan-Boltzmanns lag enligt ekvation (2.1) nedan;

Q_sol= σT⁴4πr² (2.1)

d¨ar σ ¨ar Stefan-Boltzmanns konstant = 5, 67 · 10⁻⁸ W/m²K⁴, T ¨ar solens svartkropps- temperatur och r solens radie. Av den str˚alningen n˚ar bara en br˚akdel fram till jordens atmosf¨ar, vilket beror p˚a det l˚anga avst˚andet mellan himlakropparna. Str˚alningsfl¨odet vid jordens atmosf¨ar kan ber¨aknas enligt ekvation (2.2) nedan;

G_sc = Q_sol

4πl² (2.2)

d¨ar Q_sol ¨ar emitterat str˚alningsfl¨ode fr˚an solens yta och l ¨ar l¨angden mellan jorden och solen. Det genomsnittliga str˚alningsfl¨odet utanf¨or atmosf¨aren ber¨aknas vid AM0 (air mass zero), det vill s¨aga innan solinstr˚alningen b¨orjar passera luften i atmosf¨aren. AM0- str˚alning (G_sc utanf¨or atmosf¨aren) s¨atts ofta till 1 367 W/m² men varierar egentligen

± 3.3% p˚a grund av jordens elliptiska omloppsbana och d¨armed dag p˚a ˚aret [9]. Det kan korrigeras enligt ekvation (2.3);

G0n= Gsc



1 + 0.033 cos

 360 d

365



(2.3) d¨ar d ¨ar dagen p˚a ˚aret.

2.1.1 Spridning och absorption

N¨ar solljuset passerar atmosf¨aren sker en viss f¨orsvagning i ljusintensitet, vilket fr¨amst beror p˚a spridning och absorption. Spridning uppst˚ar n¨ar solinstr˚alningen interagerar med luftmolekyler, vatten och damm i atmosf¨aren. Den h¨ar typen av spridning ¨ar mest effektiv f¨or solinstr˚alningens kortare (bl˚aa) v˚agl¨angder. Processen kallas Rayleigh sprid- ning och f¨orklarar himlens bl˚aa f¨arg, solens gula f¨arg och varf¨or himlen blir r¨odare p˚a kv¨allen och morgonen. Det mesta solljuset som n˚ar jordens yta p˚a morgonen och kv¨allen kommer tills st¨orsta del fr˚an spridningen och inte direkt fr˚an solen eftersom sannolikheten f¨or spridning ¨ar st¨orre d˚a solljuset beh¨over f¨ardas en l¨angre str¨acka ge- nom atmosf¨aren f¨or att n˚a jordytan. D¨arav n˚ar en st¨orre del av den r¨odare delen av solspektrumet jorden n¨ar solen st˚ar l˚agt. Absorption sker f¨or UV-str˚alning i ozonlagret och f¨or IR-str˚alning i vatten och koldioxid. I b˚ada fallen konverteras solenergi till v¨arme, som sedan emitteras som l˚angv˚agig str˚alning. [9].

2.1.2 AM1.5

P˚a grund av f¨orsvagningarna ¨ar solinstr˚alningen vid jordens yta mindre ¨an utanf¨or atmosf¨aren. F¨orsvagningen varierar med den l¨angd som ljuset m˚aste f¨ardas genom luft-

massan. F¨orsvagningen ben¨amns av air mass index och varierar b˚ade dagligen och

˚arligen. Det ¨ar kvoten mellan den luftmassa som solinstr˚alningen beh¨over passera i solens ¨ogonblickliga l¨age relativ den luftmassa som soleninstr˚alningen beh¨over passe- ras om solen hade st˚att i zenit. Om AM exempelvis s¨atts till 2 beh¨over ljuset passera en dubbelt s˚a l˚ang str¨acka av luftmassa som om solen hade infallit vinkelr¨att mot at- mosf¨aren (AM1). F¨or att g¨ora solinstr˚alningsber¨akningar anv¨ands AM1.5 som standard och motsvarar en zenitvinkel p˚a 48.2^◦. [9].

2.1.3 Solinstr˚alningens komponenter

Aven fast det ¨¨ ar en m˚alning dag n˚ar mycket av solljuset marken. Det ljuset som inte kommer fr˚an direkt solinstr˚alning kallas diffus solinstr˚alning. ¨Aven en solig dag med klar himmel s˚a kommer ungef¨ar 20% av solljuset fr˚an diffus solinstr˚alning, vilket bland annat beror p˚a Rayleigh scattering. Solljus kan ¨aven komma fr˚an reflektion av omkringliggande marker och objekt. Hur mycket som reflekteras beskrivs med en kvot kallad albedo. ¨Ar kvoten h¨og reflekteras mycket av ljuset och ¨ar det l˚ag, lite av ljuset. Kvoten variera ¨over

˚arstiderna eftersom sn¨o har h¨ogre albedo ¨an barmark, men normalt s¨atts kvoten till 0.2 i genomsnitt ¨over ˚aret. Solinstr˚alningens tre komponenter ¨ar s˚aledes direkt-, diffus- och reflekterad solinstr˚alning. Ett samlingsnamn f¨or direkt och diffus solinstr˚alning ¨ar global solinstr˚alning. [9].

2.1.4 Solgeometri

Att ber¨akna solinstr˚alning p˚a en lutad yta med viss orientering ¨ar inte helt l¨att. Dels p˚a grund av solens varierande r¨orelsem¨onster och ljusets olika komponenter med olika infallsvinklar. F¨or att p˚a ett p˚alitligt s¨att kunna ber¨akna solstr˚alningen p˚a en lutad yta

¨over ett ˚ar anv¨ands ofta v¨aderdata p˚a timbasis. Den totala solinstr˚alningen p˚a given lutad yta ges av ekvation (2.4);

I_T = I_bT + I_dT + I_gT (2.4)

d¨ar I_bT ¨ar direkt solinstr˚alning p˚a den lutade ytan, I_dT ¨ar diffus solinstr˚alning p˚a den lutade ytan och IgT ¨ar reflekterad solinstr˚alning fr˚an omgivande mark p˚a den lutande ytan.

F¨or att f¨orst˚a hur varje komponent bidrar till den totala solinstr˚alningen p˚a en lu- tande yta beh¨ovs ett antal vinklar som beskriver ytans position i f¨orh˚allande till solen.

N˚agra vinklar varierar med solens r¨orelse och n˚agra ¨ar specifika f¨or den plats som ytan befinner sig p˚a;

Fixa vinklar

β - Ytans lutning i f¨orh˚allande till marken. Varierar mellan 0^◦ ≥ β ≥180^◦.

γ - Ytans orientering, d¨ar s¨oderl¨age s¨atts till 0^◦. Varierar mellan −180^◦ ≥ γ ≥180^◦. φ - Latitud f¨or ytans position d¨ar norr ¨ar positivt. Varierar mellan −90^◦ ≥ φ ≥90^◦.

Tidsvarierande vinklar

δ - Solens h¨ojd p˚a himlen relativt den celestiska ekvatorn, se figur 3. Varierar mel- lan −23.45^◦ ≥ δ ≥23.45^◦ och beror av lutningen p˚a jordens rotationsaxel. Vinkeln kan modelleras ¨over ett ˚ar med tillr¨ackligt bra noggrannhet enligt ekvation (2.5);

δ = 23.45 · sin



360248 + d 365



(2.5) d¨ar d ¨ar dagen p˚a ˚aret.

ω - Timvinkeln relativt tidpunkten d˚a solen st˚ar som h¨ogst p˚a himlen, d¨ar negativ vinkel definierar att solen stiger (innan mitt p˚a dagen). Vinkeln varierar mellan −180^◦

≥ ω ≥180^◦ . Varje timme f¨orflyttas solen 15^◦ tack vare jordrotationen, vilket medf¨or att vinkeln kan skrivas enligt ekvation (2.6);

ω = 15 t_s 60− 12



(2.6)

d¨ar ts ¨ar soltiden i minuter och ber¨aknas enligt (2.7) som;

t_s= t_st− 4(L_st− L_loc) + E(d) (2.7) d¨ar t_st¨ar standardtid i minuter efter midnatt, L_st ¨ar standardmeridian och L_loclongitud f¨or platsen. Fyran korrigerar solens hastighet per grad longitud. E(d) beskriver den empiriska ekvationen f¨or tiden f¨or en given dag p˚a ˚aret enligt (2.8);

E(d) = 229.18(0.000075 + 0.001868 · cos(B) − 0.032077 · sin(B)

−0.014615 · cos(2B) − 0.04089 · sin(2B)) (2.8) d¨ar

B = (d − 1)360

365 (2.9)

och d¨ar d ¨ar dagen p˚a ˚aret.

Infallsvinkeln θ relaterar till alla ovanst˚aende vinklar enligt ekvation (2.10) nedan;

cos(θ) = sin(δ)sin(φ)cos(β) − sin(δ)cos(φ)sin(β)cos(γ)

+cos(δ)cos(φ)cos(β)cos(ω) + cos(δ)sin(β)sin(γ)sin(ω) (2.10) och om ytan l¨aggs horisontellt, d.v.s. β = 0, sammanfaller infallsvinkeln med zenitvin- keln som enligt (2.11) d˚a blir;

cos(θ_z) = cos(φ)cos(δ)cos(ω) + sin(φ)sin(δ) (2.11) Med zenitvinkeln kan den horisontellt inkommande solinstr˚alningen till atmosf¨aren ber¨aknas enligt ekvation (2.12) nedan;

G₀ = G_0ncos(θ_z) (2.12)

d¨ar G_0n ¨ar AM0-instr˚alning enligt ekvation (2.3).

Figur 3: a) Beskriver solens position relativ given position p˚a jordklotet. b) Ett lutande plan och de vinklar som ¨ar n¨odv¨andiga f¨or att ber¨akna solinstr˚alnngen till ytan [9].

Vid ber¨akning av den direkta solinstr˚alningen p˚a den lutande ytan anv¨ander man sig av en geometrisk faktor som beskriver hur stor del av den direkta solinstr˚alningen som tr¨affar ytan relativt den direkta solinstr˚alningen som tr¨affar den horisontella ytan, vilket best¨ams av ekvation (2.13) enligt;

R_b = IbT

I_b = Ibncos(θ)

I_bncos(θ_z) = cos(θ)

cos(θ_z) (2.13)

d¨ar Rb ¨ar den geometriska faktorn, Ibn den direkta solinstr˚alningen p˚a en yta vin- kelr¨at mot den infallande solinstr˚alningen, θ ¨ar solinstr˚alningens infallsvinkel, θ_z ¨ar solinstr˚alningens infallsvinkel f¨or en horisontal yta, I_bT ¨ar den direkta solinstr˚alning f¨or lutad yta och Ib den direkta solinstr˚alning f¨or horisontell yta. L¨oser man ekvationen f¨or I_bt f˚ar man den direkta solinstr˚alningen enligt ekvation (2.14);

IbT = RbIb (2.14)

Det finns olika modeller f¨or att ber¨akna den diffusa solinstr˚alningen f¨or en lutad yta.

En av de vanligaste ¨ar Hay and Davis-modellen. Den ¨ar relativt enkel och levererar ungef¨ar samma resultat som andra betydligt mer komplexa modeller [9]. Enligt modellen ber¨aknas den diffusa solinstr˚alningen f¨or en lutande yta enligt ekvation (2.15) nedan;

I_dT = I_d



(1 − A_i) 1 + cos(β) 2



+ A_iR_b



(2.15) d¨ar A_i ¨ar anisotropiskt index och ber¨aknas av;

A_i = I_b I0

(2.16) d¨ar I0 brukar apporximeras till G0 fr˚an ekvation (2.12). Ai ¨ar andelen direkt so- linstr˚alning av den totala solinstr˚alningen utanf¨or atmosf¨aren som n˚ar marken.

Den reflekterade solinstr˚alningen till den lutande ytan ¨ar beroende av ytans lutning, albedo, den direkta och diffusa solinstr˚alningen enligt ekvation (2.17) nedan;

I_gT = (I_b+ I_d)ρ 1 − cos(β) 2



(2.17) d¨ar ρ betecknar albedo.

Sl˚ar man ihop ekvation (2.14), (2.15), (2.17) och ers¨atter dem med termerna i ekva- tion (2.4) f˚ar man ekvationen f¨or den totala solinstr˚alningen p˚a den lutande ytan enligt ekvation (2.18) nedan;

IT = RbIb+ Id



(1 − Ai) 1 + cos(β) 2



+ AiRb



+ (Ib+ Id)ρ 1 − cos(β) 2



(2.18)

F¨or att maximera solinstr˚alningen p˚a en yta ska en lutning v¨aljas s˚a att infallsvin- keln θ ¨ar noll s˚a ofta som m¨ojligt, det vill s¨aga att solinstr˚alningen sker vinkelr¨att mot ytan. Vid val av orientering ska ytan helst matchas s˚a den f˚angar s˚a mycket solljus som m¨ojligt n¨ar solen st˚ar som h¨ost p˚a himlen och d˚a levererar mest effekt per ytenhet.

P˚a norra halvklotet betyder det att ytan ska orienteras i rakt s¨oderl¨age. Beroende p˚a omgivningens albedo kan det vara f¨ordelaktigt att v¨alja en st¨orre lutning f¨or att i st¨orre utstr¨ackning kunna nyttja den reflekterade solinstr˚alningen. [9].

2.2 Solcellssystem

Solceller omvandlar den inkommande solinstr˚alning till el och installeras vanligtvis p˚a ytor med m˚anga soltimmar f¨or att maximera produktionen. I Sverige ¨ar den b¨asta orienteringen i rakt s¨oderl¨age, med en lutning p˚a cirka 40^◦ och g¨arna h¨ogt upp f¨or att undvika skuggning [10]. D¨arf¨or l¨ampar sig tak bra f¨or installation av solceller. Systemet huvudkomponenter ¨ar sj¨alva solcellerna och en v¨axelriktare. Det beh¨ovs ocks˚a vissa komponenter f¨or s¨akerhet och m¨atning. Flera solceller som lamineras ihop kallas en solcellspanel eller solcellsmodul och flera paneler som kopplas i serie kallas en str¨ang.

Ett system best˚ar oftast av flera str¨angar som kopplas p˚a s˚a s¨att att den totala str¨omen och sp¨anningen passar f¨or ¨andam˚alet. [11]. Nedan visas en schematisk bild p˚a ett typiskt solcellssystem, se figur 4.

Figur 4: F¨orenklad bild av ett solcellssystem med en str¨ang av solcellspaneler, DC- och AC-fr˚anskiljare och v¨axelriktare [12].

Storleken p˚a ett solcellssystem definieras av total maximal toppeffekt som har enhe- ten kWp (kilowatt peak). Det ¨ar den sammanlagda effekten av samtliga solcellspa- neler i systemet d˚a de belyses under STC (Standard test conditions) som inneb¨ar en solinstr˚alning p˚a 1000 W/m2 med solspektrum AM1.5 och vid en celltemperatur p˚a 25 ^◦C. [10]. Dimensioneringen av systemet g¨ors vanligtvis s˚a det passar den ener- gif¨orbrukning som solelen ska betj¨ana, men kan ¨aven g¨oras efter tillg¨anglig takyta eller maximal l¨onsamhet [13].

Det ¨ar sv˚art att veta exakt hur l˚ang livsl¨angd ett solcellssystem har eftersom f˚a av de system som ¨ar uppsatta idag inte ¨ar s˚a gamla. I investeringskalkyler antas 30 ˚ar vara rekommenderad standard, medan industristandard f¨or effektgaranti ¨over 80% brukar s¨attas till 25 ˚ar [10]. Det inneb¨ar att leverant¨oren garanterar att systemet kan levererar minst 80% av den ursprungliga maximala toppeffekten efter 25 ˚ar. Effektminskningen beror p˚a solcellssystemets ˚arliga degradering och brukar antas var mellan 0.2-1% ˚arligen.

Den beror p˚a ¨okad resistans, slitage och korrosion [14]. Sj¨alva solcellerna inuti panelerna har en betydligt l¨angre livsl¨angd ¨an systemet. Om de skyddas fr˚an v¨ader kan livsl¨angden bli s˚a l˚ang som 200 ˚ar. Det ¨ar slitaget p˚a laminatet som f¨orkortar panelens livsl¨angd markant. [15].

F¨or att ber¨akna den m¨angd energi som ett solcellsystem producerar kan man f¨orenklat anv¨anda ekvation (2.19) nedan;

Eproduktion= IT AT ηsP R (2.19)

d¨ar I_T ¨ar solinstr˚alning till solcellsytan i kW h/m², A_T ¨ar total solcellsyta i m², η_s ¨ar verkningsgraden f¨or solcellspanelerna och P R ¨ar performance ratio som beskiver ¨ovriga f¨orluster i systemet ut¨over elomvandligen i solpanelen. P R brukar variera mellan 0.5-0.9 men ¨ar relativt h¨og f¨or nya system (cirka 0.85) [16]. Solcellspanelernas verkningsgrad ber¨aknas under STC engligt ekvation (2.20) nedan;

ηs = Pmax

(I_{T ST C} A_panel) (2.20)

d¨ar Pmax ¨ar solcellspanelens toppeffekt i W p, IT ST C ¨ar total solinstr˚alning under Stan- dard test conditions i W/m² och A_p ¨ar arean f¨or panelen i m².

2.2.1 Solceller

˚Ar 1921 tilldelades Albert Einstein nobelpriset i fysik f¨or att han hade lyckats f¨orklara den fotoelektriska effekten. Fenomenet uppt¨acktes redan 40 ˚ar tidigare genom att fors- kare belyste olika metaller och fann att en elektrisk str¨om skapades. Einstein kunde be- skriva h¨andelsef¨orloppet med ny vetskap om kvantmekaniken och menade att elektroner som ¨ar bundna i metallen kan frig¨oras om fotoner med tillr¨ackligt h¨og energi kolliderar med elektronerna. P˚a s˚a vis bildas en str¨om i metallen. P˚a exakt samma s¨att fungerar solceller d˚a de belyses med solljus. [17]. Den metall som anv¨ands varierar, men den van- ligaste ¨ar kisel som dominerar v¨arldsmarknaden med ungef¨ar 97%. De tv˚a vanligaste typerna av kiselsolceller ¨ar monokristallina och polykristallina. Som namnen indikerar

¨ar den monokristallina cellen skuren ur en och samma kiselkristall och har en kommer- siell cellverkningsgrad p˚a 16 - 25%. Den polykristallina kiselcellen ¨ar ist¨allet tillverkad av flera sm˚a kiselkristaller och har en l¨agre verkningsgrad p˚a 14 - 18%. D¨aremot ¨ar

tillverkningsprocessen f¨or den multikristallina cellen enklare, vilket medf¨or ett l¨agre pris. [18]. Solcellerna monteras sedan ihop till paneler som vanligtvis best˚ar av 36 seri- ekopplade celler [19]. Monokristallina solceller k¨anns igen p˚a den svarta f¨argen medan polykristallina har en typisk bl˚a f¨arg, se figur 5 [20].

Figur 5: Monokristallina solceller med vit och svart bakgrund samt en polykristallin solcellspanel [19].

Solcellen best˚ar av ett halvledarmaterial (oftast kisel) med tv˚a skikt, ett n-dopat och ett p-dopat, som ¨ar viktigt f¨or det fotoelektriska fenomenet. N-skiktet dopas oftast med fosfor och medf¨or ett ¨overskott av elektroner. P-skiktet dopas oftast med bor och medf¨or ett ¨overskott av fria bindningsm¨ojligheter (elektronh˚al). Dopingsprocessen medf¨or ¨aven en h¨ogre elektrisk konduktivitet i halvledarmaterialet. N¨ar de b˚ada skiten f¨ors samman skapas en s˚a kallad pn-¨overg˚ang. Tack vare diffusion kommer elektroner b¨orja vand- ra fr˚an den p-dopade sidan till den n-dopade och ett elektriskt f¨alt skapas tack vare potentialskillnaden. N¨ar solljuset sedan tr¨affar p-skiktet sl˚ar fotonerna loss elektroner- na fr˚an sina bindningar, vilket b˚ade genererar en fri elektron och ett fritt elektronh˚al (elektron-h˚al par). Man s¨ager att elektronen exciteras. Kommer elektronen tillr¨ackligt n¨ara pn-¨overg˚angen f¨ors den ¨over till n-sidan av det elektriska f¨altet. N-sidan blir d˚a succesivt mer negativ och p-sidan succesivt mer positiv. Denna sp¨anningsskillnad ut- nyttjas genom en ihopkoppling av sidorna via en extern krets och elektriskt arbete kan brukas d˚a elektroner fr˚an n-sidan vandrar genom kretsen till p-sidan. [14]. Av den tota- la inkommande solinstr˚alningen ¨ar det ungef¨ar bara 10-20% som omvandlas till el. Den l˚aga verkningsgraden beror p˚a till st¨orsta dels p˚a de f¨orluster som uppkommer i sj¨alva solcellen men ¨aven faktorer som hindrar solen att n˚a solcellsmaterialet eller det ¨ovriga systemets f¨orluster. F¨orluster av solinstr˚alning innan solcellen kan bero p˚a skuggning, sn¨ot¨acke, reflektion eller nedsmutsning av laminatet. F¨orluster fr˚an det ¨ovriga systemet beror p˚a v¨axelriktarens verkningsgrad och resistans i externa kretsar.

I solcellen kan bara fotoner med tillr¨ackligt h¨og energi excitera elektroner. Elektroner med f¨or l˚ag energi r¨aknas d¨arf¨or som en f¨orlust. Elektroner med f¨or h¨og energi kan antingen excitera en elektron eller passera rakt genom materialet. Om den h¨ogenergiska elektronen krockar med en elektron kan den bara tillgodose den m¨angd energi det kr¨avs f¨or excitation. Den ¨overblivna energin fr˚an fotonen blir till v¨arme som ocks˚a r¨aknas som en f¨orlust. En exciterade elektron kan ocks˚a ˚ater-kombineras med sitt h˚al, den tidigare var bunden i, innan den hinner passera ¨over pn-¨overg˚angen. ¨Aven det r¨aknas som en f¨orlust av potentiell elektrisk effekt och sker slumpm¨assigt men oftast l¨angs ifr˚an ¨overg˚angen. Den f¨orekommer ¨aven inre resisitva f¨orluster och f¨orluster p˚a grund av v¨armeutveckling i solcellen. [21]. F¨orlusterna och deras storlek visas i figur 6 nedan;

Figur 6: Beskrivning av f¨orluster i ett solcellssystem f¨ordelat p˚a tre kategorier, f¨orluster innan, efter och inuti solcellerna. [22].

2.2.2 V¨axelriktare

En v¨axelriktares huvudsakliga uppgift ¨ar att omvandla likstr¨om till v¨axelstr¨om. Ef- tersom solcellssystem producerar likstr¨om ¨ar en v¨axelriktare n¨odv¨andig f¨or omvandling- en. [23]. Den m¨ojligg¨or ocks˚a utmatning av ¨overskottselen till n¨atet som anv¨ander sig av v¨axelstr¨om. Vid omvandlingen fr˚an likstr¨om till v¨axelstr¨om sker vissa energif¨orluster.

Moderna v¨axelriktare har dock en v¨aldigt h¨og verkningsgrad p˚a ungef¨ar 97% [24]. En annan av v¨axelriktarens uppgifter ¨ar att belasta solcellspanelerna optimalt s˚a maxime- rar elproduktionen vid varierande solinstr˚alning. Det g¨ors genom en funktion som kallas MPPT (Maximum power point tracker) som alla moderna v¨axelriktare har inbyggt. Det inneb¨ar att v¨axelriktaren automatiskt hittar en panelens, eller en str¨ang av panelers, MPP (Maximum power point) och anpassar d¨arefter str¨ommen, sp¨anningen eller fre- kvensen s˚a den passar den momentana lasten s˚a bra som m¨ojligt. [25]. Den ser ocks˚a till s˚a att den el som produceras ¨ar av s˚a god kvalitet som m¨ojligt, genom att fasa in och anpassa sp¨anning och frekvens. Vid en frekvens p˚a ¨over 50 Hz skapas ¨overtoner och elkvalit´en sjunker. [23].

V¨axelriktarna brukar ha en livsl¨angd p˚a 10 till 15 ˚ar, det vill s¨aga ungef¨ar halva livsl¨angden f¨or solcellspanelerna. D¨arf¨or brukar man byta v¨axelriktaren minst en g˚ang under solcellssystemets livsl¨angd som brukar ligga mellan 25 till 30 ˚ar. [10] Beroende

p˚a systemets storlek, beh¨over man anpassa v¨axelriktarens storlek, alternativt installera flera v¨axelriktare. Det finns ett brett spektrum av v¨axelriktare som kan hantera oli- ka mycket toppeffekt fr˚an systemet. Eftersom ett solcellssystem n¨astan aldrig genererar maximal effekt ¨ar det ekonomiskt f¨ordelaktigt att underdimensionera v¨axelriktaren. Det brukar g¨oras med cirka 10 till 20%. I vissa fall ¨overdimensioneras dock v¨axelriktaren om det finns planer p˚a att addera flera solcellspaneler till systemet i framtiden. [26].

2.2.3 Upplutade solpaneler

Att montera upplutade solcellspaneler g¨ors f¨orst och fr¨amst d¨ar monteringsytan ¨ar i princip plan. Lutar ytan mer ¨an 10^◦ blir monteringen av de upplutade panelerna be- tydligt sv˚arare och medf¨or ¨aven en s¨akerhetsrisk. Om ytan redan lutar mer ¨an 10^◦ ¨okar inte heller energiproduktionen markant vid upplutade panelerna j¨amf¨or med om man skulle montera dem liggandes p˚a ytan. Paneler som monteras upplutade har en van- ligtvis en lutning p˚a 15^◦ relativt monteringsytan. Det kan t¨ankas konstigt eftersom den optimala lutningen f¨or paneler i Sverige ¨ar 40^◦. Anledningen ¨ar att allt f¨or upplutade paneler skapar ett f¨or stort vindf˚ang samt kr¨aver st¨orre yta eftersom det skapar mer sj¨alvskuggning p˚a bakomvarande panelrader. Vid en minsta infallsvinkel p˚a 17^◦ blir de ˚arliga sj¨alvskuggningsf¨orlusterna endast 1-2% f¨or 15^◦ upplutade paneler. [14]. F¨or att ber¨akna avst˚andet d mellan panelraderna anv¨ands sambandet enligt ekvation 2.21 nedan;

d = a sin(β)

tan(12^◦+ θtak) (2.21)

d¨ar a ¨ar den liggande panelens h¨ojd i meter, θ_tak ¨ar takets lutning (mindre ¨an 10^◦) och β ¨ar panelens lutning relativt taket, se figur (7).

Figur 7: Illustration av upplutade solcellspaneler p˚a svagt lutad takyta.

F¨or att ber¨akna upptagen takyta f¨or respektive upplutad solcellspanel anv¨ands f¨oljande ekvation;

Apanel= a b



cos(β) + sin(β) tan(17^◦+ θ_tak)



(2.22)

2.2.4 Solel i framtiden

Potentialen f¨or ¨okad produktion av solel i Sverige ¨ar stor. Det beror fr¨amst p˚a att det finns m˚anga tillg¨angliga ytor med bra solinstr˚alning att placerade dem p˚a. Om alla

fasad och- tak-ytor som anses l¨ampad f¨or installation av solceller (70% av maximal so- linstr˚alning) skulle 40 TWh solel produceras ˚arligen i Sverige. [27]. D¨aremot finns det vissa tekniska begr¨ansningar i bland annat eln¨atet som inte kan till˚ata en allt f¨or stor andel solenergi. Joakim Wide´n, professor p˚a Uppsala universitet menar att tolerans- niv˚an f¨or andel solel i ett mindre eln¨at ligger p˚a ungef¨ar 20%. [28]. Den niv˚a som ofta citeras ¨ar att solcellsproduktionen ˚ar 2050 varierar mellan 5-15 TWh [29] men i vissa fall kan uppn˚a 20-30 TWh [30].

Energimyndigheten har i uppdrag att arbeta fram en m˚albild kring de f¨oruts¨attningar som beh¨ovs f¨or att m¨ojligg¨ora en fortsatt utbyggnad av solel i framtiden. ¨Aven om m¨angden solel i dagsl¨aget fortfarande ¨ar liten har expansionstakten ¨okat kraftigt de se- naste ˚aren. M˚alet ¨ar att solenergin ska kunna t¨acka 5-10% av Sveriges framtida elbehov, se figur 8 nedan;

Figur 8: Energimyndighetens solelsstratergi fram till ˚ar 2040 [31].

2.3 Energianv¨andning i fastigheter

Den energi som f¨orbrukas av en fastighet kan antingen vara v¨arme eller el. Om bygg- naden ¨ar ett flerbostadshus eller p˚a n˚agot annat s¨att hush˚alla hyresg¨aster skiljer man p˚a fastighetsel och hyresg¨astel. Fastighetsel avser den el som anv¨ands av system som betj¨anar fastigheten s˚asom ventilationssystem, hissar, belysning p˚a gemensamma ytor, pumpar, tv¨attstugor m.m. Hyresg¨astelen, ¨aven kallat hush˚allselen, ¨ar individuellt anv¨and el f¨or respektive hyresg¨ast. I vissa fastigheter talar man ocks˚a om verksamhetsel, vilket

¨

ar den el som anv¨ands f¨or verksamhet i lokaler. H¨ar tillh¨or till exempel el f¨or datorer, kopiatorer eller andra hush˚allsmaskiner som tillh¨or en viss typ av verksamhet. B˚ade verksamhetsel och hyresg¨astel r¨aknas inte till en byggnads energianv¨andning eftersom den inte ska belastas olika beroende av olika hyresg¨asters s¨att att f¨orbruka el. D¨aremot r¨aknas fastighetselen in i energianv¨andningen. [32].

Samma uppdelning mellan byggnad och hyresg¨ast g¨ors inte f¨or uppv¨armning och varm- vatten till fastigheten, utan ¨ar n˚agot som ofta ing˚ar i hyran. Fastighets¨agare som hyr ut l¨agenheter eller lokaler till annan verksamhet st˚ar d˚a allts˚a f¨or fastighetsel och uppv¨armningskostnaderna. ˚Ar 2016 stod fj¨arrv¨armen f¨or 90% av den totala energi- anv¨andningen f¨or uppv¨armning och varmvatten i flerbostadshus, vilket g¨or den till den vanligaste uppv¨armningsmetoden. [33]. Av den totala energianv¨andningen i flerbostads- hus st˚ar uppv¨armningen f¨or cirka 60%, d¨ar en tredjedel g˚ar till att v¨arma tappvarmvat- ten. Sedan st˚ar hyresg¨astelen och fastighetselen f¨or cirka 20% vardera av den resterande

energianv¨andningen. Andelarnas storlek och tidpunkt f¨or anv¨andning kan variera bero- ende p˚a byggnadstyp. [34].

2.4 Ekonomi

Installation av solcellssystem drivs inte enbart av milj¨omedvetenhet utan ¨aven av viljan att g¨ora en l¨onsam investering [2]. F¨or m˚anga ¨ar det den st¨orsta bidragande faktorn och ger tydliga utslag p˚a den m˚anatliga elfakturan. Eftersom besparingen blir antalet egenanv¨anda kilowattimmar solel multiplicerat med elpriset s˚a ¨ar det viktigt veta hur elpriset kommer utvecklas i farmtiden vid en l¨onsamhetbed¨omning. Det ¨ar ¨aven viktigt att dimensionera systemet s˚a att fastigheten anv¨ander h¨og andel av den producerade solelen eftersom ¨overskottselen s¨aljs till n¨atet, men oftast till ett l¨agre pris [35]. D¨aremot finns det m˚anga ekonomiska incitament f¨or solcellssystem i Sverige som g¨or solcellsinve- steringar mer l¨onsamma, i syfte att gynna utbyggnaden av den f¨ornybara energik¨alllan [1]. Nedan f¨oljer en beskrivning av elprisets best˚andsdelar och de ekonomiska incitament som finns f¨or solel i Sverige idag.

2.4.1 Elpris

Elpriset f¨or en slutkonsument har i huvudsak 5 best˚andsdelar. Elspot, n¨atavgift, elcer- tifikatavgift, energiskatt och moms. Alla beskrivs i detalj nedan.

Elspot

Norden har sedan 1996 en gemensam elmarknad d¨ar akt¨orer k¨oper och s¨aljer el. Avsik- ten var att l˚ata utbud och efterfr˚agan konkurrenss¨atta elpriset och d¨armed g¨ora elen billigare [36]. I norden kallas elmarknadsplatsen f¨or Nord Pool d¨ar man antingen kan handla p˚a elspot eller elbas. Den huvudsakliga f¨ors¨aljningen av el k¨ops p˚a spot, vilket f¨orhandlas senast klockan 12 dagen innan leverans ”day-ahead-marknad”. Elbas ¨ar han- del av el samma dag med minst en timmes framf¨orh˚allning ”intra-day-marknad” [37].

Spotpriset ¨ar styrande f¨or det pris som slutkonsumenter f˚ar betala f¨or m¨angden el de anv¨ander och ¨ar ofta baserat p˚a ett m˚anadsmedelv¨arde av spotpriset. [38]. Variationer- na i spotpris reflekterar kostnaden f¨or Sveriges elproduktion timme f¨or timme och ¨ar sv˚ara att f¨orutsp˚a. Sverige ¨ar indelat i fyra el-omr˚aden d¨ar utbud och efterfr˚aga s¨atter priset f¨or respektive omr˚ade. L¨angre norr ut produceras det mer el ¨an det konsumeras och tv¨art om i s¨odra Sverige. D¨arf¨or transporteras stora m¨angder fr˚an norr till s¨oder.

[39]. Elpriset kan allts˚a variera mellan olika omr˚aden. Skillnaderna uppst˚ar p˚a grund av begr¨ansningar i ¨overf¨oringskapacitet mellan el-omr˚adena.

N¨atavgift

Vid anv¨andning av el tillkommer en kostnad f¨or transporten av elen via eln¨atet till slut- kunden och ska t¨acka n¨at¨agarens byggnations, drift och underh˚allskostnader. N¨atavgiften best˚ar av tre delar, en abonnemangsavgift (fast), en effektavgift (fast) och en el¨overf¨oring- savgift (r¨orlig). Abonnemangsavgiften och effektavgiften baseras p˚a huvuds¨akringens storlek, d¨ar effektavgiften ofta tillkommer d˚a s¨akringen ¨ar st¨orre ¨an 63 A. El¨overf¨oringsavgiften

¨

ar proportionerlig till den m¨angd energi som har ¨overf¨orts. Eftersom ¨agande av eln¨at

¨ar en monopolverksamhet s˚a finns det bara ett eln¨atsf¨oretag inom varje omr˚ade med tillst˚and att leverera el. F¨or att inte missbruka ensamr¨atten kontrolleras eln¨atsf¨oretagen av energimarknadsinspektionen. De ser till att inte f¨or h¨oga vinster eller avgifter tas ut, att elen har god kvalit´e och kundernas elm¨atare l¨ases av p˚a r¨att s¨att. [40].

Elcertifikatavgift

F¨or varje f¨ornybart producerad MWh ges ett elcertifikat fr˚an staten som kan s¨aljas p˚a den ¨oppna marknaden till akt¨orer som enligt lagen ¨ar ”kvotpliktiga”. Dessa akt¨orer m˚aste varje ˚ar k¨opa en viss kvot elcertifikat av sin totala elf¨ors¨aljning eller elanv¨andning.

[41]. Kvoterna ¨ar fastst¨allda i lagen om elcertifikat och ¨ar planerade att avta fram till

˚ar 2045 varp˚a st¨odsystemet ska avvecklas. Kvotpliktiga akt¨orer ¨ar exempelvis elinten- siva industrier och elleverant¨orer [42]. F¨or att t¨acka den extra kostnaden som uppst˚ar av kvotplikten l¨agger elleverant¨oren p˚a en extra avgift p˚a elfakturan, den s˚a kallade elcertifikatavgiften. I slut¨andan ¨ar det allts˚a delvis slutkonsumenterna som finansierar utbyggnaden av Sveriges f¨ornybara energisystem.

Energiskatt

Huvudregeln f¨or energiskatt ¨ar att all anv¨andning av energi ska beskattas. Det ¨ar en punktskatt med syfte att minska energianv¨andningen, men ¨ar ocks˚a en viktig int¨aktspost i statsbudgeten. Energiskatten best¨ams varje ˚ar av riksdagen med st¨od fr˚an lagen om punktskatter och prisregleringsavgifter och regleras med avseende p˚a konsumentprisin- dex. [44][45]. Beroende p˚a vart i Sverige energin anv¨ands kan skatten reduceras f¨or att kompensera f¨or det kallare och m¨orkare klimatet, s˚a kallat norrskatteavdrag p˚a ungef¨ar 10 ¨ore per kilowattimme [46]. De allra flesta betalar vanlig energiskatt p˚a anv¨and energi som ˚ar 2019 uppgick till 34,7 ¨ore per kilowattimme [47].

Moms

Merv¨ardesskatt, eller i vardagligt tal kallat moms, ¨ar en statlig skatt p˚a konsumtion av tj¨anster och varor. F¨or privatpersoner ing˚ar moms oftast i priset. F¨oretag ska ocks˚a be- tala moms men m˚aste ¨aven deklarera den ˚arligen eller oftare. [48]. Det ¨ar den slutgiltige konsumenten som betalar moms medan det ¨ar f¨oretagen som ansvarar f¨or inbetalningen till skatteverket. Det som betalas in ¨ar ett netto av utg˚aende minus ing˚aende moms, det vill s¨aga skillnaden mellan den moms som f¨oretaget har f˚att in under ˚aret via f¨ors¨aljning av varor och tj¨anster och den moms som f¨oretaget har beh¨ovt betala vid ink¨op. Momsen i Sverige ligger p˚a 25% och det har varit s˚a sedan ˚ar 1991. [49].

2.4.2 Ekonomiska incitament f¨or solceller Investeringsst¨od

St¨odet f¨or solceller regleras i f¨orordningen om statligt st¨od till solceller. St¨odet f˚ar ges till privatpersoner, f¨oretag, kommuner och innefattar alla typer av n¨atanslutna solcells- system. Dock f˚ar inte st¨odet kombineras med andra bidrag s˚asom ROT eller annat EU-st¨od. S˚a l¨ange budgeten r¨acker till f˚ar st¨odet ges som ett eng˚angsbidrag och kan maximalt t¨acka 20% av investeringskostnaderna f¨or ett nyckelf¨ardigt solcellssystem, men inte mer ¨an 29 600 kr/kWp. D˚a omfattas kostnader f¨or projektering, arbetskraft, modu- ler, f¨astanordningar, elm¨atare, kabeldragning, ¨overvakningssystem, v¨axelriktare, bryta- re, ¨oversp¨anningsskydd och eventuellt system f¨or lagring av energi, dock inte v¨armelager.

˚Ar 2018 uppgick budgeten f¨or solcellsst¨od till 950 miljoner, men halverades i b¨orjan p˚a

˚ar 2019 [50]. St¨odet ges f¨or ett solcellssystem per byggnad eller ett solcellssystem per fastighet om det byggs p˚a marken. F¨or att kunna ans¨oka om bidraget m˚aste systemet vara p˚a plats och n¨atanslutet innan den sista december ˚ar 2020. Det maximala utbeta- lade beloppet uppg˚ar till 1,2 miljoner per solcellssystem, eller maximalt 37 000 kr plus moms per installerad kWp. Ans¨okan g¨ors hos l¨ansstyrelsen. [51].

Skatteredution egenanv¨and solel

Sommaren 2016 kom solel f¨or f¨orsta g˚angen med i lagboken. Lag¨andringen innebar att b˚ade juridiska- och privatpersoner blev skyldiga att betala energiskatt p˚a egenanv¨and el om de har solcellsanl¨aggningar med en sammanlagd effekt, som ¨overstiger 255 kW.

Beslutet grundar sig i lagen om skatt p˚a energi (LSE) som s¨ager att ”skatt ska betalas p˚a all elektrisk kraft som konsumeras” [52]. Innan den f¨orsta juli 2016 var f¨oretag skyldiga att betala skatt p˚a all egenanv¨and solel om de s˚alde ¨overskottet. I juli ˚ar 2017 ¨andrades lagen igen. Nu ¨ar det bara anl¨aggningar som ¨ar st¨orre ¨an 255 kW som beh¨over betalar full energiskatt. Solel fr˚an anl¨aggningar som ¨ar mindre ¨an 255 kW men d¨ar ¨agaren totalt installerat mer ¨an 255 kW i olika anl¨aggningar bel¨aggs med reducerad energiska p˚a 0,5 ¨ore per egenanv¨and kilowattimme. Om en ¨agare totalt s¨att installerat mindre ¨an 255 kW solenergi s˚a ¨ar den helt befriad fr˚an energiskatt p˚a egenanv¨and solel. [53]. En anl¨aggning med 255 kilowatt toppeffekt motsvarar ungef¨ar 1800 till 2000 kvadratmeter solpaneler vilket g¨or att det ¨ar ytterst f˚a solcellsanl¨aggningar som betalar full energiskatt f¨or egenanv¨and solel. [54].

Skattereduktion s˚ald solel

Mikroproducenter som matar ut solel till n¨atet n¨ar produktionen ¨ar st¨orre ¨an konsum- tionen har r¨att till skattereduktion p˚a 60 ¨ore per utmatad kilowattimme. Reduktionen g¨aller dock f¨or maximalt s˚a m˚anga kWh som har tagits emot fr˚an n¨atet och aldrig mer ¨an f¨or 30 000 kWh per ˚ar. Kraven ¨ar att solcellsanl¨aggningen och fastigheten ska ha samma anslutningspunkt till n¨atet, s¨akringen f˚ar inte ¨overstiga 100 ampere och anl¨aggningen m˚aste anm¨alas till eln¨atsbolaget som producent av f¨ornybar energi, enligt skattelagen.

Bidraget g¨aller ¨aven per juridisk person, det vill s¨aga att en juridisk person bara kan utnyttja bidraget f¨or en anslutningspunkt. D¨arf¨or gynnar styrmedlet sm˚a solelsprodu- center s˚asom privatpersoner och bostadsr¨attsf¨oreningar. [55]. D¨aremot ¨ar definitionen av mikroproducent olika i ellagen och skattelagen. Enligt ellagen ¨ar en mikroproducent en anl¨aggning med maxeffekt p˚a 43,5 kWp, huvuds¨akring p˚a 63 ampere och har en energif¨orbrukning som ¨ar st¨orre ¨an den totala elen som produceras ˚arligen. [56].

Elcertifikat

Som tidigare n¨amnts ges ett elcertifikat till f¨ornybara elproducenter per producerad megawattimme. Grundtanken ¨ar att gynna de f¨ornybara energiteknikerna och g¨ora de mer konkurrenskraftiga mot mer etablerade tekniker. Till skillnad fr˚an spotpriset ¨ar elcertifikatpriset lite enklare att f¨orutsp˚a eftersom kvotniv˚aerna ¨ar f¨orutbest¨amda. D˚a kvotpliktiga akt¨orer beh¨over k¨opa in f¨arre elcertifikat minskat efterfr˚agan och priset g˚ar ner. D¨aremot har spotpriset och elcertifikatpriset hittills haft en viss korrelation, vilket talar emot ovanst˚aende. [57]. Elcertifikaten hanteras av energimyndigheten men ges ut av staten. Sedan s¨aljs certifikaten p˚a den ¨oppna marknaden, oftast till elleverant¨orer.

Om elcertifikat ska tilldelas f¨or den egenkonsumerade elen fr˚an en solcellsanl¨aggning tillkommer en kostnad f¨or m¨atning av denna. Elcertifikat f˚ar tilldelas i maximalt 15

˚ar. [58]. Priset f¨or certifikaten har varierat ganska kraftigt sedan inf¨orandet ˚ar 2003.

Medelv¨ardet har legat p˚a ungef¨ar 200 kr per certifikat. [59].

N¨atnytta och Ursprungsgaranti

Att transportera el ¨ar dyrt och l˚anga str¨ackor orsakar st¨orre f¨orluster. D¨arf¨or ¨ar eln¨atsbolagen tvungna att betala ut ers¨attning f¨or n¨arproducerad el som matas ut p˚a det lokala n¨atet eftersom det skapar en positiv n¨ateffekt. Ers¨attningen varierar mellan olika n¨atbolag och

elprisomr˚aden med brukar ligga mellan 2 ¨ore per utmatad kilowattimme [60]. Om man matar ut solel till n¨atet f˚ar man ¨aven ers¨attning f¨or att elen ¨ar f¨ornybart producerad.

Detta kallas ursprungsgaranti och ¨ar n˚agot som elbolagen i sin tur kan f˚a ers¨attning f¨or fr˚an staten. [61].

2.4.3 Investeringsanalys

F¨or att avg¨ora om en investering ¨ar l¨onsam g¨ors en investeringskalkyl. Den anv¨ands

¨

aven f¨or att best¨amma vilket av flera investeringsalternativ som ¨ar mest ekonomiskt f¨ordelaktiga. Det finns olika typer av metoder f¨or att avg¨ora en investerings l¨onsamhet, med olika karakt¨ar som l¨ampar sig f¨or olika typer av investeringar och anv¨andare. Ty- piska metoder ¨ar rak- eller diskonterad payback, nuv¨ardes- eller nettonuv¨ardesmetoden och internr¨antemetoden. [62]. ¨Aven life cycle cost och ber¨akning av levelized cost of energy ¨ar vanliga metoder vid l¨onsamhetsber¨akningar av energibesparingar [63][64].

En vanligt f¨orekommande metod ¨ar att anv¨anda sig av diskonterade framtida kassa- fl¨oden (k¨anda och prognostiserade) vid l¨onsamhetsber¨akning. Med kassafl¨oden menas framtida in- och ut- betalningar. Att diskontera ett kassafl¨ode inneb¨ar att man ber¨aknar den framtida in- och utbetalningarnas nuv¨arde, allts˚a v¨ardet idag. Det g¨ors eftersom tidshorisonten p˚averkar pengars v¨arde, vilket i sin tur beror p˚a inflationen och alter- nativa placeringsm¨ojligheter. [65]. Ett framtida kassafl¨ode diskonteras med avseende p˚a kalkylr¨anta och tidpunkt f¨or uppkomsten av kassafl¨odet enligt ekvation (2.23) nedan.

Kalkylr¨antan reflekterar investeringens avkastningskrav, vilket i sin tur ¨ar beroende av de aff¨arsm¨assiga och finansiella riskerna investeringen medf¨or. Ju h¨ogre risk, ju h¨ogre av- kastningskrav. Det kan vara sv˚art att v¨alja kalkylr¨anta, d¨arf¨or har f¨oretag ofta uppsatta riktlinjer kring kalkylr¨antebest¨ammelser. [65].

N V = F V

(1 + r)^t (2.23)

d¨ar F V ¨ar det framtida kassafl¨odet, r ¨ar kalkylr¨antan och t antal ˚ar in i framtiden f¨or uppkomsten av kassafl¨odet relativt idag.

Payback

Payback-metoden ber¨aknar den tid det tar f¨or en investering att betala av sig. Ju kortare avbetalningstid ju b¨attre investering. Resultatet av ber¨akningarna visar hur m˚anga

˚ar det tar f¨or de framtida kassafl¨odena att kompensera f¨or grundinvesteringen. Man kan antingen r¨akna rak payback eller diskonterad payback. F¨or allm¨anheten ¨ar kanske rak payback den enklaste och mest intuitiva. Diskonterad payback inneb¨ar att man ackumulerar diskonterade kassafl¨oden fr˚an grundinvesteringen ist¨allet f¨or de verkliga framtida v¨ardena som rak payback g¨or. [65].

Nuv¨arde och Nettonuv¨arde

Nuv¨ardesmetoden ¨aven k¨and som diskonteringsmetoden eller kassafl¨odesmetoden best¨ammer l¨onsamheten genom att summera de diskonterade framtida kassafl¨odena som en investe- ring skapar. Drar man av grundinvesteringen fr˚an nuv¨ardet f˚ar man nettonuv¨ardet som

¨ar positivt vid en l¨onsam investering. Det ¨ar en av de vanligaste investeringskalkylerna tillsammans med payback-metoden. Metoden ger ett pris p˚a investeringens v¨arde idag trots att den genererar int¨akter l¨angre fram i tiden, vilket ¨ar f¨ordelaktigt f¨or ekonomisk

planering. [65]. Metoden kan ¨aven ta h¨ansyn till eventuellt restv¨arde, enligt ekvation (2.24) nedan;

N N V = −G +

n

X

t=1

 F V_t (1 + r)^t



+ R

(1 + r)ⁿ (2.24)

d¨ar G ¨ar grundinvesteringen, F V_t ¨ar det framtida nettokassafl¨odet vid tidpunkten t, R

¨ar restv¨ardet och n kalkylperioden i ˚ar [66].

Internr¨antemetoden

Internr¨antan ¨ar den kalkylr¨antan f¨or vilken investeringens nettonuv¨arde ¨ar lika med noll. Allts˚a hur stort avkastningskrav investeringen minst m˚aste ha f¨or att precis betala av sig. Metoden ¨ar inte bra f¨or att j¨amf¨ora olika investeringsalternativ eftersom den inte tar h¨ansyn till investeringens storlek, men kan enkelt avg¨ora om investeringen ¨ar l¨onsam. S˚a l¨ange internr¨antan ¨ar st¨orre ¨an kalkylr¨antan avkastar investeringen kapital.

[65].

Life Cycle Cost

Begreppet LCC - Life Cycle Cost ¨ar en mer omfattande investeringskalkyl men baseras p˚a nuv¨ardesmetoden. Definitionen av en LCC-ber¨akning kan variera beroende p˚a vem som anv¨ander den men generellt sett kan den beskrivas som:

En ekonomisk j¨amf¨orelse av konkurrerande alternativ som tar h¨ansyn till alla s¨arskiljande, signifikanta framtida kostnader f¨or investeraren under den relevanta kalkylperioden.

Modellens prim¨ara uppgift ¨ar att f¨ors¨oka f¨oruts¨aga de kostnader som uppst˚ar fr˚an en in- vestering och j¨amf¨ora dem med kostnaderna f¨or ett annat investeringsbeslut. Alternativt kan man j¨amf¨ora kostnaderna f¨or att avst˚a en investering under samma kalkylperiod som f¨or den potentiella investeringen. Ibland pratar man ocks˚a om LCP - Life cycle profit som g¨or samma sak fast f¨or int¨akter. Det ¨ar d¨aremot vanligare att inkludera int¨akterna i sin LCC-analys f¨or att f˚a den mer fullst¨andig. [67].

LCOE

Levelized cost of energy ¨ar en kvot som ber¨aknar ett genomsnittligt pris f¨or varje produ- cerade kilowattimme under en given kalkylperiod. Den anv¨ands f¨or att j¨amf¨ora kostnads- effektivitet i olika energigenereringstekniker. ¨Aven denna metod anv¨ander diskonterade v¨arden enligt ekvation

LCOE = P Kostnader

P Energiproduktion = G +P_n

t=1 F Kt

(1+r)^t −_(1+r)^Rt _n P_n

t=1 Ept

(1+r)^t

(2.25)

d¨ar r ¨ar kalkylr¨anta, t ¨ar antalet ˚ar, n ¨ar kalkylperioden, G ¨ar grundinvesteringen, R ¨ar restv¨ardet, F K ¨ar framtida kostnader och Ep ¨ar den ˚arliga energiproduktion. [68].