Solenergi lyfter fattiga länder

Idag tänkte jag vara nästan odelat positiv till solenergi. Det är en fantastisk teknologi för batteriuppbackade mikronät och gör det möjligt att ge massor av människor i världen tillgång till elektricitet.

Stort steg till el
För det är ju en otrolig skillnad mellan att inte ha tillgång till elektricitet över huvud taget och att ha tillräckligt mycket för de viktigaste basbehoven. Elektrisk belysning, radio/TV, uppladdning av mobiltelefon, ett och annat elverktyg och kanske till och med ett kylskåp ger ett fantastiskt lyft. Det är ungefär som att få tillgång till en cykel för den som dittills tvingats göra allt till fots.

Att bygga ett mikronät för de elektriska basbehoven är till synes inte så avancerat, men det gäller att få allt att fungera på ett stabilt sätt och att få igång en serieproduktion som håller ner priset. Därför var det intressant att förra veckan se ABBs satsningar på integrerade och stabila mikronät. Delarna är prydliga och lättinstallerade och företaget tar ansvar för installationen. 20, 40 eller 60 kW kan låta pinsamt lite med svenska mått mätt, men räcker till en hel by om elbehoven inte är så stora.

Ett hus i Sverige
Det gäller alltså att skilja mellan äpplen och päron. I Sverige är den genomsnittliga förbrukningen av elenergi ca 14 000 kWh per person och år. En villaägare kan utan vidare ha en tillåten maximal toppeffekt på 24 kW (35 A huvudsäkring) och en årlig energiförbrukning långt över 25 000 kWh (som är genomsnittet för elvärmda villor/radhus).

I det här läget räcker ett mikronät på 20 kW inte särskilt långt, i bästa fall till två eller tre villor. För att klara svenska förhållanden krävs också ett gigantiskt backupbatteri om solenergi skall vara enda energikällan.

Men i stora delar av världen är soltillgången betydligt mera tillförlitlig, samtidigt som det grundläggande elbehovet är litet. Eller rättare sagt – invånarna är nöjda med att få tillgång till elektricitet för de allra viktigaste funktionerna. Sådant som matlagning, varmvatten och annan uppvärmning fungerar bra med naturgas.

Den här typen av elektrifiering görs för att förbättra människors livsvillkor och inte för att minska de globala koldioxidutsläppen. Då gäller helt andra förutsättningar.

En by med el
Steget från ingen el till ett fungerande mikronät innebär en ordentlig modernisering och det finns en gedigen marknad i en stor del av världen. ABB är på intet sätt ensamma, men företaget räknar med att kunna kapa åt sig en ordentlig andel av den växande marknaden.

ABBs standardlösning heter MGS100 och finns i tre grundutföranden, för 20 kW, 40 kW och 60 kW. Det inkluderar varken batterier eller solceller och orsaken är att systemet fungerar med olika typer av batterier och olika typer av elproduktion. Man kan mycket väl kombinera anläggningen med en dieselgenerator i stället för solpaneler, eller en kombination av bådadera. Batterierna kan vara av litiumjontyp, men i till exempel Indien kräver myndigheterna att anläggningarna skall baseras på de billigare blybatterierna.

Ett mikronät baserat på MSG100 fungerar annars som vilket trefasnät som helst, åtminstone så länge energibehovet inte är alltför stort. Kapaciteten bör räcka också för småskalig industri.

Privata lösningar
Problemen kommer när invånarna vill ha ytterligare ökad standard. Mikrovågsugn och frysbox går väl an, men om alla skall ha luftkonditionering blir mikronäten överbelastade.

Då är förmodligen privata lösningar, med egna solpaneler, att föredra. I länder med mycket sol och höga temperaturer finns ju dessutom en positiv koppling mellan solpaneler och luftkonditioneringsaggregat. AC-anläggningen behöver mest el när solpanelerna producerar som bäst.

Här kommer vi nog på sikt att få se en intressant konkurrens mellan privata anläggningar för egen konsumtion och mikronät. ABB har förstås bådadera, med enfasanläggningar upp till 10 kW för hemmabruk.

Förbättrad standard
Solcellsbaserade mikronät och solcellsbaserade privata lösningar har stora möjligheter att förbättra människors levnadsstandard i områden utan vettiga elnät. Däremot får man akta sig för att se den här typen av anläggningar som en patentlösning för att minska globala koldioxidutsläpp. Men det var förhoppningsvis inte meningen heller.

På sikt kommer naturligtvis elbehovet att öka, både i industrier och i hemmen. Idag räcker ofta 20 kW för en hel liten by, men bättre levnadsstandard kommer att öka behoven dramatiskt. Tvättmaskiner, varmvattenberedare och framför allt luftkonditionering innebär elbehov på kanske uppåt en tredjedel av vad vi har i Sverige. Men dit är det långt och att börja med mikronät är en vettig strategi.

Klimat?
Till sist kanske det ändå kan vara intressant med lite beräknade klimateffekter. Det är ju så populärt idag.

Ett mikronät på 20 kW kommer att leverera mindre än hälften i genomsnitt. Det innebär i storleksordningen 80 000 kWh per år. Det förutsätter i sin tur att systemet har solpaneler med uppåt 40 kW installerad effekt.

Om vi antar att varje ansluten person har en genomsnittlig förbrukning som är fem procent av den svenska normalförbrukningen (10 procent den tyska) handlar det om 700 kWh per peson och drygt 110 invånare i mikronätet.

Om hela energimängden skall produceras med dieselgeneratorer går det åt uppåt 25 m² dieselolja (30 procents termisk verkningsgrad), som i sin tur leder till 60 ton koldioxid. Man skulle alltså kunna säga att det solcellsbaserade mikronätet sparar ett halvt ton koldioxid per person och år och det är ju alltid något.

Att använda solenergi för att driva luftkonditioneringsaggregat i varma och soliga länder är förmodligen ännu ”lönsammare”. AC-anläggningar är energikrävande och behövs som mest när solen lyser. Här finns säkert uppemot ett ton koldioxid per person att spara.

Då är det bra mycket svårare att ”räkna hem” solcellsanläggningar i Sverige för att ersätta koldioxidfri elproduktion. Men det har jag kanske nämnt tidigare.

4 Responses to “Solenergi lyfter fattiga länder”

  1. Now we’re talking!

  2. Jag har funderat över varför inte tillverkarna av AC anläggningar inte kombinerar dom med solcellsystem. Det borde ju egentligen vara helt optimalt att kombinera de två teknikerna i ett system. Då skulle man kunna behålla allt på DC nivå och slippa gå omvägen via AC (trefas är ännu värre). Det borde kunna innebära betydligt lägre systemkostnad än AC baserade system. Om man sedan behöll DC som systemspänning så skulle även laddning av batterier förbilligas och man skulle kunna optimera mellan laddning/kylning.

  3. Ja, där har vi problemet med historia. Nikola Tesla hade helt rätt på sin tid när han propagerade för växelström i stället för likström. Edisons ganska lågspända likströmsnät krävde ju ett elverk i vartenda kvarter (mikronät?).
    Idag skulle man mycket väl kunna ha likström överallt och slippa brum, blinkande ljus och onödiga magnetfält. DC/DC är ju enklare än AC/DC idag, nu när de gamla 50 Hz-transformatorerna försvunnit från hemmen. En och annan ljusbåge kan man kanske stå ut med när man drar ut kontakten (och kanske kosta på lite bättre strömbrytare på primärsidan).
    Men att byta standard är väldigt mycket lättare sagt än gjort. Titta bara på datorsidan, där vi fortfarande dras med olika ASCII-tabeller och massor av mer eller mindre usla sätt att komma runt problemen.
    Så det är nog lättare att konstruera hyfsat effektiva vägar runt problemet än att lobba för ändrade standarder.
    Tyvärr.

    /göte

  4. Ja, det där inlägget från mig vart ju lite förvirrat!
    AC står ju både som förkortning för Air Condition och för Alternating Current. När jag läser det hela så funkar det med båda tolkningarna. Men så hade jag inte tänkt det hela. Utan det gällde luftkonditionering som borde DC matas från solcellsystem och att dessa borde konstrueras för att jobba tillsammans och att man då borde kunna strunta i en massa prylar för att spara resurser/pengar.

    Vad gäller den andra tolkningen så vore det ”bra” om någon sorts standardorgan (tom politiker) satte sig ner och bestämde ett par saker. För det är ju som så att väldigt mycket av det som vi har och köper fungerar alldeles utmärkt med DC redan idag. I stort sett all modern elektronik använder sig av switchade nätdelar och dom är PFC likriktade och primärswitchade så 300-350V DC funkar mycket bra som matning, men det är extremt få tillverkare som skriver ut det (eller har testat att det inte ger nya problem (EMC t.ex, eller överhettning i enskilda komponenter (likriktardioder som får dubbelt så mycket förlusteffekt t.ex))).
    Så vilka ”problem” behöver lösas då.

    1. Vilken ”standard” spänning(ar) som skall gälla för DC system.
    2. Vilka kontaktdon som skall gälla för DC system.
    3. Om alla gamla dimensioneringsregler för elmaterial fortfarande kan gälla eller om dom måste ändras och i så fall hur.
    4. OM det skall sitta ”intelligens” i kontaktdonen så att det inte går att koppla in/loss dom när spänning/ström finns (dvs signalering med lågspänning om villkoren för båda ändar).
    5. ETT tidigt beslut (borde kunna tas redan nu) om att ALL utrustning skall testas och märkas (t.ex som del av CE märkningen/testningar) med det godkända DC spänningsområdet och vilka strömmar som då gäller ELLER att utrustningen INTE tål DC alls.
    6. Regelverk om hur de centrala likriktarna skall fungera vad avser PFC, inrush current, energimätning, regler runt återmatning av energi, mikrogridförsäljning av el på DC sidan istället för återmatning till AC nätet (villaområden, bostadsrättföreningar, andra fastigheter) skattekonsekvenser.

    Det finns säkert en massa saker ytterligare att fundera på. Det viktiga är att något borde börja hända. För DC lokalt skulle innebära en hel del fördelar och förenklingar.