Ett pilotprojekt för att anpassa anläggningar för solkraft till nordliga förutsättningar är i startfasen. RISE arbetar med de speciella förhållanden som råder i norr, där temperaturer, snömängd och solinstrålning är annorlunda än i söder, för att ta till vara energin från solen i norr maximalt.
Text: Susanne Ringheim Kilje
Möjligheten att producera lika mycket solkraft i de norra delarna som i de södra delarna av Sverige finns. Solinstrålningen på en plan yta är bara cirka 100 kilowattimmar mindre i norra Sverige än i södra - 899 kWh per kvadratmeter i Umeå jämfört med 1 007 kWh i Lund över ett år. Trots det produceras mindre solkraft i norr än i söder.
Frågan är alltså hur man kan anpassa solkraftsinstallationer till nordliga förhållanden. Därför drog RISE i gång projektet som är en uppföljning av ett tidigare projekt. Det övergripande målet är att skapa ny kunskap om hur stora låglutande tak på nordliga breddgrader kan utnyttjas effektivt för solkraftsproduktion utan att drabbas av stora snöskuggningsförluster. Projektet är också en del i att avancera anpassningen av solelanläggningar till nordiska förhållanden.
-Sverige har behov av ny elproduktion. Solkraft är en pusselbit i satsningarna på elproduktion och vi behöver kunna ta till vara solens möjligheter även i norr och göra anläggningarna hållbara och lönsamma här, säger Mattias Lindh, forskare och projektledare på RISE i Umeå.
Egen erfarenhet
Projektgruppen vid RISE har arbetat med nordlig solkraft länge. Institutet är baserat i Piteå och Umeå och här upplever man på nära håll de annorlunda solförutsättningarna jämfört med andra områden i Sverige och Centraleuropa.
-Den stora skillnaden är att solen kommer på andra tider och ur andra vinklar. På sommaren går den nästan hela varvet runt. När det är snö kan reflektioner från snön på marken ge mer solinstrålning till panelerna – om de är snöfria. Å andra sidan blir det snöskuggningsförluster om det ligger snö på panelerna, säger Mattias.
Stora takanläggningar byggs ofta med solpaneler på rad, tio grader mot öst och väst, vilket ger lite högre täckning av paneler på låglutande tak än på andra utformningar av tak.
-Dessa system kan vara snötäckta långt in på våren, då man kunde ha haft nytta av solkraften. Energiförlusterna i Luleå är cirka 23 procent om panelerna inte producerar under den tid det är snö på marken - ungefär november till april. Det vill vi komma till rätta med, säger han.
I det syftet har RISE undersökt alternativa utformningar. Simuleringar visar att utfallen är bättre än dagens sätt att installera solceller. Två av fynden ska nu realiseras i ett pilotprojekt i liten skala för att se om verkligheten motsvarar beräkningarna. Båda koncepten förväntas ge mindre snöskuggningsförluster än vanliga solel-installationer.
- Projektet ska realisera koncepten inklusive montagelösning som ska klara av kritiska vind- och snölaster. Vi hoppas att testanläggningarna ska ge högre solelproduktion än en konventionell referensanläggning och ha försumbara produktionsförluster, säger han.
Lodräta paneler
Ett av koncepten är likt det konventionella, men upphöjt för att komma ovanför det förväntade snödjupet på taket så att snön kan glida av. Det andra konceptet är också upphöjt men med dubbelsidiga lodräta paneler.
-Här förväntas inga snöskuggningsförluster och panelerna tillgodogör sig reflektioner bra. För att ta hänsyn till radskuggningseffekten bör man ha tillräckligt brett mellan panelraderna. Gångarna mellan panelerna kan då hållas fria för skottning, säger Mattias.
Nu jobbas det med att ta fram montagesystemen och att beräkna de faktiska belastningarna på taken, så att anläggningarna ska bli trygga. RISE har involverat andra kompetenser för att reda ut hållfasthet, upptaget av vindlaster och infästning. Under våren beräknas detta vara klart och testanläggningarna kan i så fall börja byggas sommaren 2025, för att driftsättas innan nästa vinter. Det bör helst gå två vintrar innan resultaten utvärderas, eftersom vintrar kan vara väldigt olika, påpekar han.
-Vi ska mäta hur stor elproduktionen och snöskuggningsförlusterna blir, belastningar på konstruktionen, vindlaster, vindhastighet med mera. Det vi hoppas är att båda koncepten kommer att ge lägre snöskuggningsförluster samtidigt som de producerar mer el.
Utvecklingen går mot markbaserade solparker, men Mattias vill lyfta vikten av att använda befintliga, tomma ytor som platta tak, utan att ta ny mark i anspråk.
-Om vår forskning gör att man kan bygga ut sol på fler tak, få en bättre affär och ett lägre klimatavtryck så är det positivt för alla som äger sina anläggningar och för hela samhället.
Fakta
RISE är ett oberoende, statligt forskningsinstitut och en innovationspartner i internationell samverkan med företag, akademi och offentlig sektor.
RISE har tillsammans med projektparterna identifierat behovet av projektet utifrån flera års arbete med solel i norr och fått bidrag från Energimyndigheten inom programmet ”Resurseffektiv bebyggelse”. Projektet heter ”Utveckling och realisering av innovativa och produktionshöjande solelanläggningar för kommersiella byggnader i norra Sverige” och är en uppföljning av ”Anpassning av solelanläggningar till nordiska förhållanden”.
RISE är projektägare, Luleå tekniska universitet, Weland stål, Luleå energi och Diös är samarbetspartners i projektet.