Solceller

DSC_0960Text och bild: Cathrine Bülow, Johanna Linåker – Greenmatch.se. Principen att ljus kan producera elektrisk ström är känd sedan länge.  1954 konstruerade man i USA den första solcellen. Solceller består av halvledande material, i regel kisel, som laddas vid solbestrålning. Alla oskuggade tak i sydläge med en taklutning på omkring 30 grader lämpar sig för solceller, Idag finns också integrerade solcellstak och fasadelement av solceller.  Klimatkrisen, bra priser på solcellsmoduler, bidrag för installation och slopat krav på bygglov gör tekniken intressantare än någonsin. Samtidigt som ny lovande teknik för lagring av solel kommer!

Idag pågår något av en solcellsrevolution över världen där till exempel Indien och Kina storsatsar på tekniken. I vissa fattiga länder innebär det att byar ute på landsbygden för första gången elektrifieras. Både här och där innebär det att vi alla kan bli våra egna miljövänliga elproducenter. Egensolel brukar kunna täcka runt en femtedel av husets förbrukning av hushållsel ( ej el för eluppvärming eller varmvatten medräknat).

Solenergi i Sverige

Solceller har använts i Sverige sedan 70-talet. Till en början användes främst fristående system utan anslutning till elnätet, i båtar, sommarstugor och husvagnar. Denna marknad är stabil men på senare tid har intresset för att bygga solcellsanläggningar som är anslutna till elnätet ökat stadigt. Det beror på större miljömedvetenhet, att tekniken har blivit billigare och att det idag finns olika sätt att få stöd för dig som vill producera el från solen.

Mellan åren 2016 och 2017, kunde Energimyndigheten se en ökning i antalet nätanslutna solcellsanläggningar i Sverige. Svenskarnas ökade intresse för solenergi resulterade i att cirka 5300 solcellsanläggningar installerades under 2017. En ökning med 52 procent jämfört med 2016.

En trend som inte lär mattas av då det under 2018 blev enklare än någonsin för privatpersoner att skaffa solceller – bygglovet slopades, samtidigt som regeringen ökat budgeten för solcellsstöd så privatpersoner nu kan få 30 % i bidrag istället för 20%. Med solceller på din fastighet kan du tjäna pengar genom att bli en mikroproducent, samtidigt som du bidrar till ett grönare samhälle. Vilken effektivitet dina solceller har beror bland annat på var i Sverige du bor. Dock är solceller en hållbar investering som kommer löna sig på lång sikt. Både för miljön och din privata ekonomi.

Sveriges potential för solenergi

Ytterligare beräkningar från Energimyndigheten visar även hur den totala installerade effekten av solceller ökat från 140 MW till 231 MW, alltså en ökning på 65 procent. Kort sagt, intresset för solenergi i Sverige är en trend som bara ser ut att stiga. Men vi ligger ändå en bra bit efter de länder som har högst andel solel, med Honduras i toppen som 2016 hade 10,2% solel, Tyskland som hade 7 procent medan vi i Sverige endast fick 0,1% av vår el från solen 2016. Det finns beräkningar som visar att vi faktiskt skulle kunna få lika mycket el från solen som från kärnkraften, på årsbasis,  om vi skulle montera solceller på alla södervända byggnadsdelar. Nu är detta vare sig önskvärt eller realistiskt men uträkningarna visar i alla fall på en stor outnyttjad potential för solenergi. .

Hur mycket el ger solcellerna?

Vilken effektivitet dina solceller har beror mycket på var i Sverige du bor. Detta för att den globala strålningen skiljer sig de i olika delarna av landet .I de sydöstra delarna av Sverige uppmättes den globala strålningen under 2017 från 1000 – 1050 kWh/m2 per år. Detta medan de mer nordvästra delarna av Sverige hade ett spann på 750-975 kWh/m2 per år. Ju högre kWh/m2 per år ditt område uppvisar, desto mer energi kommer din solcellsanläggning kunna utvinna. 

Enligt mätningar gjorda av SMHI, från 2015, kan du se skillnaderna i effekten kWh/m2 i följande städer:

  • Visby 1135 kWh/m2
  • Norrköping 1025 kWh/m2
  • Stockholm 988 kWh/m2
  • Växjö 985 kWh/m2
  • Umeå 875 kWh/m2
  • Östersund 886 kWh/m2

Alltså ju högre kWh/m2 per år ditt område uppvisar, desto mer energi kommer din solcellsanläggning kunna utvinna. Dock påverkas solcellernas effektivitet inte endast av din orts globalstrålning. Den typ av solceller du har, dess lutning samt vilket väderstreck anläggningen ligger i är också faktorer som påverkar effektiviteten.

Solcellmodulers maximala effekt anges vid standarden, ljusitensitet 1000 W/m2 och modultemperatur, 25 °C. Vid högre modul temperatur så minskar panel-effekten och vid lägre temperatur så ökar effektiviteten.

De solcellsmoduler som är vanligast på marknaden i dag har en verkningsgrad på runt 15 procent. Det vill säga 15 procent av solenergin som träffar solcellsmodulen omvandlas till el, medan resten reflekteras eller blir till värme. Ytterligare en del av energin går förlorad i systemet innan elen kan användas, vilket innebär att cirka 14 procent av solens energi blir användbar el. Enligt Energimyndigheten ger en oskuggad solcellsyta på 7 kvadratmeter, rakt mot söder med 30-50 graders lutning  i Sverige, cirka 950 kilowattimmar per år och en tumregel är att fast monterade solceller ger mellan 800 och 1100 kWh per kW under ett normalt solår i Sverige. I en genomsnittlig villa förbrukas cirka 5 000 kWh hushållsel  för belysning och hushållsapparater varmvatten och eventuell eluppvärmning ej medräknat , vilket gör att cirka en femtedel alltså kan fås från egen solel. Se till att den resterande elen, som köps in, kommer från ett bolag som enbart använder förnyelsebara källor så att din elanvänding blir grön rakt igenom. Och glöm inte att också spara på elen för att minska din förbrukning.

Tjäna pengar på din solenergi som mikroproducent

En stor fördel med att ha solceller i Sverige är att du numera kan tjäna pengar på den el du producerar. Här var vi länge långt efter länder som Tyskland men nu du har alltså möjligheten att sälja din överskottsel till elnätet din solcellsanläggning är kopplad till. Detta kallas för att vara en mikroproducent.

Notera dock, om du planerar att bli mikroproducent bör du först se över om du har rätt tillstånd och förutsättningar. Samt hur du kan göra det ekonomiskt fördelaktigt för dig och ditt hushåll.

Här är några saker du kan tänka på

  • Din solcellsanläggning måste vara kopplad till ett allmänt elnät.
  • Du måste ha ett tillstånd från din elhandlare för att kunna sälja din överskottsel.
  • Du måste hitta en elleverantör som vill köpa din el.
  • Ansök om ursprungsgaranti om ditt hushåll producerar över 1000 kWh el per år. Denna garantin försäkrar andra konsumenter att elen som kommer från dig är utvunnen på ett miljövänligt sätt.
  • Att ansöka om ett elcertifikat kan vara ett fördelaktigt sätt att få stöd i din elproduktion. Elcertifikatet är dock inget krav för att bli mikroproducent. Däremot behöver din solcellsanläggning producera en viss mängd energi, för att du ska kunna få ansökan godkänd.

Bidrag och bygglov för solceller

Från och med den första augusti 2018 slopades kravet på bygglov för installation av solceller och solfångare. Att söka bygglov för montering av solceller och solfångare på din fastighet är alltså inte längre ett måste. Detta under förutsättningen att solcellspanelerna eller solfångarna följer byggnadens form, och att åtgärderna följer detaljplanen.

Det är däremot alltid värt att konsultera med din kommun om din fastighet är ett undantag för slopandet av bygglovet eller inte. Bor du till exempel i en fastighet av historisk, kulturell, konstnärlig eller miljömässig betydelse, kan solceller vara fel i den miljön och ansökan om bygglov är då ett måste.

Ditt solcellspaket måste också vara godkänt för att kopplas till ett elnät. Därför är det alltid fördelaktigt att även kontakta ditt elbolag innan du påbörjar installationen av din anläggning.

Ansök om investeringsstöd eller rotavdrag

För att minska de ekonomiska utgifterna vid köp av en solcellsanläggning kan du ansöka om bidrag eller stöd för installationen. Du kan ansöka om antingen rotavdrag eller investeringsstöd.

Investeringsstödet innebär att du kan få 30% av investeringskostnaden i bidrag. Rotavdraget är istället ett skatteavdrag på ungefär på 30% av installationskostnaden. Installationskostnaden beräknas som ett schablonvärde på 30% av den totala investeringskostnaden.

Du kan inte kombinera investeringsstödet och rotavdraget. Skillnaden mellan de två är bland annat att du måste ansöka om investeringsstödet hos länsstyrelsen, och att du sedan får stödet som ett form av bidrag. Detta jämfört med rotavdraget som du får som ett avdrag direkt på fakturan.

Det tar längre tid att få investeringsstödet än rotavdrag. Eftersom det är så pass populärt med solceller nu kan köerna för att få bidraget vara upp till 2 år. Däremot är investeringsstödet större, vilket gör att du sparar mer pengar än om du väljer rotavdraget.

Är solceller något för mig?

Att vara kritisk inför beslutet att skaffa solceller är bra. Det finns som nämnts flera faktorer att ta hänsyn till innan du fattar ditt beslut. Det finns många frågor att beakta rörande dig, din fastighet, eventuella bidrag, kommunen du bor i, ditt elnät, den tänkta solcellsanläggningen och mer. Vilka skyldigheter och rättigheter du har vid installation av dina solceller kan du bland annat läsa mer om på Energimyndighetens sida: Vilka rättigheter och skyldigheter har jag vid installation?

Eftersom varje situation är unik är det viktigt att överväga de för- och nackdelar som finns med solceller.

Nedan finns några av de för- och nackdelar med solceller som kan vara bra att känna till.

Fördelar med solceller

  • Det är en miljövänlig energikälla.
  • De genererar energi även om det är molnigt.
  • Solcellsanläggningar är nästan underhållsfria med en livslängd på cirka 20 – 30 år. Dock kan du behöva undersöka anläggningens system ungefär vart femte år.
  • Du kan tjäna pengar på din egenproducerade el – så länge din anläggning är ansluten till ett allmänt elnät.
  • Du kan få bidrag eller stöd i form av investeringsstöd eller rotavdrag vid installation av solceller på din fastighet.
  • Det är en hållbar investering som lönar sig ekonomiskt på lång sikt.
  • Det krävs inget bygglov så länge anläggningen följer byggnadens form och detaljplanen följs. Dubbelkolla dock gärna med din kommun ifall ditt hushåll är ett av undantagen för slopandet av bygglovet.

Nackdelar med solceller

  • Elproduktionen är som bäst under sommaren, och därmed inte lika effektiv under vinterhalvåret.
  • Solceller producerar bara el och inte värme. Därför behöver du investera i ytterligare en energikälla som producerar värme.
  • Det är en dyr engångsinvestering – men lönar sig i längden.
  • Utsätts ditt hustak för en stor mängd skugga kommer energiproduktionen påverkas negativt.
  • Du kan inte montera solceller om du bor i ett lägenhetshus – så vida inte hyresvärden bestämmer sig för att investera i solceller på fastigheten.
  • Din fastighet måste vara minst 5 år eller äldre för att du ska kunna få tillgång till rotavdrag.

Det finns alltså många för- och nackdelar med att investera i solceller, men i längden är det en investering som både du och samhället kan vinna på. Vinster som involverar ett bättre klimat, ett mer hållbart samhälle och en förbättrad personlig ekonomi.

Mer om solcellsteknik – hur den funkar och vilka olika varianter som finns

Solceller består av en (mono) eller flera (poly) kiselbitar vilka fungerar som en fotodiod. När solen lyser på solcellens framsida skapas en elektrisk spänning mellan cellens fram- och baksida. Varje enskild solcell genererar en låg elektrisk spänning. Flera solceller kopplas i serie och parallell i en solcellsmodulen för att uppnå önskad spännings och ström nivå.
En solcellsmodul består ofta av 60 stycken celler och genererar effekter mellan 240 – 270 W. Måttet på dessa moduler är 1,7 x 1,6 meter och vikt av cirka 19 kg. Solcellerna genererar likström. Likströmen omvandlas till växelström med hjälp av en inverter (växelriktare). Flera solcellsmoduler kopplas till invertern och ger dig ett energisystem för anslutning till elnätet alternativt ett separat elsystem.

Det tre vanligaste typerna av solceller är monokristallina-, polykristallina – och tunnfilmssolceller.

Polykristallina solceller baseras på kisel och innehåller rektangulära solceller. Färgen är vanligen blå mosaikskimrande. Verkningsgraden för modulerna ligger på runt 15–17 %. Polyvarianten är den vanligaste har lägst pris räknat i kronor per Watt på grund av en enklare tillverkningsprocess. Med åren minskar effektiviteten något. De flesta solcellsproducenter garanterar att 80 % av verkningsgraden återstår efter 25 år.

Monokristallina solceller är den äldsta och mest effektiva tekniken, som fungerar bättre även vid sämre soljusförhållanden, och består av tunna skivor från enkristallkiselblock. Färgen är mörkblåsvart och mörkare än för polykristalina celler. Solcellerna som används i dessa moduler är inte är helt igenom rektangulära utan har rundade kanter Tillverkningen är mer komplicerad vilket gör priset något högre.  Verkningsgraden för modulerna ligger på runt 15–22 %.

Tunnfilmsceller/ Amorfa solceller är som namnet antyder tunna och därmed materialbesparande. De finns i olika varianter och brukar benämnas utifrån vilka ämnen som ingår, dessvärre är dessa ofta miljöfarliga. Exempelvis CdTe- solceller (med kadmium och tellurid) eller CIGS-solceller (med koppar, indium, gallium och selen).  CdTe-solceller innehåller mest av det miljöfarliga ämnet kadmium. Effektiviteten är låg vid jämförelse med de polykristallina cellerna. De effektivaste når upp till cirka 10 % omvandling av solenergi till solel. Dessutom minskar amorfa solcellers produktivitet snabbare än andra typer.

Solceller integrerade i takmaterial

Ett alternativ till vanliga solcellsmoduler är takintegrerade lösningar som kan ersätta takmaterial och samtidigt producera el. Flera olika typer finns redan på marknaden. Utvecklingen inom detta området går också snabbt framåt. Estetiskt är det många som uppskattar att solcellerna blir en del av taket. Kostnadsmässigt är det dock fortfarande dyrare än vanliga solcellslösningar

Är produktionen av solceller miljöskadlig och energikrävande?

Är kiselsolceller eller tunnfilmssolceller bäst för miljön?

Det finns en gammal myt som säger att det går åt mer energi för att tillverka solceller än vad de kan generera men den stämmer inte stämmer alls längre. Energiåterbetalningstiden är idag oftast mindre än två år samtidigt som livslängden är minst 25 år.

Tunnfilmssolceller kräver mindre energi i tillverkningen och mindre resurser totalt sätt, men samtidigt innehåller de ofta sällsynta jordartsmetaller eller miljöfarliga material som tungmetaller.  Kiselsolceller är mer energikrävande att tillverka och kräver mer resurser totalt, men de baseras på ett av jordens vanligaste ämnen. Livscykelanalyser har visat att exempelvis tunnfilmssolceller baserade på kadmiumtellurid faktiskt ändå släpper ut mindre kadmium än kiselsolceller och de kan vara bra i många tillämpningar och för att sänka de totala materialbehoven men samtidigt att det gäller att vara vaksam på vilka material som används. Även om det påvisats att kadmiumsolceller endast ger upphov till väldigt små utsläpp av kadmium är det önskvärt att forskningen går mot mer ofarliga och mindre sällsynta material

Solcellerna tillverkas idag oftast i länder med hög andel fossil energi och solcellstillverkningen  genererar därför utsläpp från energisystem och gruvdrift. Trots detta är det rätt att satsa på solceller, anser bland annat Naturskyddsföreningen. Vi måste ställa om energisystemen redan idag och där kan solceller kan ersätta betydligt sämre alternativ som fossila bränslen och kärnkraft och när solcellerna väl är byggda är ”bränslet” gratis och förnybart. Och eftersom större delen av en solpanel kan återvinnas blir utsläppen i nästa generation solceller förhoppningvis mindre och olceller har därmed potentialen att kunna tillverkas väldigt utsläppssnålt i framtiden, skriver organisationen på sin hemsida.

Hur fungerar det med återvinning av solceller?

Trots att Solceller är den snabbast växande energikällan i världen saknar de flesta länder en plan för vad vi ska göra med uttjänta solpaneler. I november 2016 varnade Japans miljöminister för att Japan kommer att producera 800 000 ton solavfall om året år 2040. Inte heller Sverige har i dagsläget någon plan för hantering av solelavfall. Det finns visserligen ett EU-direktiv för elektroniskt avfall som innefattar solpaneler. Det innebär att innebär att återförsäljare måste teckna ett avtal med ett insamlingssystem som är godkänt av Naturvårdsverket. Ofta har insamlingssystemet kontakt med det kommunala avfallsbolaget. Men man återvinner inte solpaneler separat. Det man tar hand om är glaset och aluminiumramen. De sällsynta jordartsmetaller som finns i panelerna återvinns inte i dagsläget.

Det beror på att värdefulla material i panelerna, som silver och koppar, finns i så små mängder jämfört med i till exempel mobiltelefoner att det inte lönar sig. Men eftersom solpaneler också kan innehålla farliga ämnen som krom och kadmium är det viktigt att ta hand om avfallet, även om det inte går att tjäna pengar på det. I takt med att allt fler solpaneler monteras behöver vi därför också få återvinningsanläggningar som kan hantera solelsvafallet på ett miljömässigt korrekt sätt.

Lagring av solel

Batterilagring ännu olönsamt

Med ett solcellsbatteri av litium eller bly (litium är bäst) kan du lagra solenergin på dagen för att använda på kvällen när solen gått ned. Batterier har länge varit dyra men batteriteknologin har gått framåt mycket på sistone och priserna har nu kommit ner till en nivå där batterier inte bara är för superentusiasterna, även om de fortfarande är relativt höga.  Om du inte har ett solcellsbatteri går elen som du inte använder ut till elnätet och du får betalt för den. Vitsen med ett batteri är att du i stället lagrar överskottet för att använda det när du behöver det. På så sätt blir du mer självförsörjande på egenproducerad el. En tanke som lockar många. Och precis som med solceller kan man få statligt stöd från energimyndigheten för att installera solcellsbatteri. Men detta till trots är batterier fortfarande för dyra, enligt Solcellskolans uträkningar för att investeringen ska lönar sig i dagsläget. ”En del av förklaringen till det är att det idag finns en statlig skattereduktion på 60 öre per kWh för de som säljer sin solel. Det spelar därför inte så stor roll om man använder solelen i hushållet, eller om man säljer den till sitt elbolag. Förtjänsten är i stort sett densamma, vilket innebär att incitamenten för batterier är små eller obefintliga.”, skriver de på sin hemsida. För ett batteri på 5 kWh kan idag spara ungefär 50 öre per laddning, vilket bara är en bråkdel jämfört med vad som behövs för att det ska vara lönsamt.

Energilagring i salt – utmanare till batteritekniken

SaltX Technology är ett svenskt innovationsföretag på framfart. SaltX har tagit fram en teknologi med vilken energi kan lagras i salt, för att sedan utvinnas i form av värme eller kyla. Men tekniken kan sommarens sol lagras till vintern, dessutom mycket billigare än med korttidslagring i batterilager eller ackumulatortankar. Salt har sedan antiken använts för värmelagring men inte varit särskilt effektivt.  Hemligheten med den nya tekniken är att saltkristallerna (som ser ut som helt vanligt salt) behandlas med en beläggning av nanopartiklar, dessa öppnar upp fler kanaler in i saltkärnan. Det ger mer plats för värme och gör samtidigt så att den lagrade energin inte läcker ut. Med andra ord när solel eller solvärme hettar upp saltet pressas vatten ut och saltet kristalliseras i en sluten kammare. När saltkristallerna sedan aktiveras genom att vattnet återförs så är det en kemisk reaktion som kan lagras i åratal utan att minska.

Tekniken är giftfri och miljövänlig (till skillnad från batterierna) och saltlagring kan vara aktuell både för små och stora bostadshus men också för industri och kraftbolag. I Berlin vill Vattenfall nu bygga en fullskalig pilotanläggning i sitt fjärrvärmenät.

En annan lagringsteknik som man forskar på nu på Chalmers är att lagra solenergi i en specialdesignad molekyl i upp till 18 år. Det handlar om lagring i en vätska där energi sen frigörs med en katalysator. Molekylen återgår till sin ursprungsform och samlar energi på nytt i ett cirkulärt system Most (Molecular solar thermal energy storage). Tekniken tros kunna bli billigare än batterier och vara om 10-15 år.
 

Off grid-hus – hus utan elnät

Off grid-us har ett självförsörjande energisystem som i avancerad tappning kan bestående av solceller, batterier, vätgas och bränsleceller som samspelar. För sommarstugor och likande handlar det i regel bara om solceller. Erfarenheterna av off grid för permanenthus är ganska begränsade. Några har fått det att fungera medan andra gett upp och anslutit sig till elnätet efter ständig reservkraftdrift, täta byten av gasoltuber och batteristrul vintertid. Lagring i salt kan innebära nya och bättre möjligheter för offgridhusen.

Läs merBengts nya villablogg– solceller på varje hus i framtiden- är en ovärderlig källa till information som de flesta som intresserar sig för solel stött på.

Johans lilla egenelbok – en lättfattlig och engagerande bok om där Johan Ehrenberg på ett roligt och inspirerande sätt berättar om varför vi ska göra el själva – och delar med sig av tips och idéer.

Källor:

www.energimyndigheten.se/fornybart/solenergi/solceller/

Greenmatch.se

http://bengtsvillablogg.info/2016/11/27/bidrag-till-energilagring-av-el-ar-det-lonsamt/

https://blogg.naturskyddsforeningen.se/energi/vanliga-fragor-vi-far-om-solceller/?

https://www.nyteknik.se/energi/batterilagret-samre-an-vantat-6876682

http://saltxtechnology.com

https://etcel.se/energi/att-radda-varlden-med-solceller-och-salt