Är framtiden självförsörjande?

I Göteborgsstadsdelen Angered har Hans-Olof Nilsson byggt Sveriges första och enda permanentboende som är självförsörjande på energi. Vi åkte dit för att resonera kring vad som händer med elsystemet när solceller tar allt större plats.

Den vanligaste framtidsbilden för elsystem med en stor mängd sol- och annan förnybar energi – åtminstone på våra breddgrader – är system med flera interagerande energitekniker, och med ett starkt och aktivt elnät. Lagring är vanligt förekommande – men används framförallt för att minska belastningen på elnätet i områden där det behövs, och vid tillfällen och perioder då energiuttaget är ovanligt högt eller lågt. (Till exempel i ett parkeringshus med många laddstolpar.)

På ställen med mycket och regelbunden sol – såsom Australien och Hawaii – har man, å andra sidan, redan börjat att tala om “nätavhopp”. När kombinationen solceller och batterier är billigare än vad det kostar att köpa el från nätet finns få argument för en hemägare att fortsätta vara ansluten. Med en fortsatt utveckling av teknologier för att lagra el över säsongerna, argumenterar vissa att det är möjligt att vi kommer se ekonomiskt grundade nätavhopp, även på ställen där solen inte lyser lika regelbundet, t.ex. i Sverige.

Med dessa olika scenarion i bakhuvudet åkte vi ut till Hans-Olof, som de två senaste åren inte använt elnätet en enda gång.

I dagsläget finns det ett flertal olika batteritekniker för hemmabruk. Här står Hans-Olof framför sina blybatterier (liknande de som finns i vanliga bilar). Framöver, i takt med att de går ner i pris, lär litiumbatterier – såsom Teslas powerwall – bli standard för denna typ av applikationer. De tar upp en bråkdel av bilbatteriets volym, klarar många fler (ur)laddningar och har längre livslängd.

"Det är solen som får det att fungera"

2014 började Hans-Olof bygga på ett av hans stora livsprojekt. Han hade börjat tycka de otaliga workshops och seminarier om framtidens energisystem var tjatiga, “jag var trött på alla powerpoints” – nu ville han göra. Och han hade utvärderat alternativen för hur man i Sverige kunde bygga ett självförsörjande hus med tekniker som i form och funktion var redo, utan att nödvändigtvis vara kommersiellt gångbara.

När vi möter Hans-Olof vid entrén föreslår han att vi direkt går runt till baksidan, den södra sidan, “för att se vad det är som får det att fungera, solen”.

På sydtaket har Hans-Olof monterat 20 kW, kompletterat med två mindre fasadintegrerade system på totalt 2.7 kW. Totalt genererar anläggningen 22 000 kWh årligen. Elanvändningen är ungefär 13 000 kWh årligen, men då lagring - framförallt från sommar till vinter - inte kommer utan förluster, finns ett behov av överproduktion.

Att Hans-Olofs hus är något alldeles extra slår en på vägen in i huset igen. Framför huset ligger ett paket metalltuber, något man inte ser i varje villaträdgård. Tack vare lite förhandsarbete går det att lista ut att tuberna används för lagring av vätgas, en nyckel för att klara vintrarna som självförsörjande.

Batterier är utmärkta när det gäller att flytta el från dagen till natten, eller till nästkommande möjligen mulna dagar. De är dock inte anpassade för att klara en lång, mörk, svensk vinter. Hans-Olofs batteripack har en kapacitet på 144 kWh (för ett vanligt, icke självförsörjande system, är batterisystem på 5-20 kWh vanliga). Behovet av eltillskott under de fyra mörkaste månaderna – efter att solcellerna har tillfört sitt – är ca 40 gånger högre.

För att i framtiden klara lagring av mycket stora mängder solel från sommar till vintertid i ett land som Sverige finns ett flertal lösningar. På en samhällelig nivå kan en hel del skötas med hjälp av vattenkraft. Under vårfloden, och sommartid i allmänhet, kan stora mängder vatten magasineras, för att sedan släppas ut genom turbinerna, när elbehovet (och därmed elpriset) är större vintertid. Även vindkraft och kraftvärme, som båda producerar mer el vinter- än sommartid, skulle bidra till att jämna ut elproduktionen över året.

För en villa är alternativen färre, vilket Hans-Olof fick erfara när det bästa alternativet innebar att göra om el till vätgas sommartid (genom att spjälka vatten med hjälp av en elektrolysör), lagra vätgasen i metalltuber till vintertid, för att sedan använda en s.k. bränslecell för att göra om vätgas till el. I respektive process tillkommer energiförluster vilket innebär att en använd kilowattimme el vintertid behöver ca tre kilowattimmar solel sommartid. (I bränslecellen genereras dock även värme som kan användas till uppvärmning vintertid.) Dessutom är både elektrolysen och bränsleceller nya teknologier när det gäller hemmabruk, och därmed dyra.

I många hus är det köket som är hjärtat; hos Hans-Olof är det elcentralen. Från elcentralen går det noggrant uppmärkta kablar till alla husets delar.

Är vi självförsörjande i framtiden?

Trots att vi går runt som barn på julafton hemma hos Hans-Olof är det svårt att släppa tanken att helt självförsörjande hushåll i de flesta fall inte är en optimal systemlösning i ett land som Sverige. (Trots att många av de tekniker som Hans-Olof använder givetvis kommer gå ner kraftigt i pris, spana t.ex. in det här examensarbetet där två f.d. Chalmersstudenter räknade på vad ett självförsörjande system skulle kunna kosta 2050 givet en rimlig kostnadsutveckling på solceller och lagringstekniker.)

Det är dock mycket sannolikt att vi kommer se mer och mer självhushållning. Batterier för att lagra solel håller på att installeras världen över, och de är på väg till Sverige. Den el som konsumeras innanför elmätaren är för många mycket mer värd än den som matas ut på elnätet. En kWh som inte behöver köpas in är värd lite mer än en krona, medan man kanske får 30-40 öre för den kWh som matas ut på elnätet. (Idag får dock de flesta villaägare och mindre fastighetsägare en skattereduktion som gör att köpt och såld el är ungefär lika mycket värd.)

Det som talar för självhushållning, tagen till en extrem, är de konsekvenser som kan uppstå i takt med att batterier fortsätter att gå ner i pris, och då mindre el behöver skickas ut på elnätet. När detta händer på en storskalig nivå så blir intäkterna lägre för elnätsbolagen som, för att bibehålla underhåll och utbyggnad, blir tvingade att höja elnätspriserna. Vilket leder till ännu större incitament för en husägare att producera, och lagra egen el. Att det långsiktigt skulle leda hela vägen till att vi i stor skala även lokalt i hus, eller villaområden, lagrar el över säsongerna känns tveksamt – men inte omöjligt.

Tills vidare förblir elnätet hursomhelst en möjliggörare för omställningen till ett förnybart elsystem och de flesta solcellsägares goda vän. De möjliggör enkla, kostnadseffektiva solcellsanläggningar, och att solelen används där den behövs. Det finns till och med något romantiskt i att solelen du inte använder själv kan gå rakt in grannens kaffekokare!

Det är Hans-Olofs vätgastuber på bilden. Förutom i självförsörjande villor kan detta i framtiden givetvis göras mer storskaligt – på byanivå, eller utplacerat på elnätet – där fler delar på investeringskostnaderna.

Slutligen

För oss handlar Hans-Olofs största bidrag om att avdramatisera övergången till ett förnybart elsystem. För varje teknologi, eller exempel på en ny lösning på hur vi kan hantera variabel förnybar energi, släpps successivt bilden av att en stor andel förnybar energi ofrånkomligen kommer leda till strömavbrott, högre beroende av rysk gas, eller ens extrema prisvariationer på el.

Hatten av för det!

Detta är tredje delen i en artikelserie om de projekt och personer som bidrar extra till svensk solcellsutveckling. Läs gärna del 1, om villaägarna på Brännö i Göteborgs skärgård som gått ihop och satsat på solel, eller del 2, om Sveriges största solcellspark, Solsidan.