Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Solceller och batterilagring i Off-Grid-system för en besöksanläggning
University West, Department of Engineering Science, Division of Industrial Engineering and Management, Electrical- and Mechanical Engineering.
University West, Department of Engineering Science, Division of Industrial Engineering and Management, Electrical- and Mechanical Engineering.
2019 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Solar cells and battery storage in Off-Grid-system for a visitor facility (English)
Abstract [sv]

I detta arbete har en förstudie utförts med syfte att konstruera en nybyggd besöksanläggning belägen i Onsala i Off-Grid med hjälp av solceller, korttidslagring i form av batterier samt ett långtidslager bestående av vätgas. Denna rapport kommer endast att behandla solceller och korttidslagring.

Ett Off-Grid-system är ett system som är självförsörjande och inte är anslutet till ett fast elnät. I detta fall skall således besöksanläggningens elektriska laster kunna drivas självförsörjande 365 dagar om året. Anläggningen har en fotavtrycksarea på 431 m2 med en tempererad area på 498 m2 som i första hand kommer att användas för skolbesök. En tidigare förstudie angående energiförbrukningen för den nya besöksanläggningen, som framlagts av Bengt Dahlgren AB, har legat till grund för arbetet. Årsförbrukningen av elektrisk energi för anläggningen uppskattades till 14 700 kWh där en bergvärmepump är värmekällan. Under ett optimalt scenario, som är genomgående genom alla tre scenarion som studerats i detta arbete, har spillvärmen från vätgasproduktionen i form av varmvatten använts och bidragit till minskad drifttid för bergvärmepumpen som i sin tur lett till minskad årsförbrukning av energi. En mer effektiv bergvärmepump för det optimala scenariot har dessutom använts. Med dessa förutsättningar har årsförbrukningen av elenergi mer än halverats till 6 749 kWh.

För framtagning av den effektivaste solcellsmodulen till anläggningens utnyttjade takyta har simuleringsprogrammet PV-SOL använts som tar hänsyn till väder, takvinklar, skuggning, solinstrålning, riktning mot solen samt förluster hos kablar och komponenter vid beräkning av producerad effekt/energi under ett år. Resultatet av simuleringen vid scenario 1 där solcellsmoduler installeras endast på taket ger totalt producerad elenergi på 16 621 kWh. Efter direktförbrukning samt den energi som batterierna förbrukar kan ett överskott av 12 371 kWh gå till vätgasproduktion. Utöver dessa förbrukningar fås 759 kWh som anläggningen ej nyttjar. Vid scenario 2, med samma typ av solceller även på yttersta söderväggen som på taket, uppgår produktionen till 22 001 kWh och överskottet på 17 248 kWh går till vätgasproduktion efter reducerad direktkonsumtion av elektrisk energi hos anläggningen och batterierna. Detta ger ett överskott på 2 635 kWh som ej nyttjas. Scenario 3 simuleras med en annan typ av solpanel som är uppställd på bar mark med lutningen 15˚ mot det horisontella planet och riktad direkt mot söder. Ett överskott på 21 723 kWh av totala produktion 26 573 kWh går till vätgasproduktion efter reducerad direktkonsumtion av energi hos anläggningen och batterierna. Resultatet av detta är 3 909 kWh som inte kommer till användning. Konsumtionen i scenario 3 skulle kunna öka med ca 58 % vilket är 47 % mer än scenario 1 och 19 % mer än scenario 2.

Abstract [en]

This report presents a pilot study that has been made with the purpose to make a new facility in Onsala operating Off-Grid by using solar cells, short-term storage based on batteries and a long-term storage with hydrogen combined with fuel cells. This report focuses only on the solar panels and the short-term storage.

An Off-Grid-system is a system that is self-supported and isn't connected to the electrical grid. In this case the facility will be able to be electrically self-supported 365 days a year. The facility will mostly have visitors from schools and it has a footprint area of 431 m2 and a total area of 498 m2. An earlier pilot study of the facility regarding the power consumption has been produced by Bengt Dahlgren AB and it has provided the estimated energy consumption that is the basis for this study. The annual electricity consumption has been estimated to 14 700 kWh where the heat production for the facility is based on a geothermal heat pump. By counting on a best-case-scenario, that's used throughout all three scenarios, the surplus heat as water from producing hydrogen is used to heat up the facility, leading to less operational time for the geothermal heat pump. A more efficient geothermal heat pump has also been used in this study when counting on this best-case-scenario. With less hours running time the annual electricity consumption is lowered by almost half to 6 749 kWh.

For dimensioning of the solar panels, the simulating-program PV-SOL has been used. The program is taking weather, roof-angles, shading, insolation, the angle against the sun and losses in cables and components into account when calculating the annual electricity produced during a year. Scenario 1 gave the result of 16 621 kWh as annual electricity produced. After reduction for direct consumption in the facility and the energy demanded by the batteries, 12 371 kWh goes to production of hydrogen. This results in an over production of 759 kWh that's not used. In scenario 2 the same types of solar panels used on the roof are also placed on the outer south wall. The annual electricity produced now increases to 22 001 kWh. The excess energy after the facility and the battery consumption now increases to 17 248 kWh that is used for hydrogen production. This gives an increased surplus of 2 635 kWh. In this last scenario, scenario 3, a new solar panel was used and placed on the ground with an angle of 15˚ from the horizontal plane, directed to the south, i.e. a perfect condition. The total annual electricity produced then reached 26 573 kWh and the excess energy after the facility and the battery consumption is now increased to 21 743 kWh that is used for hydrogen production. This results in an over production of 3 909 kWh as surplus electricity for the facility. With this amount of electrical surplus energy, the facility can operate with a 58 % power increase. That's 47 % more than in scenario 1 and 19 % more than in scenario 2.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 34
Keywords [en]
Solar cells, short-term storage, Off-Grid-systems, self-sufficiency, geothermal heat pumps
Keywords [sv]
Solceller, korttidslagring, Off-Grid-system, självförsörjning, bergvärme
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hv:diva-14503Local ID: EXH300OAI: oai:DiVA.org:hv-14503DiVA, id: diva2:1356962
Subject / course
Electrotechnology
Educational program
Högskoletekniker, elkraft
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-10-04 Created: 2019-10-02 Last updated: 2019-10-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
Division of Industrial Engineering and Management, Electrical- and Mechanical Engineering
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 16 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf