Sol och batterier

Det talas mycket om ny teknik för lagring av el, men för många användningsområden är faktiskt den gamla tekniken ganska OK. Och i kombination med billiga solceller är det fullt möjligt att bli ”sin egen lyckas smed”.

Bly är billigt
Laddbara batterier har många problem och i bilsammanhang är kapaciteten per kilo ett av de allvarligaste. Men i många andra tillämpningar är faktiskt litiumjonbatteriernas vikt inget problem alls. För stationär energilagring är till och med de gamla blybatterierna ganska okej, trots att de väger fem gånger mer per kWh.

Blybatterierna har i och för sig en hel del problem med livslängd, vätgasutveckling och annat smått och gott. Men de går att köpa för en tusenlapp per kWh (inklusive moms) på Biltema. Ett energilager med en kapacitet på 20 kWh kostar då ”bara” 20 000 kronor.

På (ganska lång) sikt kommer nog litiumjonbatterierna ner i de här prisnivåerna också. Då blir det enklare och lättare att bygga energilager för eget bruk. Däremot dröjer det nog betydligt längre innan litiumjonbatterierna får så mycket högre kapacitet per kg än idag. Men det är en annan historia.

Solceller och kraftelektronik
Om man undviker att använda energi för uppvärmning eller matlagning går det numera relativt lätt att komma ner i en årsförbrukning på 2-3 MWh/år för en villa. Det motsvarar lite drygt 5-8 kWh/dag i genomsnitt. Vinterförbrukningen blir något högre än sommarförbrukningen (fler mörka timmar), men så länge vi inte värmer huset med el är skillnaden relativt liten.

Den enklaste fristående energikällan för villaägare är förstås solceller (små vindkraftverk är jobbiga). En anläggning med 40-50 kvadratmeter täcker det genomsnittliga minimibehovet (2 MWh/år) och med 70-80 kvadratmeter kanske det funkar också i praktiken. Problemet är förstås att solstrålningen kan vara minimal under ganska långa perioder, men med ett ordentligt energilager bör man inte behöva använda reservkraftverket särskilt ofta.

Solpaneler i den här storleksklassen kostar fortfarande en hel del, kanske mellan 100 000 och 200 000 kronor. Men priserna är på väg ner.

Stort lager
Med en så här låg energiförbrukning är det faktiskt helt rimligt att ha ett energilager som varar en vecka eller till och med betydligt mer än så. En investering på under en kvarts miljon gör alltså att en villaägare kan låta bli att koppla in sig på elnätet. Och det måste rimligen vara målet.

För om man ”ändå” är inkopplad på nätet är det ruskigt svårt att få kalkylen att gå ihop. Den totala årskostnaden med dagens elpris och 3 MWh per år ligger runt 2 000 kronor (Stockholm). Det krävs en drifttid på långt över 100 år (utan reparationer och utan kapitalkostnad) för att en solcellsanläggning skall komma ikapp.

Men att koppla in sig på elnätet kostar en hel del, speciellt om huset ligger avsides. I en färdigplanerad kedjehusbebyggelse stannar notan under 30 000 kronor, men med ett avstånd på dryga kilometern till närmaste anslutningspunkt blir priset snarare 200 000 kronor. Då blir plötsligt solcellsinvesteringen betydligt lättare att räkna hem.

Sedan går det förstås att få statliga subventioner för installationer av solceller och subventioner för att sälja el, men i längden är de knappast rimliga. Att betala subventioner för att slippa få in skatt är knappast en statlig strategi som håller i längden.

Kan vara vettigt
I länder med högre elpriser (högre skatter och avgifter) är det förstås lättare att nå lönsamhet genom att koppla bort sig från elnätet. Samma sak gäller (i ännu högre grad) länder som saknar en vettig elinfrastruktur. En stor fördel med solenergi är att befolkningen i utvecklingsländer kan göra sig oberoende av politiker och energiföretag.

I ett land som Sverige kan det också vara vettigt att undvika elanslutning, åtminstone om man tänker bygga hus långt från elbolagens anslutningspunkter. EoN räknar med drygt 200 kronor per extra meter och redan vid 1,8 km kostar det bortåt 350 000 kronor att koppla in ett hus. Ett par kilometer är faktiskt inte särskilt långt.

Minskar inte utsläppen
Att bygga solcellsanläggningar och koppla bort sig från elnätet är tyvärr inte någon bra metod för att minska landets koldioxidutsläpp. Åtminstone inte i Sverige. Grundförutsättningen är ju att uppvärmning, varmvatten och matlagning görs med annat än el och då hamnar nog ofta valet på fossila bränslen. En kombination av ved (pellets) och solel är förstås möjlig, men i Sverige måste man ändå jämföra med koldioxidfri el från vattenkraft och kärnkraft. I bästa fall (vedeldning och vedspis) blir det inga extra utsläpp, men heller ingen utsläppsvinst.

I länder utan utbyggd elinfrastruktur och med fossilbaserad elproduktion blir det däremot en klar vinst. Kanske inte så stor ur utsläppssynvinkel, men väldigt stor när det gäller att få en stabil och säker elförsörjning. Och vinsten i att slippa muta politiker för att få fram elinfrastruktur kan vara tillräcklig bara den.

Sedan kan man alltid fundera på vad som händer om allt fler väljer att koppla bort sig från elnätet. Elnätsföretagen skulle tvingas höja priserna för de som är kvar och det skulle i sin tur driva på utvecklingen. Någonting i stil med Telias kopparnät kanske.

Luftskepp med el
I min förra kommentar tog jag upp luftskepp och det faktum att luftskepp inte går att driva fram utan energi (Ett SVT-program hävdade något åt det hållet). Men det finns faktiskt en möjlighet att driva luftskepp på solenergi under förutsättning att farkosterna görs stora nog.

Det mest kända luftskeppet, Hindenburg, var nästan 250 m långt och 45 m högt (med gondol). Tomvikten var 119 ton och den maximala startvikten var 242 ton. Men redan på den tiden insåg man att luftskepp skulle behöva vara ännu större för att bli effektiva. Hindenburg klarade bara 72 passagerare.

Finessen med verkligt stora luftskepp är att volymen ökar betydligt snabbare än luftmotståndet. Om frontarean (och luftmotståndet) dubblas ökar gasvolymen med en faktor fyra. Jättestora luftskepp gör det möjligt att förflytta stora massor i relativt låg hastighet med ganska rimlig energiförbrukning.

Hindenburg hade fyra motorer med vardera 1200 hästkrafter som drev fram luftskeppet i 135 km/h. Den totala genomsnittseffekten låg sannolikt en bit över 3000 hästkrafter och det motsvarar kanske 1,5 MW med elmotorer.
Ett luftskepp med uppåt 400 m längd har en total ovansida (halva arean) runt 24 000 kvadratmeter. Om man täcker hela ovansidan med solceller skulle det vara möjligt att få ut uppåt 2,5 MW vid solsken. Med ett batteri på 10 MWh skulle man då kunna köra dygnet runt.

Här talar vi om ett batteri som väger ca 50 ton och kostar flera tiotals miljoner, men det är inte nödvändigtvis ett jätteproblem. Solcellskostnaden är också ganska rimlig i sammanhanget.

Luftskepp är med andra ord den enda typ av farkost som både är stor nog och långsam nog för att kunna drivas med solenergi. Med en hastighet runt 100 km/h bör både energi och effekt räcka till. Med dubbla hastigheten krävs dubbla energin och fyra gånger effekten och det hela blir omöjligt.

Svår amortering
Problemet med luftskepp är förstås den låga hastigheten och de långa restiderna. En åttondel av hastigheten innebär att luftskeppen tar åtta gånger så lång tid på sig att amortera kostnaderna. Det blir därför mycket svårt att konkurrera med dagens moderna jetplan.

I praktiken är det nog svårt att se luftskeppen lyckas på annat än kryssningstrafik. Där finns det redan planer på stora luftskepp för välbetalande gäster. Men visst vore det kul att kunna åka elektriskt luftskepp över Atlanten eller över Asien på några hundra meters höjd. Att resan tar fyra dygn i stället för tolv timmar kanske till och med kan ses som bonus.

Och till skillnad från mycket annat skulle det kanske till och med fungera.

2 Responses to “Sol och batterier”

  1. MILJÖNYTTA?
    Bortsett från den härliga känslan av att ha gjort sig oberoende undrar jag vad det är som driver denna utveckling på fastighetssidan? Det kan ju itne vara miljöhänsyn. Många blandar ihop begreppen förnybart och miljövänligt.
    Livscykelanalyser av solcellers miljöpåverkan ger för handen att många typer inte är stort bättre än naturgas – som ju namnet till trots är fossil.
    Visserligen är själva elproduktionen koldioxidfri, men inte den tillverkningsprocess som leder fram till den.
    Solcellsindustrin är en av de största förbrukarna av f-gaser, av vilka vissa kan ha en växthuseffekt som är 23000 gånger högre än koldioxid.
    De ur miljösynpunkt sämsta solcellerna kan för en mindre villainstallation om 3 MWh redan innan de gett en enda ”ren” watt i Sverige lett till över 20 ton koldioxidekvivalenter i Kina!
    Klimatavtrycket är i snitt c:a 60 gånger högre än för svensk vattenkraft eller kärnkraft, och vad värre är så har vi fått all denna växthuseffekt redan nu, på ett bräde…
    Inte ens Energimyndigheten påstår att denna el är miljövänlig. De säger att de har regeringens uppdrag att stödja förnybar elproduktion.
    Nej, det är inte lätt, allra helst som politiker av olika kulörer har egna intressen i att blanda ihop begreppen och lägga egna värderingar i dem. Är kärnkraft miljövänlig, exempelvis? Det råder delade meningar om. Den är ovedersägligen huvudsakligen fossilfri, så den späder ju inte på växthuseffekten, ändå vill många föregivna miljövänner avskaffa den. Detta trots att en forcerad nedläggning innebär att vi till en början kommer att behöva använda kolkraft i större utsträckning.
    Vidare anses det inte hållbart att utrangera utrustning innan dess tekniska livslängd tjänat ut. I andra sammanhang kallas sådant för ”slit och släng-mentalitet”…
    Av politiska skäl kan man då föredra ökad växthuseffekt framför hållbarhet och ändå titulera sig miljövän.
    Förnybar, miljövänlig, grön, fossilfri, fossiloberoende och hållbar kan betyda helt olika saker men förväxlas friskt!
    Det är något som tyvärr missbrukas oerhört av både politiker och diverse grönmålare.
    Jag förstår att många väljer att göra denna investering av ekonomiska och/eller politiska skäl, men miljövänligt är det aldrig!
    Det mest miljövänliga är naturligtvis minskad energianvändning.
    http://miljo-utveckling.se/hur-miljovanliga-ar-solceller-egentligen/

  2. Luftskepp kan nog först komma att användas för godsbefordran snarare än för persontrafik. Exempelvis kan de vara lämpliga för att lyfta in vindkraftverk i väglöst land. Det torde vara ganska dyrt och onödigt att bygga dessa vägar med höga krav på vikttålighet och rakhet och sedan bara använda dem ett fåtal gånger.