9 Solenergi — Norges Vel

VEILEDER I FORNYBAR ENERGI FOR LANDBRUKET
9 - Solenergi

Landbruket har store takflater som passer godt for solenergi, og det er en økende andel gårdbrukere som etablerer slike anlegg.

Solenergi er svært godt egnet i landbruket fordi mange har høyt energibehov også i sommerhalvåret når produksjonen fra solenergianlegget er på det høyeste.

Før du leser dette kapittelet om solenergi, anbefaler vi at du leser gjennom veilederens kapittel 3 til 8. Der finner du informasjon som er relevant for en eventuell investering.

I denne artikkelen finner du mer kunnskap om solenergi, samt tips til utdypende kunnskap fra andre kilder.

INNHOLD SOLENERGI: Teknologi | Ressursgrunnlaget | Økonomiske faktorer | Dimensjonering | Rammevilkår

Lær mer om solenergi!

Vi tilbyr kurs og informasjonskvelder om solenergi rettet mot gårdbrukere.
*Les mer om Norges Vels kurstilbud innen fornybar energi*

Teknologi

Når vi snakker om solenergiteknologi, skiller vi mellom solceller (PV - photovoltaics) og solfangere. Solceller konverterer energien i solstråler til elektrisitet, mens solfangere omdanner energien i solstråler til varme. Varmen kan brukes til oppvarming av rom og/eller tappevann.

Solfangere

Et solfangeranlegg består grovt sett av solfangere, rørføring, varmelager (akkumulatortank) og styringssystem med pumpe. Det leverer typisk 300–500 kWh varme per m2 solfangerareal, avhengig av type solfangere og systemløsning. Solfangere kan integreres i bygningsfasaden eller taket, og slik erstatte andre bygningsmaterialer, eller de kan plasseres utenpå tak og vegger eller på mark.

I solfangeren blir strålingsenergi fra solen omdannet til varme. Prinsippet bak solfangeren baserer seg på at en mørk flate absorberer opp mot 95 % av innfallende stråling. Den absorberte strålingsenergien konverteres til termisk energi (varme). Solfangeren kjøles så ned ved at varmen avgis til et varmemedium, som igjen frakter varmen vekk fra solfangeren.

Det varmebærende mediet er vanligvis vann eller en blanding av vann og glykol. Varmemediet sirkulerer fra solfangeren via et rørsystem og inn til et varmelager hvor varmen avgis, gjerne via en varmeveksler. Varmelageret er oftest en isolert tank / beholder fylt med vann, videre kalt akkumulatortank.

Varmen fra akkumulatortanken avgis videre til byggets varmesystem, enten som oppvarmet forbruksvann, som varme til radiatorer eller gulvvarme, eller som en kombinasjon av disse.

Det skilles mellom to typer solfangersystemer til bygningsformål; trykksatte og trykkløse systemer:

Trykksatte systemer: I de trykksatte solvarmesystemene er varmemediet en blanding av vann og glykol (gjerne bionedbrytbar glykol). Dette gjør at varmemediet ikke fryser, og det kan være væske i solfangersystemet hele året i en lukket krets. Trykksatte systemer kan levere høye temperaturer.

Trykkløse systemer: I de trykkløse solvarmesystemene er varmemediet rent vann. De trykkløse solvarmesystemene, også kalt «drain-back» systemer, har akkumulatortank som holder atmosfæretrykk. Dersom temperaturen blir for lav (fare for frost) eller for høy (fare for koking), dreneres vannet automatisk ut av solfangerkretsen og over i akkumulatortanken. Rørføringen må være slik at alt vannet kan dreneres ved hjelp av tyngdekraften. Solfangeren er alltid helt tømt for vann når solvarmeanlegget ikke er i drift.

Akkumulatortanken spiller en sentral rolle i solvarmesystemet – man kan tenke på tanken som en stor termos som lagrer varmen frem til det er bruk for den. Andre energikilder, som bioenergi og varmepumpe, kan også kobles til akkumulatortanker som er beregnet for solvarmeanlegg. I tilfeller hvor de tilkoblede varmekildene ikke klarer å levere nok varme, vil én eller flere el-kolber eller annen spisslastkilde sørge for at akkumulatortanken alltid holder høy nok temperatur.

Solfangerne er mest effektive ved lav arbeidstemperatur, og solvarmeanlegget skal derfor kobles til den nederste delen av akkumulatortanken. Andre varmekilder kobles til over solvarmen, og helt øverst plasseres el-kolben eller annen spisslastkilde, slik at den ikke konkurrerer med de andre varmekildene.

Ulike typer solfangere

Det finnes flere ulike typer solfangere. De to vanligste typene er **plane solfangere** og **vakuumrørsolfangere**. En plan solfanger består av en plan absorbator der varmemediet sirkulerer gjennom kanaler i absorbatoren eller rør under absorbatoren. I vakuumrørsolfangere er absorbatoren plassert i sylindriske vakuumrør i glass.
Bilde: Enebolig i Asker med 9 m2 plane solfangere integrert i taket .

Enkle solvarmeanlegg til tappevann kan installeres i de fleste typer bygg. Skal man derimot bruke solvarme også til romoppvarming, må man ha et vannbårent varmesystem, enten gulvvarme eller radiatorer, som fordeler varmen ut i rommene i bygget. Et alternativ er varmefordeling via ventilasjonsluft. Det er en stor fordel om byggets varmesystem er dimensjonert for lavtemperatur romoppvarming, siden solfangeranlegget har høyest virkningsgrad ved lave temperaturer på forbrukssiden.

For mer informasjon om solvarme, anbefaler vi heftet Solvarme i kombinasjon med andre varmekilder, publisert av Norsk solenergiforening. Heftet forklarer hvordan solvarmesystemer er bygd opp, og viser hvordan solfangere kan kombineres med andre teknologier for å skape fornybare varmesystemer i bygg.

Solceller

Et solcelleanlegg består av solcellepaneler, vekselretter(e), monteringssystem og kabler. Solcelleanlegg kan installeres på bygg eller på mark, og anlegget kan være tilkoblet strømnettet eller fungere som strømkilde der det ikke er kraftnett (off-grid solcelleanlegg). I likhet med solfangere kan solceller integreres i bygningsfasaden eller taket, og slik erstatte andre bygningsmaterialer, eller de kan plasseres utenpå tak og vegger.

De fleste solcelleanleggene som installeres nå, monteres på bygg og er tilkoblet strømnettet. Eieren kan da selge strøm til egen strømleverandør i perioder hvor det produseres mer elektrisitet enn bygget trenger (for mer informasjon - se artikkel om rammevilkår).

Et solcelleanlegg produserer ca. 750–1000 kWh per installert kWp (kilowatt peak) per år. Wp (watt peak) er en måleenhet for merkeeffekt (også kalt nominell effekt eller installert effekt), og refererer til et solcellepanels effekt under gitte forhold i en kontrollert testsituasjon. Et ‘typisk’ solcellepanel har gjerne en merkeeffekt på rundt 380-430 Wp, men den faktisk leverte effekten tilsvarer sjelden den oppgitte merkeeffekten, og varierer gjennom dagen og gjennom året etter strålingsintensitet og temperatur. Hvor mye strøm man totalt sett får ut av et solcelleanlegg avhenger av hvor i landet anlegget er plassert, systemløsning, orientering, helningsvinkel og effektivitet på anlegget.

Et solcellepanel er satt sammen av flere solceller. Den dominerende solcelleteknologien i dag er solceller laget av silisium. De fleste solcellepaneler har en dimensjon på 1 m x 1,6 m og veier rundt 20 kilo.

Andre viktige komponenter i et solcelleanlegg er altså vekselrettere, montasjesystem og kabler:

Vekselretter: Et solcellepanel leverer likestrøm ved lav spenning, mens de elektriske apparatene i et bygg er tilpasset vekselstrøm fra strømnettet. For å omforme likestrømmen fra solcellepanelene til vekselstrøm, trenger man en såkalt vekselretter (også kalt inverter). Vekselretteren har andre oppgaver i tillegg til å omforme likestrøm til vekselstrøm, som å omforme spenningen til 230 volt, overvåke spenning, strøm, energiproduksjon og frekvens, maksimere produksjonen, samt sørge for sikker drift av anlegget.

Montasjesystem: Montasjesystemer skal være så lette som mulig, skal oppfylle snø- og vindlastkrav, og skal være utformet slik at man får lufting av panelenes bakside. Selve monteringen skal skje på en slik måte at bygningskonstruksjonen ikke forringes.

Kabler: Kablene på likestrømssiden skal tåle vær og vind i mange år, og det er viktig å bruke ‘solkabler’ som er utviklet for dette formålet.

Kan solcelleanlegg forårsake brann?

Ja, i likhet med alle andre elektriske installasjoner. Men det er liten sannsynlighet for brann dersom solcelleanlegget består av gode komponenter, er bygget av fagfolk, og har fått riktig ettersyn. Samtidig må man være oppmerksom på at alle elektriske anlegg har en viss risiko. For mer informasjon om dette temaet, les:
Veileder om solenergi for brann- og redningsvesen

Tips og råd for en trygg investering

Leverandørmarkedet for solceller er i sterk vekst. I et marked i sterk vekst, er det alltid en fare for inntog av useriøse aktører. Vurderer du å installere et solcelleanlegg, kan det derfor lønne seg å lese gjennom publikasjonene med tips og råd som vi har utviklet sammen med Nelfo.
Les brosjyrene her

Ressursgrunnlaget

Solenergi er lys- og varmestråler fra sola. Avhengig av hvor på jordkloden man befinner seg gir solen en energimengde fra 700 til over 2 200 kWh/m2 per år. Norge har en solinnstråling på en horisontal flate på 700 til 1 000 kWh/m2 per år. Områdene med høyest solinnstråling er på Sør- og Østlandet. Lokale forhold knyttet til skydekke og skjerming fra fjell, åser, vegetasjon eller bygninger spiller inn på hvor gode solressursene er for ulike områder.

Solinnstrålingen i Norge varierer mye gjennom året. Den høyeste innstrålingen opplever vi fra mai til juli, og lavest innstråling i desember og januar. Ved å optimalisere helningsvinkelen til et solcelle- eller solfangeranlegg kan vi oppnå at solenergi gir et betydelig bidrag i månedene fra mars til oktober. For solceller er det en fordel med det kalde klimaet i Norge, siden solcellene er mer effektive når de er kalde. Det kan derfor være høy produksjon av solenergi på en kald og fin dag i mars.

Siden det er om vinteren vi i størst grad trenger oppvarming, har bruk av solenergi til oppvarming ofte blitt vurdert som lite interessant i Norge. Faktorer som likevel taler for økt bruk av solvarme, er at døgnbehovet for varmt vann er likt gjennom hele året, samt at store deler av landet vårt har lang fyringssesong.

Verktøy for å beregne solinstrålingen

Solinnstrålingen i Norge er ikke så godt kartlagt, og det må anslås noe usikkerhet i de ulike verktøyene som beregner solinnstrålingen på et bestemt sted. Men det finnes lett tilgjengelige verktøy for å finne solinnstrålingen på en spesifikk adresse, et eksempel på dette er det gratis verktøyet PVGIS. Et annet eksempel er Solkart.no. Solkart.no er laget i et samarbeid mellom leverandøren Solcellespesialisten og Norkart AS.

Verktøy som PVGIS og Solkart.no, selv om de ikke er ‘perfekte’, danner som regel et greit utgangspunkt for å begynne vurderingen av egen solinnstrålingsressurs. I tillegg må man gjøre egne undersøkelser av de lokale omgivelsene for å sjekke om det finnes elementer som kan kaste skygge på et eventuelt solenergianlegg - lokale skyggeforhold er ikke hensyntatt i verktøy som Solkart.no. Skygge på solenergianlegget fra terreng, vegetasjon, bygninger og andre elementer (lyktestolper, piper, osv.) bør unngås, da dette vil redusere solinnstrålingen, og dermed produksjonen fra anlegget.

Solfangeranlegg er avhengig av solinnstråling for å kunne omdanne sollyset til varme. Er det litt overskyet vil utbyttet være noe redusert i forhold til en klarværsdag. Er det helt overskyet vil ikke solvarmeanlegget levere varme.

Solcelleanlegg produserer mest når sola skinner, men anlegget produserer strøm så lenge det er lyst ute. Altså vil det være produksjon i anlegget også på overskyede dager, om enn langt mindre enn på en fin solskinnsdag.

Vinkling

Optimal helningsvinkel for et solenergianlegg varierer med årstidene. Dersom man ønsker mer energi høst, vinter og vår er det bedre å ha en brattere vinkel, siden solen står lavere på himmelen disse årstidene.
Med en helningsvinkel på 90° (vegghengt eller fasadeintegrert solenergi) høster man mer av den lave solen i vinterhalvåret, noe som passer bedre med for eksempel varmebehovet i et bygg. Med en 90° helningsvinkel unngår man problemet med tildekking av snø på panelene.
Optimal vinkel for et solenergianlegg avhenger også av hvor man er plassert i landet (breddegrad).

Orientering

Optimal orientering for et solenergianlegg er direkte mot sør, mens øst-vestvendte anlegg kan være aktuelt dersom man ønsker mer energi på morgenen og ettermiddagen. Små avvik fra sør gir lite reduksjon i innstråling.
Et sørvendt anlegg med rundt 30–45° helningsvinkel er ideelt dersom man skal produsere mest mulig energi totalt sett gjennom året. Solenergianlegget produserer da mest energi midt på dagen sommerstid.

Økonomiske faktorer

Vi minner om følgende artikler som er relevante i denne sammenhengen:

Solcellepaneler har normalt en produksjonsgaranti på 30 år, hvilket vil si at etter 30 år skal de fleste solceller garantert ha minimum 86-88 % av opprinnelig ytelse. Levetiden for anleggene ligger på rundt 30 til 40 år. De fleste solfangeranlegg har en levetid som ligger på rundt 20 til 30 år – avhengig av type solfangere og systemløsning.

Andre viktige økonomiske forhold er:

1) Investeringskostnader - hovedelementer:

Utstyr: Hovedkomponentene er beskrevet tidligere i artikkelen.

Installasjon: Sjekk hva som er inkludert utover selve montasjen når du sammenligner tilbud fra leverandører, eksempelvis reise, stillas/taksikring, tilkobling til strømnettet, etc. Noen gårdbrukere vil kanskje ønske å gjøre deler av arbeidet med å installere et solenergianlegg selv, men gjeldende regelverk må følges. Dette er særlig viktig når det er snakk om solstrøm, og de fleste vil ikke oppfylle kravene som stilles til riktige eller lovlige solcelleinstallasjoner. De fleste leverandører vil ønske å ha det hele og fulle ansvaret for montering og installasjon for å være sikker på at alle prosedyrer skjer på en riktig og sikker måte. Bruk av fagfolk er også viktig med tanke på å sikre at garantier er gyldige. Snakk med leverandøren om det eventuelt er noe du kan bidra med som egeninnsats (stillas, løfting av utstyr med traktor).

Anleggsbidrag: Noen solcelleprosjekter kan utløse anleggsbidrag. Ta tidlig kontakt med ditt lokale nettselskap for å avklare relevante forhold når det gjelder ditt ønskede prosjekt.

2) Drift og vedlikehold:

Det er få kostnader og oppgaver forbundet med drift og vedlikehold av et solenergianlegg.

Vekselrettere: For solcelleanlegg er den største kostnaden knyttet til vekselrettere. Vekselrettere har normalt en garantitid på 5 år, og en levetid på rundt 15 år. Det er derfor vanlig å kalkulere med ett bytte av vekselretter i løpet av solcelleanleggets levetid.

For mindre solcelleanlegg (på f.eks. bolig) anbefales en kontroll av anlegget i løpet av det første året ettersom potensielle defekter som regel manifesterer seg ganske raskt.

For store solcelleanlegg på næringsbygg anbefales en årlig kontroll. Sjekk med leverandøren hva som er fornuftig ut ifra størrelsen på ditt anlegg.

For store solfangeranlegg på næringsbygg er det vanlig med en serviceavtale, normalt innebærer dette service/ettersyn en gang i året. Sjekk med leverandøren hva som er fornuftig ut ifra størrelsen på ditt anlegg.

Solfangeranlegg har automatiske styringssystemer og krever derfor lite tilsyn. Anleggene krever også generelt svært lite vedlikehold, men ulike solfangere og systemløsninger kan ha noe ulike behov på dette området. Det er viktig å få informasjon om et spesifikt anlegg fra leverandøren eller produsenten.

Glykolblanding: Dersom anlegget har glykolblanding må man påse at varmemediet har rett pH-verdi (pH=9,5). pH må måles etter en eventuell koking for å sjekke at væsken ikke har blitt sur. En for lav pH-verdi kan gi korrosjon i anlegget.

I trykksatte anlegg bør man se over skjøter for lekkasje da de utsettes for store temperatursvingninger. Dette kan også fanges opp ved å følge med på manometeret for å se at trykket holder seg stabilt over tid.

I trykkløse systemer er det behov for å kontrollere dreneringsfunksjonen før vintersesongen, samt kontrollere vannstanden i varmesentralen.

Måle produksjonen: Man bør, for alle solfangersystemer, måle energiproduksjonen fra solfangerne og det totale varmesystemet, slik at man kan følge med på om dette fungerer som forventet.

Solcelleanlegg har ingen bevegelige deler i enheten som produserer strøm (solcellepanelene), og krever derfor svært lite vedlikehold.

Overvåking: Anlegget skal overvåkes for å passe på at energiproduksjonen er som forventet. Avvik fra forventet energiproduksjon må følges opp med undersøkelser for å avdekke eventuelle problemer med anlegget. Overvåkning av solcelleanlegget gjøres via PC/mobil – her kan produksjonsdata og feilmeldinger leses av.

Rengjøring: Et godt regnskyll fjerner normalt det meste av støv og skitt fra solenergipanelene, men spesielt for solcellepaneler kan det være et poeng å fjerne opphopninger av løv, fugleskitt og liknende slik at disse elementene ikke reduserer strømproduksjonen.

Fjerning av snø har som regel lite for seg ettersom energiproduksjonen fra både solfangere og solceller uansett er minimal i månedene november til februar.

Sjekk restlevetiden!

Før man installerer et solenergianlegg, må man sjekke restlevetiden på taket eller fasaden hvor anlegget skal monteres. Dersom restlevetiden er kort, bør en vurdere å skifte taket/fasaden før anlegget monteres, eventuelt utsette anskaffelsen av solenergianlegget.
Dersom tak eller fasade skal skiftes ut, kan man vurdere bygningsintegrerte solfangere eller solceller som erstatning for andre byggematerialer. Du kan lese mer om bygningsintegrert solenergi i rapporten:
Muligheter og utfordringer knyttet til BygningsIntegrerte solceller (BIPV) i Norge 2018

Dimensjonering

Solenergi er enkelt skalerbart, og man kan få et så lite eller stort anlegg man vil.

Solfangeranlegg bør dimensjoneres slik at det ikke produserer mer varme enn det bygget forbruker eller akkumulatortanken kan lagre til enhver tid i lavlastperioder. Unntaket er dersom man har lager som er vesentlig større enn døgnproduksjonen, eller dersom det er mulig å levere varmen til et annet bygg eller langtidslagre den i for eksempel borehull. Overproduksjon av varme vil gi for høye temperaturer i solfangerne som gjør at sikkerhetssystemet aktiveres og produksjonen stopper. Trykksatte anlegg vil koke, og ekspansjonskaret må dimensjoneres slik at det fanger opp fordampningen. I trykkløse anlegg vil sirkulasjonspumpene stoppe og væsken i solfangerne dreneres tilbake til akkumulatortanken.

Solcelleanlegg i Norge dimensjoneres gjerne slik at en bruker mest mulig av strømmen selv. Anlegg designes ofte for å eksportere under 20 % av strømmen. I motsetning til overskuddsenergi som blir produsert ved hjelp av solfangere (overskuddsvarme som ikke blir forbrukt i bygget), kan man enkelt bli ‘kvitt’ overskuddsenergien som blir produsert ved hjelp av solceller (overskuddsstrøm som ikke blir forbrukt i bygget), gjennom at denne sendes ut i strømnettet.

Relevante rammevilkår

Må man søke tillatelse for å montere solceller eller solfangere på et bygg? I utgangspunktet er installering, endring og reparasjon av solenergianlegg på eksisterende bygninger innenfor en bruksenhet eller branncelle regnet som en enkel installasjon, og er dermed unntatt fra kravet om søknadsplikt (PBL).

Men dersom det er snakk om vernede bygg eller store fasadeendringer kan det være behov for søknad. Det kan også foreligge andre begrensninger, og det ‘tryggeste’ er kanskje uansett å ta en prat med kommunen før du bestiller solenergianlegget.

For nybygg er hele byggetiltaket, inkludert bygningstekniske installasjoner som et solenergianlegg, omfattet av søknadsplikten.

Andre relevante rammevilkår er:

Plusskundeordningen
Verdiskapingsprogrammet for fornybar energi og teknologi i landbruket (men merk: dette programmet har nylig kraftig redusert muligheten for støtte til solenergianlegg)
Solfangeranlegg på næringsbygg kan potensielt støttes som en del av programmet «Varmesentraler»
Elektrisk kraft som er produsert i solceller og brukes direkte av produsenten selv, er fritatt for avgift på elektrisk kraft (§ 3-12-17)