Analysis of the conditions for solar panel installation on an industry building located in Skellefteå

I denna rapport utvärderas lönsamheten hos en potentiell installation av solcellsmoduler på en industrilokal i Bureå strax utanför Skellefteå. Arbetet är utfört åt Pelimi Fastigheter AB i Skellefteå som är intresserade utav att energieffektivisera sina fastigheter, däribland Becurhuset som detta arbete innefattar. Ett energieffektiviseringsalternativ de är intresserade utav är huruvida en installation av en solcellsanläggning på dess takyta är både ekonomiskt och miljömässigt hållbart. Rapporten är utformad för att djupare undersöka solcellen och dess roll i ett hållbarare samhälle. Fokus ligger i att studera allt från solcellens uppbyggnad, både genom att förstå den fotovoltaiska effekten samt hur modulerna är strukturerade. Olika typer av de moderna solcellsmodulerna presenteras för att ge en bredare bild av vilken typ som är mest i framkant. Lagring av överskottsproducerad el från solenergi blir vanligare och utvecklas ständigt. Olika lagringsalternativ beskrivs i denna rapport för att klargöra vilket alternativ som skulle fungera bäst vid en modern solcellsinstallation. Med avseende på att undersöka lönsamheten för en solcellsinstallation har simuleringar och beräkningar utförts på fyra alternativa lösningar. Detta för att hitta en optimerad lösning gällande elproduktion, investeringskostnad, återbetalningstid och effektivitet. De fyra alternativen skiljer sig gällande lutning, riktning och placering. De alternativ som är bäst lämpade på grund av byggnadens placering och orientering är alternativ 1 och alternativ 2, som är det bästa alternativet av de undersökta utformningarna. Alternativ 1 innefattar öst-/västriktade moduler med en lutning på 10° och azimutvinklar på 74° kontra -106° från syd medan alternativ 2 innefattar sydostriktade moduler med en lutning på 15° och en azimutvinkel på -16° från syd. Alternativ 1 är effektivt på grund av dess minimala skuggpåverkan från omringande material och andra moduler samt en minskad snöpåverkan. Det är det bäst lämpade alternativet för solelproduktion med egenanvändning i åtanke. Det har dock det lägsta energiutbytet första året på 755,23 kWh/kWp på grund av dess minskade effektivitet orsakat av dess riktningar kontra resterande alternativs energiutbyten på 864,12 kWh/kW (alternativ 2), 846,25 kWh/kW (alternativ 3) respektive 970,32 kWh/kWp (alternativ 4). Alternativet genererar dock stadigt energi över året med lite överskottsproduktion under sommarhalvåret. Alternativ 2 har ett högre energiutbyte första året än alternativ 1. Det är även det billigaste alternativet investeringsmässigt och har även den kortaste återbetalningstiden på 11 år med en intern ränta på 11,4% till skillnad från de andra alternativen som har återbetalningstider på 13 år och över 25 år vilket är längre än solpanelens garanterade livstid.This report examines the profitability of a future installation of solar panels on the roof of an industrial building located in Bureå, outside Skellefteå. The work has been executed for Pelimi Fastigheter AB, who are interested in making their premises more energy efficient. This work includes their building Becurhuset. The energy efficiency alternative they are interested in is whether the installation of a photovoltaic system is both economically and environmentally sustainable. This report is designed with an aim to dig deeper into the characteristics of the solar cell and its role in a more sustainable society. The focus is on studying the structure of the solar cell, both by understanding the photovoltaic effect and the structure of the modules. Different types of modern photovoltaic modules are presented and compared to broaden the picture of which type is most at the forefront of the alternatives. Storing surplus-produced solar power is becoming more common whilst constantly evolving. Different storage alternatives are compared to understand which alternative would work best in a modern solar panel installation. Simulations and calculations have been made on four different alternative solutions to examine the profitability of a solar panel installation. This is to find an optimized solution regarding electricity production, investment cost, pay-back time and effectivity. The four alternatives differ in terms of its slope, direction, and location. The best suggestions based on the buildings location and orientation is alternative 1 and alternative 2, which is the best alternative of the examined designs. Alternative 1 consists of east-/west directed modules with an inclination of 10° and an azimuth angle of 74° and -106° directed from south, whilst alternative 2 consists of southeast directed modules with an inclination of 15° and an azimuth angle of -16° directed from south. Alternative 1 is effective mostly due to its minimal impact from surrounding objects and modules shadows and a minimized impact from snow. It’s the best suited alternative with personal usage of solar production in mind. However, it does limit itself with the lowest energy exchange of 755,23kWh/kWp versus the other alternatives of 864,12 kWh/kW (alternative 2), 846,25 kWh/kW (alternative 3) and 970,32 kWh/kWp (alternative 4), mostly due to its modular directions. This alternative has a steady production of solar power over the year with a bit of surplus production during the summer solstice. Alternative 2 has a higher energy exchange the first year versus alternative 1. It’s also the cheapestalternative investment-wise of the four and has the shortest payback time of 11 years with an internal rate of 11,4%. The other alternatives have resulting pay back times of 13 and 25 years which is longer than the solar panels guaranteed lifecycle