21 09 2017

Solenergien er her – og den virker!

Omkostningerne ved solenergi er faldet dramatisk de seneste år, og solpaneler er nu rørende billige. Vi har lige installeret et 46 kW solanlæg her i Leon, Nicaragua, som producerer energi til omkring 45 øre per kilowatt (7,5 cent af en dollar) - det er omkring en tredjedel af, hvad elektricitetsselskabet tager. Så der er ingen undskyldning for at fortsætte med at bidrage til den globale opvarmning. Energirevolutionen er her, lige nu.

Solenergien ser ikke ud til at være til at stoppe, drevet som den er af stadigt faldende priser for solpaneler. Jeg stillede for to år siden spørgsmålet, om vi var ved et vendepunkt for fossile brændstoffer. Vi har nu svaret: ja, det var vendepunktet. Da jeg installerede mit første beskedne solanlæg for 5 år siden, kostede solpanelerne mig næsten 9 kr. (1,40 dollars) pr. watt. Solpanelerne til det nye anlæg, som vi lige har installeret, kostede mig godt 3 kr. (0,48 dollars) pr. watt. Og prisen falder fortsat.

For nogle år siden var det solpanelerne, der var den dyre del af et solanlæg. Sådan er det ikke længere. Desværre har der ikke været noget prisfald på ladekontrolenhederne (”charge controllers”) og vekselstrømsretterne (”inverterne”) (som er nødvendige for at omforme jævnstrømmen fra panelerne til vekselstrøm), i hvert fald ikke for små kommercielle systemer som vores, så de udgør nu den væsentligste omkostning ved anlægget. Alt i alt har vores solanlæg kostet os 8,30 kr. (1,34 dollars) per installeret watt kapacitet. Fordelingen af investeringsomkostningen er vist nedenfor (vi har importeret solpaneler og tilbehør direkte fra fabrikken i Kina, mens vi har købt invertere og ladekontrolenheder i USA):

Det er ret solrigt her i Nicaragua, så panelerne producerer ganske meget energi. Data fra de sidste tre år fra vores eksisterende lille 4,2 kW anlæg viser, at den daglige produktion i gennemsnit er 4,17 kWh (kilowatt-time) per installeret kW kapacitet. Det er ret godt: omtrent det samme som i det sydlige Italien eller Arizona. Selvfølgelig varierer produktionen i løbet af året. De bedste måneder er januar til marts (tørtiden), og månederne med den laveste produktion er fra juni til september (regntiden). Men det månedlige gennemsnit falder aldrig til mere end 15% under årsgennemsnittet, så det er ret stabilt i løbet af året.

Driftsomkostningerne ved anlægget er minimale. I de tørre og støvede måneder fra januar til maj skal vi rengøre panelerne en eller to gange om måneden. Det klares med en slange og en blød børste. Resten af ​​tiden summer det bare derudaf på egen hånd.

 

Inverterne (til venstre) og ladekontrolenhederne (til højre)
 

Omkostningerne pr. kWh produceret energi afhænger derfor næsten udelukkende af kapitalomkostningerne, det vil sige, af hvor længe de forskellige dele af systemet holder, og så selvfølgelig af renten. Solpanelerne forventes at holde i 25 år - faktisk skulle de kunne fortsætte med at producere videre efter år 25 men med under 80% af den oprindelige kapacitet. Inverterne og ladekontrolenhederne har en kortere levetid, et sted mellem 10 og 15 år. Hvis vi bruger en rentesats på 5% og antager at udstyret holder i 15 år, før det skal fornys, er omkostningen pr. produceret kWh som nævnt 47 øre (7,5 cent af en dollar). Vi har i beregningen taget højde for, at produktionen falder gradvis over årene, til 80% i år 25. Vi betaler i øjeblikket 1,49 kr. (24 cent af en dollar - fast sats, ingen smarte målere) per kWh til elektricitetsselskabet. Foruden at bidrage til at bekæmpe klimaændringerne, hvilket er hovedideen med projektet, er det faktisk også en god investering.

Store kommercielle solanlæg kan producere billigere, end vi kan. Jeg antager, at hovedårsagen er stordriftsfordele i forbindelse med ladekontrolenhederne og inverterne. Ifølge en nylig rapport fra US Solar Energy Industries Association er investeringsomkostningen ved store solanlæg i USA nu omkring 1 USD pr. watt installeret kapacitet, det vil sige omkring 25% lavere end vores anlæg. I Kina og Indien er omkostningerne endnu lavere. Det er stadig lidt af et mysterie, hvorfor mindre solanlæg som vores er så dyre i USA sammenlignet med f.eks. Tyskland (hvor prisen kun er lidt højere end vores). Det ser ud til at hovedårsagen er at installatørerne i USA simpelthen er for ineffektive og dermed har en for stor bruttofortjeneste (”Overhead”).

Vi har monteret 34 af solarpanelerne så de vender mod øst for at fange morgensolen.

 

Nå, men tilbage til vores eget anlæg. Det er velkendt, at selvom solenergi nu er rørende billig, er den ikke konstant. Et solanlæg producerer kun energi i dagtimerne, og hvor meget det producerer, afhænger af, hvor overskyet det er. De fleste solanlæg sælger derfor deres overskudsproduktion til nettet i løbet af dagen og køber tilbage fra nettet om natten, eller når produktionen er utilstrækkelig til at dække forbruget. Det, elektricitetsselskabet betaler for elektriciteten er normalt meget mindre, end det selskabet tager for den energi, det lever. Det er rimeligt nok, da det skal sikre, at der altid er tilstrækkelig kapacitet til rådighed, og betale for omkostningerne ved elnettet. Her i Nicaragua køber elektricitetsselskabet imidlertid slet ikke energi fra forbrugernes solanlæg  - ifølge de lokale aviser skulle det endog være sådan, at elmålerne måler strømmen i begge retninger, så man for også lov til at betale for den energi, man har leveret til nettet. Hvor om alting er, så har vi designet vores system, så det grundlæggende er et batteribaseret, fritstående system, og vi falder så tilbage på elnettet, når vi hverken har solenergi eller energi tilbage i batterierne. Der er netop vedtaget en ny lov, som kræver at elselskabet skal installer målere, der både måler køb og salg, men forordningerne er endnu ikke offentliggjort.

Vi sætter solpanelerne op på hovedbygningen
 

Panel nummer 164 - det sidste - bliver lagt på plads
 
Inverterne er tunge....
 

For dem, der har hovedparten af deres elforbrug i dagtimerne, er et solanlæg, som nævnt ovenfor, en oplagt investering. I vores tilfælde drejer det sig imidlertid om et lille hotel, hvor det meste af elforbruget desværre er om aftenen og natten – kun omkring 35-40% af vores forbrug er i dagtimerne, mens 60-65% er om aftenen og natten (største forbrug er til vores klimaanlæg). For at kunne dække en væsentlig del af vores elforbrug, er vi derfor nødsaget til at kunne opbevare elektriciten, så vi kan høste solenergi om dagen og bruge den om aftenen og natten.

Lagring af energi er, trods fremskridt i batteriteknologien, stadig en stor udfordring. Man kan få ganske gode litium-ion-batterier, der kan løse opgaven, men de er ret dyre, og de fleste holder kun 5-7 år, hvis de bliver opladet og afladet dagligt. Man kan godt få litium-ion-batterier, der holder længere, men de er endnu dyrere. Vi har kigget på mulighederne for forskellige litium-ion teknologier, selv litium-titanat, og regnet på det, men ingen af dem kan løbe rundet. Det samme er tilfældet for de nye "flowbatteri"-teknologier. Efter mange overvejelser frem og tilbage har vi til sidst valgt en meget gammeldags teknologi: nikkeljern-batterier, som vi har importeret direkte fra en fabrik i Kina. Teknologien stammer fra anden halvdel af det nittende århundrede, hvor den blev patenteret af Thomas Edison (opfinderen af den elpæren) og brugtes blandt andet i den tids elbiler. Batteriet har nogle kedelige egenskaber: Det har en høj indre modstand og er derfor ret ineffektivt, og det skal jævnligt fyldes op med destilleret vand. Men det har en stor fordel: det skulle kunne holde i op til 30 år, omend elektrolytten skal skiftes nu og da (hvor tit, ved vi ikke endnu, men vi har forstået at det er hvert tredje til syvende år, afhængigt af hvordan det bruges). Det er desuden kendt for at være meget robust i forhold til overopladning og -afladning. Derudover er der ikke forurenende materialer i batterierne: genbrugsvirksomhederne tager gerne både nikkel og jern, og elektrolytten er kaliumhydroxid (KOH, der traditionelt anvendes til at fremstille sæbe), som kan neutraliseres med syre og udledes. Vores batterier kostede os 2.100 kr (337 USD) pr. kWh leveret (CIF) i Corinto, Nicaraguas vigtigste havn. Det er stort set det samme som standard litium batterier (LFP) koster, excl. batteristyringssystem (BMS).

Vi har bygget et pænt lille hus til vores batterier ude i haven.
 

Og hvordan fungerer vores anlæg så? Det har nu kørt i en og en halv måned, og det fungerer som forventet. Den eneste udfordring vi har mødt, er mht. vores batteribank, da nikkeljern-batterier kræver en kraftig opladning til at starte med, som vi ikke har været i stand til at give med vores ladekontrolenheder fra Schneider, da de har en software, der begrænser opladningsspændingen til 64 volt (på trods af at der står 67 volt i specifikationerne). Denne begrænsning er lagt ind for at beskytte de almindeligt anvendte blybatterier, som ikke kan tåle overopladning. Jeg er stadig i kontakt med Schneiders ingeniører om dette, og jeg krydser fingre for, at de vil give mig en softwareopdatering, så jeg kan øge opladningsspændingen til mindst 67V. De er meget imødekommende, men desværre ikke særligt hurtige på aftrækkeren. Hvis ikke de kommer op med en løsning, finder vi en anden – det er bare mere besværlligt. Så batterierne leverer pt. af denne grund kun ca. 60-70% af den forventede kapacitet.

Ikke desto mindre har vi lige fået vores elregning for august, den første hele måned vores nye system har været igang, og besparelsen var over 5.600 kr. (900 dollars). Og det er for en måned med forholdsvist lidt solskin og uden mange gæster på hotellet. Dette er nok til at retfærdiggøre investeringen. Så langt så godt. For miljøet – og for os.

 

Nogle data for vores solanlæg: Vi har 164 Yingli monokrystallinske 280W solpaneler, 3 Schneider XW+ 6848 120/240V invertere og 10 Schneider MPPT80-600 ladningskontrolenheder (”charge controllers”), samt noget ekstra udstyr til fjernovervågning og kommunikation. Vores batteribank består af 120 1.000 ampere Ciyi Nikkeljern-batterier med en samlet kapacitet på 144 kWh. For dem, der er interesseret i, hvordan batteribanken virker, skal jeg vende tilbage senere med en opdatering, når vi har fået løst problemet med begrænsningerne på ladespændingen.

 

Læst 1366 gange
Bedøm denne artikel
(1 Bedømmelse)
Thorbjorn Waagstein

Thorbjørn Waagstein, Economist, PhD, since 1999 working as international Development Consultant in Latin America, Africa and Asia.

Relaterede artikler

Mere i denne kategori:

2 kommentarer

  • Thorbjørn Waagstein Thorbjørn Waagstein Says: Tirsdag, 18 December 2018 16:00

    Ja, jeg kiggede på mange muligheder for at opbevare energi. Det med vandtårn ville kræve et meget højt og/eller meget stort vandreservoir så det er praktisk ikke muligt. Heller ikke æstetisk. Jeg ved, at man kan bruge kinetisk energi, f.eks. er der forsøg med at sende tungt lastede tog opad bakke, og så lade dem køre ned igen, når der er brug for strøm (se f.eks. denne artikel: https://www.aresnorthamerica.com/article/10333-these-cool-energy-storage-trains-simply-work-with-the-power-of-gravity) - samme princip som med "pumpet hydro", bare mere koncentreret energi. Så i princippet kunne man vel bruge strømmen til at løfte noget meget tungt (f.eks. en betonklods) og så slippe den ned igen, når man skal bruge strøm. Jeg googlede det lige, og det er der faktisk nogen, der har tænkt over: https://physics.stackexchange.com/questions/305563/why-dont-we-use-weights-to-store-energy Problemet: man skal bruge forfærdlig meget vægt, før det batter - eller løfte det meget højt. Så det er nok ikke nogen løsning.

    Anmeld Kommentar link
  • patricio hernandez patricio hernandez Says: Søndag, 16 December 2018 11:17

    Har I regnet på hvad det ville koste at bygge et vandtårn og pumpe vand op om dagen og lade det trække en generator om aftenen? Det ville være meget mere miljøvenligt. Måske kunne diverse organisationer bidrage til at financiere eksperimentet...

    Anmeld Kommentar link

Skriv en kommentar

Sørg for du indtaster de påkrævede oplysninger (*).
HTML kode er ikke tilladt.