Saken er produsert og finansiert av UiT Norges arktiske universitet - Les mer
På taket til UiT finner du Nord-Norges største solcelle-anlegg som er koblet til strømnettet. Anlegget er en del av et stort forskningsprosjekt som skal finne fram til hvordan vi kan utnytte solenergi på smartest mulig måte.

Leter etter smarte løsninger for fornybar energi

Forskere spår at alle norske hus om få år vil ha hvert sitt solcellepanel. Men hva må til for at folk flest skal satse på fornybar energi?

24.6 2017 04:00

Under oss haster folk fra bygg til bygg. De er forvandlet til miniatyrmennesker. Vi befinner oss på taket på Teorifagsbygget ved UiT, omgitt av halvannen meter høye solcellepanel. Men de kommer ikke til sin fulle rett, det er nemlig gråvær og yr i lufta. Likevel står ett av panelene standhaftig vendt på skrå, i den retninga det angivelig skal være mest lys.


Clara Good er postdoktor ved Fakultet for naturvitenskap og teknologi. (Foto: UiT)

– Disse solcellepanelene er montert på en solfølger som snur seg etter sola. Det gjør solcellene veldig effektive – panelene får hele tiden inn mest mulig sol. Panelene vi har montert her er dobbeltsidige, og har solceller både på over- og undersiden. Det gjør at de også kan reflektere sola fra for eksempel snøen. Ifølge produsenten vil det gjøre at de kan gi 30-35 prosent mer energi enn de som ikke har solceller på baksiden, forklarer Clara Good, postdoktor i fornybar energi, mens hun lar hånden gli over ett av panelene.

Solcelleanlegget ble montert i begynnelsen av mars, noe professor Tobias Boström på Institutt for fysikk og teknologi ved UiT har stått i spissen for. Anlegget er trolig det største i Nord-Norge og det eneste i Troms som er påkoblet det vanlige strømnettet.

Det består av 34 solcellepanel som hver er på halvannen kvadratmeter. 19 av dem er påkoblet strømnettet, og 15 skal kobles til batteri. De mørkeblå platene som fanger opp og lagrer kraften fra solstrålene dekker omkring 55 kvadratmeter av taket.

Samler mange prosjekter

Solcelleanlegget er en viktig brikke i et av de nyeste forskningssentrene ved UiT; Arctic Centre for Sustainable Energy (ARC). Her er ulike disipliner forent for å finne fremtidens løsninger innen fornybar energi og håndtering av klimagasser. Det bidrar blant annet filosofer og statsvitere til.


Yngve Birkelund er instituttleder ved Institutt for Ingeniørvitenskap og sikkerhet, UiT Norges arktiske universitet. (Foto: UiT)

– Det har lenge foregått mye på fornybar energi ved UiT, men prosjektene har vært små og spredd utover mange ulike miljøer. ARC startet opp for å samle prosjektene og for at det skulle bli lettere å nå ut med UiTs arbeid med fornybar energi. I ARC skal store, gode prosjekter løftes frem, forteller Yngve Birkelund, leder for forskningssenteret og førsteamanuensis i fornybar energi.

ARC startet opp for ett år siden og har fått 110 millioner kroner av universitetsledelsen for å holde på i fem år. Senterets visjon er at UiT i 2022 skal være internasjonalt ledende på utdanning og forskning innen bærekraftig energi under arktiske forhold.

Fornybare energikilder samarbeider

Ifølge Birkelund er et av viktigste prosjektene i ARC «hybrid fornybare energi-systemer» som solcelleanlegget inngår i. Det har pågått i flere år, med mål om å forske på og utvikle nye hybride energiløsninger. Det vil si at flere fornybare energikilder samspiller for å generere, lagre og fordele energi på en robust og sikker måte. Til nå er dette lite forsket på i Norge.

– De fleste fornybare energikilder er varierende, derfor snakker vi om et hybridanlegg. Man må koble sammen flere energikilder for å få jevn energi fra dem. Når det ikke er sol for eksempel, er det kanskje vind. Vi tror det er lurt med slike hybridanlegg i framtids-Norge. I dag har en del nordmenn solceller på hytta, og er kjent med at de til en viss grad må styre forbruket sitt til når det er sol. Hvis du i tillegg har en liten vindmølle på hytta har du egentlig et hybridsystem, forklarer Clara Good.


– Ettersom dette er et forskningssystem er de installert med litt forskjellig orientering (helning) slik at vi skal kunne studere energiutbytte i forskjellige situasjoner. De er også mulig å endre vinkel på mange av dem, sier Clara Good. (Foto: Mathilde Torsøe)

Vi har beveget oss inn på Birkelunds romslige kontor. Skriblinger fyller tavla ved siden av oss.

I Norge har vi enorme vannressurser, og i verden generelt store sol- og vindressurser. Birkelund forklarer at hybrid-prosjektet startet med en liten vindmølle, ett solcellepanel og et standard bilbatteri.

– Disse energikildene brukte vi til å simulere lokal produksjon av elektrisitet, og energien ble enten satt inn i batteribanken eller brukt til enkel oppvarming. Det nye anlegget er en kraftig utvidelse med hensyn til teknologi, elektrisitetsproduksjon og muligheter for forskning og utvikling. Her skal nysgjerrige studenter og forskere finne ut hvordan en best kan integrere fornybar energi i samfunnet med spesiell fokus på et arktisk klima, sier Birkelund.

Han ønsker flere energikilder inn i prosjektet, blant annet vindkraft i enda større grad.

– Vi vil studere hvordan energikildene fungerer sammen i et anlegg. Nå ser vi på muligheten for å plassere en vindmølle i nærheten av universitetet, og vi ønsker også mer aktivitet rettet mot energilagring.

Økonomisk støtte til solcelleanlegg

Noe av det ARC-forskerne undersøker er hvorvidt lokalsamfunn eller enkelthus kan bli selvforsynte med egenprodusert strøm i framtida, og om det kan betraktes som bærekraftig.

– Vi ser også på om disse husene eller lokalsamfunnene klarer å ta vare på strømmen til de har bruk for den, sier Birkelund.

Han og Good tror og forventer at de fleste norske bygg vil ha hvert sitt solcelleanlegg på taket i løpet av noen år, men stiller seg mer tvilende til vindmølle.

– Solcelleanlegg tar ikke så stor plass, og nå har de fått design som kan gjøre dem integrert i bygg. For eksempel finnes det nå vegger og takstein bestående av solceller. Ganske mange arkitekter har begynt å interessere seg for solceller. Det er ikke lenger bare en stygg ting oppå et bygg. Men en vindmølle må være ganske stor for at den skal være effektiv, og det har de færreste plass til i hagen, sier Good.

De to råder husbyggere til å planlegge slike anlegg rett på taket i stedet for å installere det i ettertid. Det koster nemlig en del mer.

– I stedet for å installere tradisjonell taktekking kan man installere solceller. Prisen blir nok omtrent den samme. Internasjonale pådrivere som Elon Musk, mannen bak Tesla, har for eksempel utviklet takstein med solceller. Nå kan man også velge ulike farger på solcelleanleggene, sier Birkelund og smiler.

Stor økning av solceller

Alle kan installere et slikt solcelleanlegg relativt uavhengig av hvilke politiske partier som styrer landet. Enova dekker nemlig ti prosent av kostnaden ved å sette opp dette – inntil 28 000 kroner. I dag dekker Oslo kommune ytterligere 40 prosent av installasjonskostnaden for innbyggerne sine, og kanskje følger flere kommuner etter. Ifølge Good har dette ført til en stor økning av solcelle-installasjoner i Oslo.

– Prisen på slike anlegg har blitt kraftig redusert de siste årene, og teknologien blir stadig bedre. I dag er det i størst grad selve installeringen som koster. Å skaffe seg solcelleanlegg på et gjennomsnittlig bolighus i Norge i dag koster i snitt 88 000 kroner. Med støtten fra Enova og Oslo kommune blir sluttsummen for forbrukere her drøyt 50 000. Det er nok billigere enn mange tror, sier hun.

Standardstørrelsen på en solcellemodul er mellom 1,5 til 1,6 kvadratmeter. Ifølge Good dekte et gjennomsnittlig solcelleanlegg som ble installert i Oslo i fjor fire kilowatt, altså cirka 20 kvadratmeter.

– Jeg synes egentlig ikke det tar så stor plass, dessuten brukes gjerne ikke dette arealet til noe annet fra før av, sier Good.

Hun legger til at en vanlig husstand må opp i 30-40 kvadratmeter med solceller for å få dekt et strømforbruk på 5000 kilowatt. Da er ikke oppvarming og varmtvann inkludert.

Selv om Birkelund og Good ikke har tro på vindmøller i urbane strøk, finnes det et marked for dette på gårdsbruk – som gjerne har store arealer tilgjengelig.

– Det finnes en del slike gårder i Sverige og Danmark, og noen i Norge, sier Birkelund.

Gode forhold i Nord-Norge

Selv om man kanskje ikke skulle tro det, er det ifølge forskerne gode forhold for solcellepanel i Nord-Norge. Rettere sagt når det ikke er mørketid. Solcellepanelene som brukes i Norge fungerer nemlig bedre jo lavere temperaturen er, og snøen, som finnes i rikt monn i landsdelen, gjør at sola reflekteres i større grad.

– På en solrik vinterdag i Nord-Norge er det kjempegode forhold for å utnytte solenergi. Og i mørketida kan vi bruke vannkraft. Som alt annet er solcelleanleggene avhengig av vedlikehold, de må ha minst mulig snø og støv på seg. Det er for eksempel lurt å bruke moduler uten metallramme, slik at snøen lettere sklir av. På tross av dette er det forholdsvis få som installerer solcelleanlegg i Norge, særlig i nord, men jeg tror det bare er et spørsmål om tid før vi ser flere installasjoner også her, sier Good.

Hun og Birkelund tror ikke ideologiske grunner er nok til at folk flest skifter til fornybar energi.

– Både økonomisk gulrot og pisk må til, sier de samstemt.

– Samfunnet prøver gjerne å tilrettelegge for «grønne» endringer gjennom regulativer, støtte eller momsfradrag, for eksempel for elbiler. Det har gjort markedet for slike biler ganske bra i Norge. Implementeringa av fornybar energi kan skje litt på samme måte, sier Birkelund.

Forskerne mener helt klart at det foregår et skifte til fornybar energi både i Norge og globalt.

– Mer og mer grønn energi kommer inn i samfunnet. De som først tar dette i bruk er gjerne de genuint interesserte. Så går det en stund, og den grønne teknologien blir allment akseptert. For ti år siden var elbiler helt sært, men i dag er det akseptert. I ARC vil vi gjerne undersøke hvordan samfunnet tar i bruk ny grønn teknologi, samtidig som vi er med på å utvikle den. Hvordan vil for eksempel en familie reagere når strømmen blir målt hver time, og prisene endres i løpet av dagen? Slike ting kan ha ganske stor effekt på kraftmarkedet, som blir høyt belastet når alle kommer hjem klokka 16 og skal lage middag og lade elbilen samtidig, sier Birkelund.

Han ser for seg at det blir mulig å spare 20 prosent av strømutgiftene ved å fordele forbruket utover dagen – uten å minske det.

– Virtuelle nettverk avgjørende i framtida

Good jobber ogsåmed et prosjekt som ser på hvordan man kan bruke solstrøm til å lade elbiler. Tanken er å koble ladepunkter for elbil sammen med ulike solcellesystemer til en «solbank».

– Da snakker vi om virtuelle nettverk. Solcellene skal selge energi til solbanken, også lader man elbilen her. Nå holder jeg på å kartlegge solenergipotensialet i regionen, og dette kan også gjøres med vindkraft. Etter slike kartlegginger kan man se på hvor det er lurest å installere ulike typer fornybare energi-systemer og koble det sammen med elbilbruk for eksempel, forteller hun.

Slik teknologi vil bli avgjørende for klimaspørsmålet i framtida, mener førsteamanuensis Bjarte Hoff ved Institutt for elektroteknologi ved UiT i Narvik.

Han er med i flere forskningsprosjekt innen fornybar energi, hvorav det ene også ser på hvordan såkalte virtuelle kraftverk kan brukes av små husholdninger.

Tanken er at energiforbruket styres av en kontrollenhet og at de ulike ressursene brukes når tilgangen er størst.

– På den måten kan vi balansere produksjon mot forbruk og bruke ressursene når vi har dem, i stedet for å ha et gasskraftverk stående som produserer en konstant mengde energi, forklarer Hoff.

Må sikre at systemet ikke misbrukes

Han forteller at teknologien allerede finnes, og at den er tatt i bruk blant annet i Tyskland og Sverige. Men for å kunne gjøre det i Norge, trengs det et eget regelverk og retningslinjer som skal sikre at systemet ikke kan misbrukes. Noe av det Hoff forsker på er ulike måter å kontrollere virtuelle kraftverk, se på hva som eksisterer og hvordan det kan være mulig å innføre et slikt system i Norge.

– I dag er det begrenset hva nettselskapene har lov til å samle av informasjon om kundenes forbruksmønster, sier han.

Lading av elbiler er en av utfordringene som ifølge Hoff kan løses ved hjelp av virtuelle kraftverk. I dag blir kapasiteten i strømnettet sprengt når alle skal lade elbilene sine på samme tidspunkt, samtidig som det ikke nødvendigvis produseres mer strøm i samme tidsrom.

– Hvis vi hadde koordinert ladestasjonene og koblet dem opp mot et virtuelt kraftverk, kunne vi fått utnyttet kapasiteten bedre, sier Hoff.

Han mener myndighetene bør vurdere å innføre en økonomisk gevinst – såkalt effektbasert tariff – for å bruke energi på tidspunkter da trykket er lavt, eller at det bør komme et krav om at alle skal være tilknyttet et virtuelt kraftverk.

– Det vil være en døråpner for å kunne ta dette i bruk. Vi kan stå for forskningen og komme med forslag, men vi kan ikke sette slike systemer i drift. Det er det industrien som kan gjøre.


Bjarte Hoff på sitt kontor på UiT i Narvik. (Foto: Espen Dalmo)

Innen januar 2019 skal det installeres såkalte smarte kraftmålere i alle norske hus. Disse gir informasjon om når på døgnet strømmen er billigst, og kan på den måten hjelpe kunden til å få spare strøm. Dessuten betyr det slutten på å lese av strømmen manuelt.

– Disse kraftmålerne er inngangsporten til at induksjonsovner, varmvannstank og elbiler kan inngå som viktige komponenter i virtuelle kraftverk, mener Yngve Birkelund.

Dette er andre kapittel fra UiTs artikkelserie Mot stupet? Du kan lese hele serien her

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Annonse

Mot stupet?

Kloden blir varmere. Donald Trump melder USA ut av Paris-avtalen. Menneskets kamp mot klimaendringer kan virke forgjeves. Men kanskje finnes redningen der man minst skulle tro.

I denne artikkelserien fra UiT får du innblikk i hvordan forskere jobber på spreng for å finne nye løsninger på jordas klima- og miljøproblemer.

Du kan lese artiklene fra serien her:

Disse algene sluker fabrikkrøyk

Leter etter smarte løsninger for fornybar energi

Arctic Centre for Sustainable Energy – ARC

* Har fått støtte på 110 millioner kroner fra universitetsledelsen over fem år. Dette finansierer 8 nye professorater, 8 nye stipendiatstillinger og 8 postdoktorstillinger innen fornybar energi og CO2-håndtering. 

* Forskningssenteret er et samarbeid mellom Fakultet for Ingeniørvitenskap og teknologi (IVT) ved campus i Narvik, og tre fakulteter i Tromsø: Fakultet for naturvitenskap og teknologi (NT), Fakultet for biovitenskap, fiskeri og økonomi (BFE) og Fakultet for humaniora, samfunnsfag og lærerutdanning (HSL).

* Består av en variert faggruppe fra flere fagdisipliner. De fleste jobber innen fysikk, elkraft, data og biologi, men også forskere innen statsvitenskap, filosofi og matematikk er med.