A Study of How Integration of Solar Photovoltaic Impact a Housing Cooperative in Norway
Master thesis
Date
2020Metadata
Show full item recordCollections
- Institutt for elkraftteknikk [2576]
Abstract
Solenergi er den raskest voksende energikilden i verden for øyeblikket. Solenergi har i Norge tradisjonelt blitt brukt til å dekke strømbehovet til steder uten tilknytning til strømnettet, som for eksempel hytter. I løpet av de siste par årene har man sett en økning i nettkoblede solcelle-systemer. Siden solen gir gratis og miljøvennlig energi, er det en attraktiv energikilde å utnytte. Selv i Norge er solressursene tilstrekkelig til at solcelleanlegg er hensiktsmessig. Ettersom den norske kraftproduksjonen hovedsakelig består av vannkraft, en fleksibel energikilde, kan kraftstrømmen tåle implementering av mer uregulerte kraftkilder, som for eksempel vind og sol.
I denne oppgaven gjennomføres en evaluering av hvordan integrering av solcelleanlegg påvirker forskjellige regnskap for et borettslag i Trondheim, Risvollan. En simulering av energibehovet med forskjellige investeringsalternativer for energiforsyning gjøres i eTransport. Primært blir det sett på to hovedscenarier, et solcelleanlegg som benytter alt det tilgjengelige takarealet på Risvollan og ett scenario der halvparten av takarealet brukes. Deretter gjennomføres simuleringer for de to scenariene når strømprisen for strømmen fra nettet varieres, og når lading av elektriske biler blir lagt til energietterspørselen. Beregninger av CO 2-utslipp gjøres også for borettslaget, med og uten solcelleanlegg. Videre er det gjort estimater av hvor mye av den genererte solelekstristeten som blir dirkete brukt av borettslaget og hvor høy selvforsyningsgrad de oppnår for de to forskjellige solcelleanleggene og når elektriske biler legges til.
Hovedresultatene viser at med de nåværende systemenhetens kostnader og strømpriser, er solcelle-systemene som ble undersøkt ikke i stand til a bli like lønnsomt som et system som kjøper all strømmen fra nettet. Når egenforbruket er høyt, og den høyeste spådde prisen for strøm brukes, er solcelle systemet nære med å ha like lave årlige kostnader som det helelektriske systemet. Videre viser en LCOE-beregning at system-enhetsprisen for solcelleanlegg er for høy til å gjøre solcelleanlegg lønnsomt, slik de er nå. Det må innføres en nedgang fra 12 NOK/ Wp til 8,8 NOK/ Wp før prisen på solceller elektrisiteten var tilsvarende strømprisen. Resultatene viste at det vannbåren fjernvarmeanleggene er det minst økonomiske systemet som er analysert. Imidlertid blir det diskutert at hvis fleksibilitet vektlegges, kan fjernvarmesystemet være av mer interesse, spesielt fra et samfunnsøkonomisk ståsted.
En begrensning i denne oppgaven er at det ikke tas hensyn til inntekter fra salg av overskuddsgenerert strøm fra solcelleanlegget; dette kan påvirke hvor stor reduksjon av systemenhetspris som må til før lønnsomheten er nådd for solcellene. Photovoltaic solar panels are the fastest-growing energy source in the world at the moment. Solar power in Norway has traditionally been used to cover electricity need for locations without a connection to the electricity grid, such as cabins. Over the last couples of years, an increase in the grid-connected solar PV systems have been seen. As the sun provides free and environmentally-friendly energy, it is an attractive energy source to utilize. Even in Norway, the solar resources are sufficient enough for solar PV to become expedient. As the Norwegian power generation consists of mainly hydropower, a flexible energy source, the power flow can withstand the implementation of more unregulated power sources, such as wind and solar PV.
In this thesis, an evaluation of how the integration of solar photovoltaics (PV) impact different accounts of a housing cooperative in Trondheim, Risvollan, is conducted. A simulation of the energy demand system with different energy supply investment options are done in eTransport. Primarily two main scenarios are looked into, a solar PV system which utilizes all the available roof area at Risvollan and one scenario where half of the area is used. Then simulations are conducted for the two scenarios when the electricity price for the power from the grid is varied, and when charging of electric vehicles is added to the demand in various amounts. Calculations of CO2 emissions are also done for the housing cooperatives, with and without solar PV. Furthermore, estimations of self-consumption and self-sufficiency for Risvollan with the two different solar PV systems and when electric vehicles are added.
The main results reveal that with the current system units cost and grid electricity prices, the solar PV systems researched was not able to match the price of grid electricity. When the self-consumption is high, and the predicted worst-case electricity price is used, the solar PV is close to matching the annual costs of the fully electric system. Furthermore, an LCOE calculations show that the system unit price for solar PV is too high to make solar PV profitable, a decrease from 12 NOK/Wp to 8,8 NOK/Wp must be introduced before the solar PV could match the electricity price. The results showed that the waterborne district heating systems is the least economical system analyzed, but it is discussed that if flexibility is emphasized the district heating system may be of more interest, especially from a socio-economic view.
A limitation of this research is that income from selling surplus generated electricity from the solar PV is not taken into account; this could affect the amount of decrease in system unit price before profitability is reached.