Flytende solenergisystem

Abstract

Denne bacheloroppgaven analyserer materialer, energiproduksjon og bærekraften til Svalin Solars flytende solenergisystemer. Svalin Solar har utviklet tre ulike solenergisystemer, henholdsvis solcellepanel (til produksjon av elektrisk energi), solfangerpanel (til produksjon av termisk energi) og hybridpanel (til produksjon av elektrisk og termisk energi). Alle de tre systemene er konstruert som konsentrerende systemer med lange speil som konsentrerer sollyset på små spesiallagde solceller eller rør.

Til å beregne energiproduksjon fra systemene har det blitt utviklet en modell i et Excel-regneark. Denne modellen analyserer energiproduksjon når variablene breddegrad, materialeffektivitet, tap og massestrøm varierer. Den muliggjør også for å kunne sammenlikne de ulike systemene. I Excel-modellen ble det også gjennomført en økonomisk analyse for å finne systemenes nedbetalingstid og energikostnad. I bærekraftsanalysen ble det fokusert på det globale oppvarmingspotensialet (GWP) og systemene ble analysert opp mot EUs taksonomi. I denne analysen ble litteratursøk gjennomført for å finne GWP fra systemets ulike materialer.

Resultatene viste at nedbetalingstiden til solfangermodul og hybridmodul var på omtrent 4 år. Dette vil variere ut ifra ønsket temperatur systemet skal levere og massestrøm. Nedbetalingstiden for en solcellemodul viste seg å være 10 år. Breddegrad 30 viste seg å være mest gunstig plassering for alle systemer, men både solfanger- og solcellemodul vise seg å ha potensialet for god produksjon fra og med april til og med august på breddegrad 60. Solfangermodul viser seg å produseres mest energi igjennom ett år, sammenliknet med de andre modulene. Resultatene fra bærekraftsanalysen viste stort potensialet for å redusere klimagassutslipp ved å benytte resirkulert PVC og polykarbonat i systemet, framfor å utvinne nytt. Det viste seg at heterojunction solceller (HJ-Si) er det tryggeste valget for solcellematerialet sett ut fra miljøbelastning, men grunnet den høye virkningsgraden bør perovskitt/silisium-tandemceller vurderes nærmer når denne teknologien etablerer seg mer på markedet. Ut fra EUs taksonomi defineres systemene som bærekraftig.

This bachelor thesis aims to analyse the materials, energy output and sustainability of Svalin Solars floating energy systems. Svalin Solar have developed three different floating solar systems, which is solar PV (producing electricity), solar thermal (producing heat) and hybrid PVT (producing both electricity and heat). All systems are built as concentrated solar systems with long mirrors concentrating irradiation on small costume made PV modules or pipes.

The energy output is analysed due to variation in different parameters such as latitude, material efficiency, losses and mass flow rate. By analysing the materials, price and lifetime is also considered. In this analysis, the spreadsheet tool Excel was used. This tool allowed making a comparison of the three different energy systems, so that it was possible to determine which system who gave the best results and survey the best-suited materials. An economic analysis was also committed to find the repayment period of each system. The sustainability analysis focused on global warming potential (GWP) and the systems were evaluated up against EUs taxonomy. A literature review on life cycle assessments of the different materials in the system was committed in this analysis.

The results showed a repayment period of about 4 years for solar thermal and hybrid systems. This varies based on the temperature and mass flow rate. The solar PV system had a repayment period of 10 years. Latitude 30 degrees showed out to be the best placement for all systems, but solar PV and solar thermal had potential to produce well at latitude 60 degrees in the period from April to August. The results from the sustainability analysis showed huge potential to reduce greenhouse gas emission if recycled PVC and polycarbonate are used, instead of using new materials. Heterojunction silicon solar cell showed out to be the safest choice of solar cell material. It is still recommended to consider perovskite/silicon tandem solar cell in the future when this technology is more common and mass-produced, because of its high efficiency in a concentrated solar energy system. Based on EUs taxonomy, the systems were categorized as sustainable.