Hur fungerar Solcellskollens beräkningar?

Nedan följer en beskrivning av de beräkningsmoment som sker på Solcellskollen. I beskrivningen delas momenten upp på samma sätt som i de fyra olika beräkningsstegen på sidan: elproduktion, dimensionering, ekonomi och ekonomisk plan.

1. Elproduktion

Det första programmet gör när du matar in postnummer är att hämta relevant solinstrålningsdata från SMHI:s Strång-databas. För att uppnå precision i beräkningarna har vi för tillfället sammanställt timupplöst data för nästan 60 platser i Sverige för åren 2005-2015 (med undantag för 2010, då fel uppstod i instrålningsmätningen enligt SMHI). Då solinstrålning skiljer sig från år till år (med +/- 10%) tas datan från det år som erbjuder den produktion som ligger närmast den genomsnittliga produktionen för orten där du bor.

Solinstrålningen består av två komponenter: direkt solinstrålning – det ljus som lyser rakt från solen och på solcellerna – och diffus solinstrålning, det ljus som har spridits i atmosfären, till exempel det vi upplever under molniga dagar eller när vi sitter i skuggan.

När den relevanta instrålningsdatan är identifierad så löper en solcellsmodell över datan under ett år. I detta moment används en modell av solens position för att avgöra vinklarna mellan solens position och dina solceller för varje timme. I detta moment modelleras även de reflektionsförluster och temperaturförluster som uppstår vid solcellerna (solceller producerar mindre el vid höga temperaturer, och det sker högre reflektionsförluster när vinklarna är stor mellan solcellerna och solens position). Temperaturdata har också hämtats från SMHI – dock med dygnsupplösning.

En annan komponent som har betydelse är den så kallade reflektansen, alltså hur mycket av instrålning som reflekteras av mark och omgivning. I Solcellskollens modeller har vi antagit att fast värde på 0.2, vilket är vanligt för stadsbyggnation. Det ska sägas att detta värde kan vara högre vid kusten eller när det ligger snö på marken, då reflektionen ökar (vilket innebär högre solelproduktion). Betydelsen är dock generellt liten, varför vi har använt ett förenklat, fast, värde för hela Sverige.

Det sista steget innan en elproduktion kan uppskattas är att kompensera för förluster som bland annat uppstår i elektroniken. Detta innefattar till exempel förluster i växelriktare och kablage. I beräkningarna har ett värde på 14% antagits, vilket även garderar för mindre förluster på grund av skuggning under tidiga mornar eller sena kvällar, samt för att det ibland ligger smuts, snö eller pollen på solcellerna. Detta värde kan i verkligheten bli mindre om man till exempel har en effektiv växelriktare, eller obefintlig skuggning. För att Solcellskollens beräkningar ska vara giltiga är det dock viktigt att solcellerna är oskuggade, åtminstone under sommarhalvåret mellan klockan 9 och 15 för solceller riktade åt syd. För solceller riktade åt ost eller väst är det viktigt att anläggningen på är oskuggad på sommarhalvåret när solen ligger vinkelrät mot solceller under morgonen respektive kvällen. Då solceller producerar mycket lite el under vintermånaderna (november till februari) har snö generellt liten påverkan. Norröver kan det dock uppstå betydande förluster ifall det ligger snö på solcellerna fram till slutet av mars och april.

Fördelen med att använda timupplösta beräkningar, istället för en klumpsumma för ett år, är att man kan uppskatta månads- och dygnsvariationer. Detta öppnar även upp för framtida möjligheter att jämföra elanvändning med solelproduktion, vilket kan ha ekonomisk betydelse. (Då kan man, till exempel, med större precision avgöra hur många timmar per år solceller genererar ett överskott som matas in på elnätet). För Solcellskollen innebär det större möjligheter till att utvecklas i takt med marknaden – till exempel ifall batterier blir vanligare, eller när elprisvariationer ökar under dygnets timmar.

För mer information om de ekvationer och matematiska modeller som krävs för att ta fram tillförlitliga uppskattningar av solelproduktion hänvisar vi till Chalmersforskaren Zack Norwoods vetenskapliga artikel. Vi vill även rikta ett stort tack till honom för hjälp och goda diskussioner vid framtagandet av elproduktionsmodellerna.

Vi rekommenderar även denna guide som solcellsforskaren Joakim Widén vid Uppsala Universitet har tagit fram vid utvecklingen av ett annat elproduktionsverktyg: Solelekonomi 1.0. Då våra modeller är uppbyggda med data från samma databas, och i stort sett samma beräkningssteg, har vi även jämfört resultaten för att verifiera att Solcellskollens beräkningar fungerar bra. Generellt överenstämmer resultaten mycket bra, trots att vissa mindre avvikelser uppstår (under en procent för Stockholm, Göteborg och Lund; och 2% avvikelse för Luleå, när data från samma år används). Detta beror sannolikt på att vi har modellerat temperaturförluster olika, och hanterat horisontens påverkan på elproduktionen olika.

Joakim Widén har i sin tur även verifierat sin beräkningsmodell med uppmätta produktionsvärden från verkliga anläggningar i Sverige, med goda resultat.

2. Dimensionering

Anledningen att ange en uppskattad elanvändning är för att det är viktigt att inte producera mer el än vad som görs av med på årsbasis. De som producerar mindre el än vad som konsumeras har enligt lagen en rad fördelar, bland annat rätt att kopplas in till elnätet utan att betala något, samt möjligheten att få ut en skattereduktion på 60 öre för all den överskottssel som matas in på elnätet. De flesta elköpare har även som krav att man ska vara nettokonsumenter av el.

En annan övre gräns som följer med för villaägare är att det ej går att välja system som är större än 43.5 kW. (Det är för övrigt ett väldigt stort system för hemägare.) För solcellssystem över 43.5 kW så räknas man t.ex. inte längre som mindre produktionsanläggning och elnätbolaget har rätt att ta ut en avgift för inmatad el.

I övrigt är tanken med detta beräkningssteg att du ska kunna variera mängden solceller för att jämföra det med storleken på ditt tak, budget och elanvändning, och avgöra vad som blir bäst för dig.

3. Återbetalning

När du har valt systemkostnad och övriga ekonomiska antaganden så beräknar Solcellskollen återbetalningstiden med payback-metoden. Det innebär att värdet på solelen varje år – antingen de inkomster du får från elköparen eller de besparingar du får när du använder solelen direkt i hushållet - subtraheras från investeringskostnaden, tills investeringen har betalat av sig. Tillkommer gör även årliga underhållskostnader.

Vi använder schabloner för att anta hur mycket av solelen som används i hushållet. Dessa schabloner är framtagna av solcellsforskaren Joakim Widén på Uppsala Universitet, som har tittat på 200 hushåll för att se hur väl elanvändningen stämmer överens med en modellerad solelproduktion. De är framtagna genom att helt enkelt jämföra storleken på solcellsanläggningen med elanvändningen. (De ska därmed ses som en indikation, snarare än ett tillförlitligt resultat. De kan även, till liten grad, påverkas genom att mer el används när solel genereras.)

Att uppskatta hur mycket solel som används direkt i hushållet är viktigt eftersom elen är värd olika mycket. När du använder solelen direkt i hushållet så sparar du på elräkningen, medan om du säljer solelen så får du inkomster i form av betalning från elbolaget, samt för elcertifikat, nätnytta och skattereduktion som du är berättigad till. Värdet för elen kan naturligtvis förändras över tid, till exempel om skattereduktionen skulle tas bort, om elpriset ökar eller minskar, eller om batterier blir vanligare (så att man kan använda en större andel solel i hushållet).

Investeringskostnaden väljer du själv, men du kan ta hjälp av Solcellskollen automatiska uppskattning (som är det förifyllda värdet). Det är framtaget utifrån vad som är vanliga kostnader för nyckelfärdiga anläggningar.