Fýsileiki virkjunar sólarorku á norðurslóðum: Reynsla af sólarpanelum IKEA á Íslandi

Höfundar

Sindri Þrastarson,   Björn Marteinsson , Hrund Ó. Andradóttir. 

Ágrip

Á síðustu áratugum hefur verið gríðarleg þróun í nýtni á sólarsellum í heiminum og framleiðslukostnaður þeirra hefur lækkað mikið. Norðurlöndin hafa tekið markviss skref í að innleiða sólarsafnkerfi þrátt fyrir takmarkaða inngeislun á veturna. Þáttaskil urðu á Íslandi þegar IKEA setti upp safnkerfi 65 sólarpanela með 17,55 kW framleiðslugetu í Garðabæ sumarið 2018. Markmið þessa verkefnis var að meta fýsileika sólarsella í Reykjavík á grundvelli mældrar heildargeislunar í Reykjavík, framleiddri orku safnkerfis IKEA og fræðum. Niðurstöður rannsóknarinnar gefa til kynna að heildargeislun í Reykjavík (64°N, 21° V) var að meðaltali um 780 kWh/m² á ári (árin 2008-2018), þar af mest 140 kWh/m² í júlí og minnst 1,8 kWh/m² í desember. Orkuframleiðsla á ársgrundvelli er hámörkuð ef sólarsellur snúa í suður í 40° halla, en lægri halli skilar sambærilegum árangri á sumrin. Hægt er að auka framleiðslu með því að auka halla panela á veturna yfir 60°. Safnkerfi IKEA framleiddi rúmlega 12 MWh á 12 mánaða tímabili, og var sköluð árleg orka (árs orku framleiðsla deilt með hámarksafli kerfis) 712 kWh/kW. Nýtingarhlutfall kerfis, þ.e. hlutfall af mestu hámarksnýtingu, reyndist vera 69% , sem er um 10% lægra en mælst hefur í tveimur viðmiðunarrannsóknum á norðurslóðum. Rekja má þennan mun til snjó og skuggamyndunar á panela IKEA auk þess að ekki reyndist unnt að setja panela í kjörhalla vegna tæknilegra takmarkana. Endurgreiðslutími fjárfestingar IKEA reiknast sem 24 ár, sem tekur mið af lágu raforkuverði á dreifikerfi í Reykjavík og ófyrirsjáanlegs hás uppsetningarkostnaðar. Sólarorka getur verið ákjósanlegur valkostur í orkuframleiðslu á Íslandi þegar horft er til framtíðar, meiri reynsla hefur náðst í nýtingu og ef hægt er að selja raforkuna inn á dreifikerfið

Abstract

The efficiency and production costs of solar panels have improved dramatically in the past decades. The Nordic countries have taken steps in instigating photovoltaic (PV) systems into energy production despite limited incoming solar radiation in winter. IKEA installed the first major PV system in Iceland with 65 solar panels with 17.55 kW of production capacity in the summer of 2018. The purpose of this research was to assess the feasibility of PV systems in Reykjavík based on solar irradiation measurements, energy production of a PV array located at IKEA and theory. Results suggests that net irradiation in Reykjavík (64°N, 21° V) was on average about 780 kWh/m² per year (based on years 2008-2018), highest 140 kWh/m² in July and lowest 1,8 kWh/m² in December. Maximum annual solar power is generated by solar panels installed at a 40° fixed angle. PV panels at a lower angle produce more energy during summer. Conversely, higher angles maximize production in the winter. The PV system produced over 12 MWh over a one-year period and annual specific yield was 712 kWh/kW and performance ratio 69% which is about 10% lower than in similar studies in cold climates. That difference can be explained by snow cover, shadow falling on the panels and panels not being fixed at optimal slope. Payback time for the IKEA PV system was calculated 24 years which considers low electricity prices in Reykjavik and unforeseen high installation costs. Solar energy could be a feasible option in the future if production- and installation costs were to decrease and if the solar PV output could be sold to the electric grid in Iceland.