Utforming og simulering av solkraftanlegg for produksjon av elektrisitet til Kalnes energisentral

Abstract

Denne studien tar for seg muligheten for etablering av et eller flere solkraftanlegg til produksjon av elektrisitet til energisentralen på Kalnes i Sarpsborg kommune. Energisentralen leverer varme og kjøling til Østfold sykehus, og har et elektrisitetsforbruk på linje med omtrent 200 eneboliger.

Ut i fra litteraturstudien som er utarbeidet kan en forvente en spesifikk produksjon på Kalnes fra 750 til 900 kWh/kWp.

Solinnstrålingen er sammenlignet med ulike kilder for å kunne se hva en kan forvente. Den årlige solinnstrålingen som er benyttet i simuleringene er 914 kWh/m2, og den stammer fra satellittbilder over Kalnes. Resterende værdata er fra værstasjonen på Ås.

Det er sett på fem områder med ulik størrelse, hvorav et system er takmontert og resterende er bakkemontert. Utformingen av de bakkemonterte systemene er med tre horisontale moduler over hverandre, orientering rett sør, helningsvinkel på 37° og en avstand mellom hver rad på 4,3 meter. Taket er mindre egnet for solkraft. Der ligger modulene jevnt med taket og de har en helningsvinkel på 8° med orientering 215° sørvest. Modulene benyttet er IBC PolySol 265 CS4 med invertere fra Sungrow.

Simuleringsverktøyet System Advisor Model er brukt for design og estimert produksjon fra systemene. Den samlede installerte effekten til alle systemene er på 484 kW, hvorav 335 kW av de stammer fra område 1. Resterende områder har effekt fra 19 kW til 79 kW. Den estimerte årsproduksjonen til alle områdene er 327 172 kWh, noe som tilsvarer 8.87% av elektrisitetsforbruket til Kalnes.

Netto nåverdi er negativ for alle de simulerte anleggene. Område 4 har lavest elektrisitetskostnad (LCOE) på 1.13 kr/kWh etterfulgt av område 1 og 5 med 1.23 kr/kWh. Det er utarbeidet en sensitivitetsanalyse for å se hvilke faktorer som påvirker lønnsomheten. Selv med en forbedring på 25% i disse parameterne vil nåverdien til område 1 fortsatt være negativ. Det er mulig å etablere solkraftanlegg på Kalnes med tanke på utforming og produksjon, men høye kostnader og lav inntekt gjør det ulønnsomt.

This study looks at the possibilities of establishing solar PV systems to produce electricity for the power plant in Kalnes, Sarpsborg municipality. The power plant supplies heat and cooling to Østfold hospital, and has a power consumption in line with approximately 200 detached houses. Based on the literature study that has been prepared, a specific production can be expected from 750 to 900 kWh/kWp on Kalnes. The solar radiation is compared to different sources to see what to expect. The annual solar radiation used in the simulations is 914 kWh/m2 and originates from satellite images over Kalnes. The remaining weather data is from the weather station at Ås. Five areas of different size are considered, one of which is mounted on the roof and the remaining is mounted on the ground. The design of the ground mounted systems is with three horizontal modules above each other, orientation to the south, inclination angle of 37° and a distance between each row of 4.3 meters. The roof is not suitable for solar power. The modules are level with the roof and have a slope angle of 8° with orientation 215° southwest. The modules used are IBC PolySol 265 CS4 with inverters from Sungrow. The simulation tool System Advisor Model is used for design and estimation of production from the systems. The total installed capacity for all systems is 484 kW, where 335 kW are derived from area 1. Remaining areas have effect from 19 kW to 79 kW. The estimated annual production of all areas is 327 172 kWh, which corresponds to 8.87% of the electricity consumption to Kalnes. Net present value is negative for all the simulated PV systems. Area 4 has the lowest electricity cost (LCOE) of 1.13 kr/kWh followed by area 1 and 5 with 1.23 kr/kWh. A sensitivity analysis has been prepared to see which factors affect profitability. Even with an improvement of 25% in these parameters the net present value of area 1 will still be negative. It is possible to establish PV systems at Kalnes in terms of design and production, but high costs and low income make it unprofitable.