1. UPTEC ES13 033
Examensarbete 30 hp
September 2013
Sveriges potential för elproduktion
från takmonterade solceller
Teoretisk, teknisk och ekonomisk analys
Sigrid Kamp

2. Teknisk- naturvetenskaplig fakultet
UTH-enheten
Besöksadress:
Ångströmlaboratoriet
Lägerhyddsvägen 1
Hus 4, Plan 0
Postadress:
Box 536
751 21 Uppsala
Telefon:
018 – 471 30 03
Telefax:
018 – 471 30 00
Hemsida:
http://www.teknat.uu.se/student
Abstract
Sveriges potential för elproduktion från takmonterade solceller
The electric potential for roof mounted solar panels in
Sweden
Sigrid Kamp
The Swedish potential of electricity production from roof mounted solar panels has
been determined in three steps: accessing the existing roof top areas, simulating the
amount of electricity solar panels can produce on these areas and finally analyzing
how large the necessary economical change is to make the solar cells profitable.
The total existing amount of roof top areas are 319 square kilometers and the area
distribution follows the distribution of people. This leads to an installed power of 47,9
GW which are expected to produce 49,0 TWh electricity per year. If the quality of
the electricity is prioritized the highest the power is reduced to 3,7 GW, generating
3,8 TWh yearly, but if the hosting capacity is calculated from Sweden’s total electricity
need, the capacity is 42 TWh per year.
Today, solar panels are not profitable in Sweden for houses, even though there is a
subsidy of 35 % of the investment costs, discounted in 25 years. The profitability is
calculated with a cost of capital of 5 %, a price on electricity of 1 SEK/kWh and an
investment cost of 20 SEK/Wp. With a kept subsidy of 35 %, the price of electricity
needs to rise 30 % to make the systems profitable for houses, and the corresponding
increase without the subsidy is 95 %. Historically the subsidy has decreased as the
costs of solar cells have decreased as well.
For apartment buildings solar panels are profitable with the governmental subsidy if
the solar systems are at least 3 kWp per house hold. The corresponding price
increase without the subsidy is 60 %.
ISSN: 1650-8300, UPTEC ES13 033
Examinator: Kjell Pernestål, Uppsala Universitet
Ämnesgranskare: Uwe Zimmermann, Uppsala Universitet
Handledare: Anna Nordling, ÅF

3. Adversus solem ne loquitor

4. Sammanfattning
Denna rapport har utrett potentialen för elproduktion från takmonterade solceller i Sve-
rige. Analysen har skett i tre steg; teoretiskt, tekniskt och ekonomiskt. Den teoretiska
analysen har handlat om att ta fram befintlig takyta, det tekniska steget vad detta mot-
svarar i elproduktion om takytorna beläggs med solceller och om elnäten klarar av denna
effekt. Slutligen, den ekonomiska analysen har behandlat vad som behöver ske för att sol-
celler ska vara lönsamt i ett svenskt klimat.
Sveriges tillgängliga takyta är 319 km2 och fördelningen följer relativt väl befolknings-
mängden av naturliga skäl. Om all tillgänglig takyta beläggs med solceller ger det en
installerad effekt på 47,9 GW och en årlig elproduktion på 49,0 TWh. Om bäst elkvali-
tet prioriteras reduceras effekten till 3,7 GW, vilket genererar 3,8 TWh årligen, men om
installationsgraden beräknas utifrån Sveriges totala energibehov reduceras potentialen en-
dast ner till 42 TWh.
Idag är det inte lönsamt med solcellsproducerad el i Sverige för småhus, trots ett statligt
stöd på 35 % av installationskostnaden, avräknat på 25 år. Generellt gäller att solcells-
systemen har kortare återbetalningstid ju större systemet är, men med en kalkylränta på
5 % och ett elpris på 1 kr/kWh är systemen idag inte lönsamma. Med ett fortsatt inve-
steringsstöd på 35 % behöver elpriset stiga cirka 30 % för att ett 2 kWp solcellssystem
ska bli lönsamt för småhus och motsvarande siffra utan stödet är cirka 95 %. Detta under
förutsättning att kostnaden för solcellen är 20 kr/Wp. Historiskt kan utläsas att stödet följt
kostnadsutvecklingen för solcellerna, där kostnadsminskningen för solcellssystemen också
medfört att stödet minskat.
För flerbostadshus är solceller idag lönsamma med subventioner om systemen är minst
3 kWp per hushåll och 2 kWp-systemet behöver en elprisökning på 10 % för att bli lönsamt.
Motsvarande prisökning utan stödet är 60 % för samma system.

5. Författarens tack
Många finns att tacka, utan vars hjälp det här examensarbetet inte hade gått att genom-
föra. Min ämnesgranskare på Uppsala universitet, Uwe Zimmermann, har alltid svarat
snabbt på mina frågor, även när jag bett om granskning av lite större slag. Min handledare
på ÅF, Anna Nordling, har under våra avstämningar alltid varit mycket positiv till mitt
jobb och stärkt mitt självförtroende. Tack även till Joakim Widén på Uppsala universitet
för att du svarat på alla mina många frågor.
Tack till alla på Heat & Power på ÅF, ni har verkligen förgyllt min tid och det har
inte gått en enda dag utan att jag skrattat tillsammans med er!
Jag vill även passa på att tacka min familj för allt stöd jag fått under hela min studietid.
Tack pappa för att du alltid har pushat mig till nya höjder och tack mamma för att du alltid
varit stolt över mig, även när jag inte nått så högt. Hedvig, Gösta och Olle, ni är bara bäst!
Tack till alla mina vänner på universitetet, vad hade de senaste åren varit utan er?
Till sist vill jag tacka en person som väckte mitt intresse för matte och fysik för 10 år
sedan, utan vars engagemang jag inte blivit ingenjör överhuvudtaget. Tack Bosse Rydja,
för att du ledde in mig på rätt spår!
TACK!
Sigrid Kamp
Stockholm, september 2013
i

6. Innehåll
1 Inledning 1
1.1 Bakgrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Syfte och mål . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Huvudsaklig metod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4 Avgränsningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Teori 4
2.1 Solcellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1.1 Funktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1.2 Uppbyggnad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Produktion av el . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.1 Verkningsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 Skuggning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 Orientering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3 Teoretisk potential - Utredning av befintlig takyta 10
3.1 Inledning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2 Metod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2.1 Statistik från SCB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2.2 Reduktion av takyta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2.3 Avgränsningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.3 Bruttoytor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3.1 Småhus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3.2 Flerbostadshus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3.3 Industri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.3.4 Lantbruk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3.5 Fritidshus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3.6 Lokaler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3.7 Sammanfattning total takyta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Reduktion av takytor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4.1 Orientering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4.2 Hinder på tak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4.3 Skuggning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4.4 Snö . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.5 Smuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4.6 Byggnadshistoriska faktorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4.7 Fritidshus anslutna till elnätet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
ii

7. 3.4.8 Sammanfattning reduktioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5 Nettoytor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.6 Fördelning av takytor i Sverige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4 Teknisk potential - Produktion av el och elnätets begränsningar 26
4.1 Inledning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2 Metod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2.1 Solinstrålning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2.2 Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.3 Uppbyggnad av solcellssystemet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3.1 Solcellernas tekniska specifikationer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3.2 Växelriktare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.4 Simulering i HOMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.5 Resultat - Sveriges potential för el producerad från solceller . . . . . . . . . 30
4.6 Elnätets uppbyggnad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.6.1 Påverkan av distribuerad elproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.6.2 Resultat - Total installerad effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.6.3 Storskalig reglering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.6.4 Elnätets begränsning på solelpotentialen . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.7 Sammanfattning av produktion av el . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5 Ekonomisk potential - Lönsamhet 41
5.1 Inledning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 Intäkter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2.1 Egenkonsumtion respektive försäljning av el till nätet . . . . . . . . . 41
5.2.2 Elcertifikat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.2.3 Statligt investeringsstöd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.2.4 ROT-avdrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.3 Kostnader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.3.1 Prisutveckling för solceller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.3.2 Leverantörer av solcellssystem i Sverige . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.4 Lönsamhet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.4.1 Elprisets utveckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.4.2 Nettodebitering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.5 Ekonomiska fallstudier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.5.1 Basfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.5.2 Varierade parametrar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.5.3 Resultat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6 Diskussion 56
6.1 Teoretisk potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.1.1 Definition av komplementbyggnader och ospecificerade byggnader . . 56
6.1.2 Reduktionsfaktorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.1.3 Jämförelse med tidigare studie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6.1.4 Fasadmontering och parker av solceller . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.2 Teknisk potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.2.1 Data för solinstrålning, temperatur och last . . . . . . . . . . . . . . 59
iii

8. 6.2.2 Maximalt installerad effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
6.2.3 Reglerkapacitet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
6.2.4 Missmatchning mellan produktion och konsumtion . . . . . . . . . . 60
6.3 Ekonomisk potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.3.1 Valda parametervärden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.3.2 Kombinerade utfall av förändrade parametrar för lönsamhet . . . . . 61
6.3.3 Verkningsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
7 Rekommenderade vidare studier 63
7.1 Takvinkel och orientering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
7.2 Korrelation mellan solenergi och vindkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
7.3 Design av elnätet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
7.4 Installerad effekt på industrier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
A Bilagor 69
A.1 Total markyta för småhus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
A.2 Ospecificerade bostadsytor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
A.3 Fritidsytor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
A.4 Bruttoytor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
A.5 Reduktioner för bruttoytor till nettoytor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
A.6 Total nettoyta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
A.7 Fördelning av nettoytorna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
A.8 Väderstationer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
A.9 Installerad effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
A.10 Producerad el . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
A.11 Byggnadsenheter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
A.12 Företagens solcellspaket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
iv

9. Kapitel 1
Inledning
1.1 Bakgrund
ÅF är ett mycket brett teknikkonsultföretag med många projekt med flertalet olika sam-
arbetspartners. ÅF planerar allt från vägarbeten till vattenrening och framtidens energi-
frågor. Tillsammans med IVA har ÅF, ABB, Siemens, Fortum, Greenpeace, KTH m.fl.
under 2012 och 2013 deltagit i projektet Ett energieffektivt Samhälle 2050 med ett tydligt
mål: att år 2050 ha 50 % effektivare energianvändning. Projektet verkar i enlighet med
IVA:s stadgar att främja tekniska och ekonomiska vetenskaper och näringslivets utveck-
ling (IVA, 2013). Projektet Ett energieffektivt Samhälle 2050 har arbetat efter ramverket
att säkerställa långsiktig energiförsörjning, minska klimatpåverkan, öka energieffektivite-
ten och bidra till god konkurrenskraft för näringslivet.
IVA har gjort energimässiga vägval varav energieffektivisering är en av dem och det är
genom detta val som projektet Ett energieffektivt Samhälle 2050 skapats. Projektet har
flertalet undergrupper som verkar för olika delar av projektets syften. Förutom arbets-
gruppen Smarta energisystem, där ÅF bland annat bidrar med en projektledare, finns
industri, transporter, skogs- och jordbruk, tjänstesektorn samt affärsmöjligheter och af-
färsmodeller. Alla grupper har syftet att ta fram vilka möjliga lösningar som finns idag
och på sikt för att skapa ett energieffektivare Sverige, både tekniskt och strategiskt.
Detta examensarbete utförs som en del av arbetet i Smarta energisystem, där ny teknik
och energieffektiviseringsmöjligheter är premierat. Produktion av el är i Sverige främst
dominerat av kärnkraft och vattenkraft samt ett par TWh vindkraft årligen, men endast
0,01 % av elproduktionen kommer från solceller. Att söka efter alternativa energikällor som
kan vara en del av ett hållbart samhälle prioriteras allt högre på den globala marknaden
och flertalet regeringsbeslut för att stimulera marknaden för förnybar energi har tagits i
Sverige. Utvecklingen av solceller har från 2005 då den installerade effekten var mindre
än 1 MW, stigit till 24 MW i slutet av 2012, varav cirka 8 MW installerades under år
2012 (Palmblad and Bargi, 2013). Solceller tar en allt mer betydande roll på den svenska
energimarknaden och en utredning av hur mycket el som kan produceras av solceller i Sve-
rige är därför relevant. Examensarbetets fokus har varit att ta fram hur stor potentialen
är för takmonterade solceller i Sverige och hur mycket av Sveriges energibehov som kan
tillgodoses av solceller.
1

10. 1.2 Syfte och mål
Syftet är att ta reda på hur mycket solceller kan bidra till att ställa om Sverige till ett
hållbarare energisystem, d.v.s. hur stor andel av Sveriges totala energibehov som kan
komma från solceller. Att använda finita resurser är på sikt inte hållbart och därför behö-
ver förnybara resurser sättas in. Detta medför att det svenska energisystemet designas och
dimensioneras efter de energislag som kan användas över lång tid framöver samt ytterligare
design för att klara av den varierbara energiproduktionen.
Målet är att ta fram hur mycket el som kan produceras från solceller i Sverige under
ett år. Mer specifikt innebär detta att bestämma befintlig takyta, hur mycket el detta
genererar om takytan beläggs med solceller, hur mycket varierbar el näten klarar av samt
vad som krävs för att solceller ska vara ekonomiskt lönsamma.
1.3 Huvudsaklig metod
Sveriges potential för solel har tagits fram i flertalet aspekter och upplägget på rapporten
är därför tredelat: teoretisk potential, teknisk potential och slutligen ekonomisk potential.
För den teoretiska potentialen har Sveriges totala bruttotakyta fastställts med hjälp av
statistik och nödvändiga antaganden. Ytan har reducerats till följd av olika faktorer, t.ex.
hinder på taken, och hypotetiskt belagts med solceller.
För den tekniska potentialen har framställning av el simulerats i programmet HOMER.
Global solinstrålning, omgivande temperatur och installerad effekt används som indata och
till att få fram medeluteffekten från solcellerna varje timme under året. Detta har sedan
integrerats över årets alla timmar för att få fram årsproduktionen, enligt ekvation 1.1.
E =
8760
0
Phdt (1.1)
där Ph är medeluteffekten för varje timme.
Elnätets begränsningar har analyserats genom litteraturstudier och har begränsat den
tidigare framtagna teoretiska potentialen.
Den ekonomiska potentialen har analyserats genom litteraturstudier kombinerat med tidi-
gare simuleringar. Framtida lönsamhetsscenarier har analyserats genom fallstudier.
Noggrannare beskrivningar av hur framtagning av potentialen tagits fram går att läsa
under respektive avsnitt.
1.4 Avgränsningar
En potential kan beräknas på otaliga sätt: tekniskt, ekonomiskt, miljömässigt, socialt,
resursmässigt etc. Denna rapport har endast behandlat solelpotentialen ur tekniska och
2

11. ekonomiska perspektiv. Även inom dessa synvinklar har ett antal avgränsningar varit nöd-
vändiga och de generella avgränsningar som gjorts är:
• Solelpotentialen har endast behandlat solceller monterade på takytor och således
inte inkluderat solceller på fasader eller parker av solceller på marken.
• Endast kiselsolceller har behandlats då dessa är de som är kommersiella i Sverige
idag.
• För elnätens begränsningar har ingen korrelation med andra intermittenta energislag,
t.ex. vindkraft tagits hänsyn till.
• Inga alternativ för lagring har undersökts, utan endast nätanslutna solceller där
elnätet agerar buffert för obalans mellan produktion och konsumtion.
De specifika avgränsningar som gjorts för de olika delarna av rapporten presenteras nog-
grannare under varje avsnitt.
3

12. Kapitel 2
Teori
2.1 Solcellen
2.1.1 Funktion
Solcellen utnyttjar kvantmekaniska egenskaper och funktioner för omvandling av solens
ljus till likströmsel. Denna kvantmekaniska händelse illustreras i figur 2.1.
Figur 2.1: Valensband, bandgap och ledningsband (van Zeghbroeck, 2011).
Figur 2.1 illustrerar de olika energinivåerna som finns i halvledarmaterialet där produktio-
nen av el har sin början. Valensbandet, Ev, är den energinivå som normalt sett har i stort
sett fullsatta tillstånd av elektroner vid rumstemperatur och i mörker. Ledningsbandet,
Ec, är tvärtom, den energinivå som i samma förhållanden normalt har nästan helt tomma
tillstånd. Skillnaden i energi mellan valens- och ledningsbandet kallas bandgap, Eg, och
hur stort bandgapet är beror på vilket material som avses. För kisel är bandgapet 1,1 eV,
vilket är den energi fotonerna har vid en våglängd på cirka 1100 nm. För att det infal-
lande ljuset ska kunna generera ström i solcellen måste ljuset ha minst lika mycket energi
som bandgapet (Nelson, 2004). Denna del av solens ljus kommer tillföra elektronerna i va-
lensbandet tillräckligt mycket energi för att exciteras upp till ledningsbandet. Ljuset med
4

13. lägre energi kommer däremot inte att påverka elektronerna alls, eftersom att elektronerna
endast kan anta diskreta energinivåer. För de fotoner med mer energi än bandgapet, d.v.s.
ljuset med kortare våglängd än 1100 nm, kommer den ytterligare energin att avges som
värmeförluster.
Då ljus med tillräcklig energi exciterar en elektron bildas ett elektronhålpar. Elektronen
lämnar valensbandet och tas upp av ledningsbandet där den kan röra sig fritt. Även det
positiva hålet som blir kvar i valensbandet kan röra sig fritt i valensbandets energinivå.
Elektronen leds till en framkontakt där den kan kopplas till en yttre krets. Till sist rekom-
binerar elektronen med hålet och processen kan börja om igen.
För solcellen är både spänningen och strömmen beroende av bandgapet. Ett stort bandgap
ger en högre spänningsnivå, eftersom elektronernas potential blir större då de måste över-
komma ett stort bandgap. Strömmen är direkt proportionell mot hur många exciterade
elektroner solcellen genererar och gynnas därmed av ett lägre bandgap. Kisel, med ett re-
lativt lågt bandgap, premierar bildandet av stor ström relativt att spänningen över cellen
är hög. För att öka spänningen i systemet seriekopplas solcellerna till moduler. Detta ökar
spänningen additivt, men håller nere strömmen på samma nivå som den lägsta i serien, i
enlighet med Kirchhoffs strömlag, ekvation 2.1.
Iin =
Iut (2.1)
där Iin är strömmarna in i noden och Iut är strömmarna ut ur noden.
2.1.2 Uppbyggnad
Solceller består av en bakkontakt, en bas, en emitter, en framkontakt och ett antireflexla-
ger. De har olika egenskaper som gynnar produktionen av elektronhålpar och leder ström.
Fram och bakkontakterna ska ha god ledningsförmåga och framkontakten ska dessutom
vara transparent för att ljusen ska nå ner i solcellen. Detta är en avvägning då konduk-
tiviteten är bättre ju tjockare lagret är, medan celler för ljusgenomsläpp gynnas av ett
så tunt lager som möjligt (Edoff, 2012). För att kunna utnyttja strömmen som bildas av
elektronhålparen ska paret bildas i basen och elektronen potentialhöjs upp till emittern
och ut i den yttre kretsen där den kan användas.
Denna rapport behandlar polykristallint kisel, d.v.s. solceller av kisel som skapats av flera
kristaller. Polykristallint kisel är billigare att tillverka än monokristallint kisel för att det
är lättare att använda flera kristaller och pressa samman dem i en cell än att endast ha en
kristall. Den negativa aspekten med de polykristallina cellerna är att de har något lägre
verkningsgrad. En schematisk bild över en solcell redovisas i figur 2.2.
5

14. Figur 2.2: En solcell i genomskärning (PV Education, 2013a).
Solens ljus bildar ett elektronhålpar i basen och elektronen rör sig sedan upp genom emit-
tern och framkontakten till den yttre kretsen. Strömmen, d.v.s. elektronerna kommer till
bakkontakten och rekombinerar slutligen med hålen i basen.
2.2 Produktion av el
I simuleringsprogrammet som använts ekvation 2.2 för att beräkna uteffekten från solcel-
lerna (HOMER, 2013).
Put = Y f
Gr
GT,STC
[1 + α(Tc − Tc,STC] (2.2)
där Put är uteffekten från solcellerna, Y är märkeffekten vid standardförhållanden, f är för-
sämringsgraden, GT är global solinstrålning på solcellen för det aktuella tidssteget, GT,STC
är solinstrålningen vid standardförhållanden, α är temperaturkoefficienten i %/◦C, Tc är
temperaturen på solcellen vid det aktuella tidssteget och Tc,STC är celltemperaturen vid
standardförhållanden.
För att beräkna producerad elektricitet har effekten integrerats över årets 8760 timmar.
2.2.1 Verkningsgrad
Verkningsgraden för en solcell beräknas enligt ekvation 2.3.
6

15. η =
VmpImp
Pin
(2.3)
där mp står för maxpunkt, d.v.s. den spänning och ström solcellen har då störst effekt
levereras och Pin är den instrålningseffekt solen levererar till solcellen. Fill factor är ett
annat begrepp för att uttrycka solcellens kvalité. Begreppet definieras enligt ekvation 2.4.
FF =
VmpImp
VOCISC
=
Pmp
VOCISC
(2.4)
där FF är fill factorn, VOC är tomgångsspänningen och ISC är kortslutningsströmmen. Fill
factorn uttrycker hur stor effekt som levereras vid maxpunkten, utifrån tomgångsspänning
och kortslutningsström, d.v.s. den teoretiska maxeffekten solcellen kan leverera. Detta
illustreras i figur 2.3.
Figur 2.3: IV-kurva där spänningen, strömmen och effekten relateras (National Instru-
ments, 2012).
I figur 2.3 redovisas en IV-kurva, d.v.s. en graf över hur ström och spänning hör ihop i en
solcell. Optimalt vore att ha en konstant ström, lika stor som kortslutningsströmmen, fram
till maxpunkten och därefter ett direkt strömfall till noll. Detta skulle skapa en rektangulär
graf, i enlighet med den streckade i figuren. Detta skulle ge FF=1, men är inte praktiskt
möjligt. Strömmen och spänningen är beroende av varandra och påverkar uteffekten. Den
färgade rutan, visar hur stor effekten är i maxpunkten och den streckade rutan visar hur
stor den teoretiska maxeffekten är. Fill factorn är arean av den färgade rutan genom arean
av den streckade.
STC
Solcellers verkningsgrad uppmäts i laboratorier under strikta förhållanden för att de olika
teknikerna ska kunna jämföras med varandra. Detta kallas Standard Test Conditions, eller
7

16. förkortat STC och innebär 1000 W/m2 solinstrålning, en celltemperatur på 25◦C och ett
AM1,5-spektrum. AM1,5 står för Air Mass 1,5 och betyder den av solspektra som är kvar
efter att ha gått igenom 1,5 gånger atmosfärens tjocklek. Hur mycket av atmosfären som
behöver passeras beror på solens infallande vinkel och därmed var solcellerna är geografiskt
placerad på jorden. AM1,5 är nära de verkliga förhållandena för Europa.
STC-verkningsgraden för polykristallina kiselceller är runt 15 %, medan solceller som be-
står av flera material och därmed kan absorbera ljus av fler våglängder, kan ha mer än
dubbelt så höga verkningsgrader (Zimmermann, 2012).
Temperaturkoefficienten α
Även temperaturen påverkar solcellens uteffekt. För kiselsolceller gäller att kortslutnings-
strömmen ISC påverkas svagt positivt av ökad temperatur då ledningsförmågan hos mate-
rialet ökar, medan tomgångsspänningen VOC minskar i större utsträckning (PV Education,
2013b). Effekten av temperaturförändringen kan ses i figur 2.4.
Figur 2.4: Solcellers påverkan av temperatur (PV Education, 2013b).
Ökad celltemperatur ger lägre spänning och svagt ökad ström. Slutresultatet blir att ut-
effekten minskar med ökad temperatur för kiselsolceller, i storleksordningen 0,4-0,5 %
mindre verkningsgrad per ökad grad Celcius.
NOCT
NOCT står för Nominal Operating Cell Temperature och betyder den temperatur som
solcellen har vid förhållandena 800 W/m2, lufttemperatur 20◦C, vindhastighet 1 m/s och
en öppen baksida, vilken kan kylas av luften omkring solcellen (PV Education, 2013c).
NOCT används främst för att ta reda på vilken verklig temperatur en solcell har vid
specifika omgivande förhållanden ger en bättre uppfattning av hur mycket verkningsgraden
8

17. påverkas när solcellen är i bruk. Detta är ett komplement till STC-verkningsgraden som
endast tar hänsyn till temperaturen själva cellen har och inte omgivande temperatur.
2.3 Skuggning
Skuggning är mycket viktigt att ha med i beräkningar av producerad el från solceller,
då det har stor inverkan på den effekt som modulen levererar. Om en hel cell i modulen
skuggas kommer uteffekten från hela den seriekopplade strängen gå ner till 0 W. Däremot
kan flertalet celler i samma sträng skuggas delvis och ändå leverera effekt, även om den
mest skuggade cellen som producerar minst ström kommer vara bestämmande för effekten
för hela strängen (Scull, 2011). Figur 2.5 visar tre fall som har samma nedsättning i effekt
för solmodulen.
Figur 2.5: Tre olika fall av skuggning som ger samma uteffekt (Wholesale Solar, 2013).
Många olika fall av skuggning kan ge samma påverkan på uteffekten och det är därför
viktigt att installera solcellerna på ett optimalt sätt för att undvika skuggning i så stor
utsträckning som möjligt.
Skuggning är den största faktorn till att inte ha för många solceller kopplade i serie,
då cellen med lägst ström blir bestämmande för hela strängen. Om för många celler är
seriekopplade kommer således uteffekten minska betydligt om endast en eller ett fåtal sol-
celler är skuggade. Förlusterna ökar dock med strömstyrkan enligt Ohms lag och därför
görs en avvägning mellan att ha hög spänning och låg ström, mot risken att skuggning
medför en lägre uteffekt.
2.4 Orientering
Solcellernas riktning spelar stor roll för mängden el som produceras. För norra halvklo-
tet ger en sydvänd solcell högst totalproduktion och norrvända lägst. Skillnaden i total
produktion mellan de olika väderstrecken är beroende av hur vinklade solcellerna är. För
solceller med 30◦lutning ger en solcell vänd mot väster endast 60 % av vad samma cell
hade levererat under ett år om den istället varit vänd mot söder (Enström, 1983). Oriente-
ringens betydelse beror på att vinkeln på det infallande ljuset som träffar solcellen ändras
9

18. med var solen står och därmed ändras även uteffekten från solcellen till elnätet. För att
maximera produktion av el bör således solcellen riktas så att solcellen ligger vinkelrätt
mot solen då den står som högst, vilket för Sverige sker rakt sydvänt och med en lutning
på cirka 42◦.
10

19. Kapitel 3
Teoretisk potential - Utredning av
befintlig takyta
3.1 Inledning
För att få fram den teoretiska maxeffekten solceller som kan installeras på taken i Sveri-
ge har de befintliga takytorna tagits fram. Hur taken är orienterade, formade och vilken
lutning de har är av betydelse för vilken vinkel och därmed med vilken intensitet solen
kommer att träffa solcellen med under olika tidpunkter på dagen. Då dessa inparametrar
är byggnadsspecifika har potentialen delats upp efter byggnadstyp och analyserats var för
sig. De olika byggnadstyperna är småhus, flerbostadshus, industri, lantbruk, fritidshus och
lokaler.
Hela Sveriges befintliga takytor kan inte beläggas med solceller och alla ytor är heller
inte lämpliga för solcellsinstallationer. De faktorer som begränsar ytorna är takorientering,
intern och extern skuggning, hinder på taken, smuts, snö samt kulturhistoria och intresse-
konflikter. Den teoretiska potentialen definieras här som den totala mängden takyta som
kan beläggas med solceller.
3.2 Metod
3.2.1 Statistik från SCB
För att ta reda på hur stor takyta som finns tillgänglig har SCB:s databas använts som
grund. Där finns specificerat bl.a. hur många lägenheter som finns i Sverige och hur stor
bebyggd markyta som finns i varje län, uppdelat på byggnadstyp. Den bebyggda markytan
ligger till grund för framtagning av den befintliga takytan och har beräknats enligt ekvation
3.1.
takyta =
markyta
cos(ϕ)
(3.1)
där ϕ är vinkeln mellan taket och horisontalplanet.
11

20. 3.2.2 Reduktion av takyta
För att reducera bruttoytan till den realistiska tillgängliga ytan har både absoluta och
relativa reduktioner gjorts. Religiösa byggnader har inte inkluderats och inte heller de
byggnader där taket fyller en funktion som inte går att kombinera med solceller, t.ex.
växthus. Dessa absoluta reduktioner har subtraherats direkt från bruttoytan, före de rela-
tiva reduktionerna.
Reduktioner till följd av snö, smuts, skuggning och hinder har behandlats som relativa
reduktioner. Dessa relativa reduktioner resulterar i lägre levererad effekt från solcellerna
och behandlas matematiskt som mindre tillgänglig yta i samma storleksordning som effek-
ten väntas minska. På samma sätt behandlas reduktioner till följd av byggnadshistoriska
värden för bostadshus.
3.2.3 Avgränsningar
I SCB:s databas finns data över bebyggd markyta för olika byggnadstyper och län. Detta
har behövt kompletteras med antaganden om orientering, takvinkel och utformning på
taken för att kunna fastställa hur solceller skulle monteras på taken och vilken infalls-
vinkel solen får på cellen under dagen och året. Den senaste gången utseendet på Sveriges
bostadsbestånd uppdaterades var 1980 och sedan dess har endast antalet byggnader inom
varje byggnadskategori och län uppdaterats, samt dess upptagna markyta. Eftersom tak-
vinklar, orienteringar och utformningar inte kartlagts sedan 1980 antas de följa samma
mönster nu som då (Enström, 1983). Detta motiveras med att takten för nybyggnation av
byggnader varit låg sedan 1980 och att fördelningen av takvinklar och orienteringar därför
inte bör ha ändrats i stor utsträckning (Kjellsson, 1999).
Att använda ekvation 3.1 för att bestämma hur stort taket är medför antaganden om
att taket är slätt och obrutet. Denna förenkling motiveras med att sadeltaken är den ab-
solut vanligaste typen av tak för bostadshus och bostadshus står för den största andelen
av taken i Sverige. Reduktioner till följd av hinder inkluderar även avdrag för eventuella
avvikelser från sadeltaken, t.ex. balkonger eller fönsterkupor.
Inga tillägg till befintlig takyta har gjorts för takytor som skjuter ut utanför husväggen,
då det inte finns statistik över hur stora överhängen är för byggnader. Inte heller avdrag
för eventuella mellanrum mellan solcellerna har inkluderats då detta till stor del beror på
takens utformning och antalet solceller som hypotetiskt installerats.
Solceller kan integreras i byggnadsfasader, men har inte inkluderats i denna rapport då
det kräver mer information om hur byggnader är placerade i förhållande till varandra för
att få reda på skuggning. Inte heller parker av solceller i marknivå har inkluderats då det
står i eventuell konflikt med andra intressen för markanvändning och kräver mer detaljerad
information om specifika marker. Den totala potentialen för solproducerad el är således
större än vad denna rapport visar.
Endast solcellssystem anslutna till elnätet har behandlats då utvecklingen i Sverige pekar
på en allt större andel nätanslutna solceller relativt fristående system samt att bidragen
som går att få gäller nätanslutna solcellssystem.
12

21. 3.3 Bruttoytor
3.3.1 Småhus
Småhus definieras som villor, radhus, parhus etc. (Skatteverket, 2013). År 2011 fanns det
totalt 2 353 752 taxerade småhus, inklusive fritidsbostäder, i Sverige (Walestad and Verha-
ge, 2012). Sedan den senaste Folk- och bostadsräkningen 1990, då en omfattande utredning
över bostadsbeståndet i Sverige gjordes, finns tydlig statistik över beståndet av lägenheter
i småhus för varje år fram till 2011 (SCB, 2012b). Detta ska skiljas från utformningen av
byggnader som inte har uppdaterats sedan 1980, Folk- och Bostadsräkningen har endast
kartlagt antalet enheter, inte utformningen av dem. Utvecklingen av antalet lägenheter i
småhus, absolut och procentuellt, kan ses i figur 3.1a och 3.1b.
(a) Antal lägenheter i småhus. (b) Relativ förändring av antalet lägenheter.
Figur 3.1: Utvecklingen av antalet lägenheter i småhus från 1990 till 2012.
Antalet lägenheter i småhus har ökat mycket litet de senaste 20 åren. 2009 skedde en tydlig
nedgång på drygt 2 % som beror på att beräkningsmetoderna förändrades något, men i
övrigt har ökningen legat stabilt på mindre än 0,5 % per år. Detta talar dock inte om hur
många småhus som har byggts under dessa år, men med rätt antaganden kan trenden för
antal lägenheter i småhus relateras till det totala antalet småhus. För att dra slutsatsen
att även antalet småhus följer utvecklingen av lägenheter antas att storleken på småhusen
och därmed hur många lägenheter som byggs i varje hus är densamma som 1990. Stämmer
detta följer antal småhus samma relativa förändring som antal lägenheter i småhus och
därmed kan konstateras att utvecklingen av beståndet för småhus gått mycket långsamt.
Även om förhållandet lägenheter per småhus ökat relativt mycket ger detta inte speci-
ellt stort fel då byggnadstaken varit så låg och den största delen av småhusbeståndet
byggts före 1990 då de finns väldokumenterade.
Utformning av tak
I Sverige har olika trender kommit och gått för utformning av hus och vilken typ av tak
som ska konstrueras. De olika taktyperna redovisas i figur 3.2.
13

22. Figur 3.2: Taktyper från vänster: motfallstak, mansardtak, platt tak, sadeltak och pulpet-
tak (Ekmans specialisolering AB, 2013).
Sadeltaket har dominerat i Sverige sedan länge och 1980 var 85 % av taken utformade som
sadeltak. De har haft smått varierande vinkel, men medeltaklutningen bland sadeltaken
var 31◦1980. De brutna sadeltaken, mansardtak, har två olika vinklar, men medellutningen
mellan dessa två vinklar är 30◦ (Enström, 1983). För pulpettaken är lutningen betydligt
lägre, endast 6◦ och de inåtlutande taken har en vinkel på cirka 4◦ (Nygren, 2003). Då
sadeltaken har en tydlig dominans och därmed har en avgörande roll för resultatet räknas
alla tak med en tiltvinkel, d.v.s. vinkeln mellan taket och horisontalplanet, på mindre än
10◦ som platta. Detta motiveras med att den ökade noggrannheten ger försumbart bättre
resultat och övriga antaganden har större betydelse för resultaten. De platta taken utgör
endast 9 % av den totala takytan, varav 5 % har 6◦ respektive 4◦ luting och felet från
antagandet om 9 % platta tak väntas därmed bli litet. Fördelningen av takytor för små-
husen sammanfattas i tabell 3.1.
Tabell 3.1: Fördelningen av takvinklar för småhus, indelat efter taktyp.
Taktyp Takvinkel [◦] Relativ storleksyta [%]
Sadeltak 31 85
Mansardtak 30 6
Pulpettak 6 4
Platt tak 0 2
Motfallstak 4 1
Övrigt 0 2
Vid nybyggnation av småhus idag är det fortfarande vanligast med sadeltak, där vinkeln
på taket varierar beroende på antal våningsplan och smak (Villa Varm, 2013). Då både
vinklar mindre än och större än 30◦ är vanligt anses vinkelfördelningen från 1980 vara
rimlig. Denna fördelning ger en medellutning för tak på småhus på 31◦ för de 91 % som
är vinklade, samt 9 % som är plana och således har lutningen 0◦.
Renoveringar, ombyggnationer och tillbyggnader kan ha ändrat takvinkeln på husen sedan
de byggdes och räknades med i Enströms rapport från 1983, men dessa eventuella föränd-
ringar av hur taken är utformade är inget som tagits hänsyn till då sadeltaken fortfarande
är dominanta vid nybyggnation av hus. 2011 tog småhusen upp 286 610 297 m2 markyta
i Sverige, inklusive biytor som garage och andra kalla utrymmen (SCB, 2013). Hur dessa
ytor är fördelade på typ av småhus och län, redovisas i bilaga A.1.
14

23. Komplementbyggnader
Komplementbyggnader definieras som alla typer av fristående byggnader som hör till en
annan byggnad, t.ex. friggebodar, industrilager och växthus (Otterbjörk, 2013). Även dessa
ska räknas in i potentialen för total takyta och reduceras till hur stor yta som kan beläggas
med solceller. Då uppgifter saknas om utformning på komplementbyggnader antas de följa
orienteringen för småhus och ha sadeltak med taklutningen 30◦. Komplementbyggnaderna
tog år 2011 upp 328 090 540 m2 markyta (SCB, 2013).
Resultat - Småhus, komplementbyggnader
Efter en pålagd faktor för takvinkeln enligt ekvation 3.1 sammanställs den totala takytan
från småhus till 347 km2, med medeltaklutningen 31◦ för 91 % av småhusen och lutningen
0◦ för resterande 9 %. För komplementbyggnaderna blir de totala takytorna 379 km2 med
30◦ takvinkel. Totalt genererar detta 726 km2 takyta.
3.3.2 Flerbostadshus
2011 fanns det 2 521 157 lägenheter i flerbostadshus i Sverige (SCB, 2012b), med en total
bebyggd markyta på 69 058 081 m2 (SCB, 2013). Taken för flerbostadshus är ofta mycket
väl lämpade för solceller då de är höga och därmed har mindre hinder för solinstrålningen i
form av natur eller andra byggnader. Utformningen av tak på flerbostadshus har sett olika
ut i olika tider och beroende på antal våningar i fastigheten. De högre av flerbostadshusen
har generellt platta eller nästan platta tak och utgör cirka 30 % av det totala antalet fastig-
heter av denna typ. Resterande flerbostadshus är vanligen mer vinklade och fördelningen
av taklutningar från 1980 redovisas i tabell 3.2.
15

24. Tabell 3.2: Fördelningen av takvinklar för flerbostadshus.
Taktyp Takvinkel [◦] Relativ storleksyta [%]
Sadeltak 24 67
Mansardtak 28 3
Pulpettak 5 8
Platt tak 0 14
Motfallstak 7 6
Övrigt 0 2
70 % av taken är lutade mer än 10◦, med en medellutning på 24◦. Resterande 30 % av
taken är platta eller nästan platta och hanteras på samma sätt som för småhusen. För att
beräkna tillgänglig takyta har således 70 % av taken beräknats med en taklutning på 24◦
och 30 % av taken räknats som horisontella.
Ospecificerade byggnader
Förutom små- och flerbostadshus finns även så kallade ospecificerade bostadshus. De är
sådana byggnader där det antingen saknas uppgifter om utformning eller att de inte faller
in under övriga bostadskategorier. De ospecificerade byggnaderna upptar 37 383 555 m2
markyta (SCB, 2013). Eftersom de saknar ytterligare information antas de vara viktat
fördelade efter upptagen markyta mellan små- och flerbostadshusen och att följa fördel-
ningen inom respektive byggnadskategori. Beräkning av medelvärdesviktningen kan ses i
bilaga A.2.
Resultat - Flerbostadshus, ospecificerade byggnader
Den totala tillgängliga takarean för flerbostadshus var 2011 84,2 km2, varav 70 % med
lutningen 24◦ och 30 % horisontella tak.
Takarean för de ospecificerade bostadsbyggnaderna bestäms till 43 km2, varav 35 km2
räknas till småhus och 8 km2 till flerbostadshus.
3.3.3 Industri
Det finns 159 853 industribyggnader i Sverige, uppdelat på framför allt lagerbyggnader,
bensinmackar, maskinindustrier, reparationsbostäder etc. (Walestad and Verhage, 2012).
Industribyggnaderna tar upp 101 990 853 m2 markyta, vilket ger 638 m2 per industri-
byggnad (SCB, 2013). Denna kvot är betydligt större än för bostadshusen, men då det är
vanligt att industribyggnader är betydligt större än bostadshus anses detta rimligt.
Information om takvinkel för industrier finns inte, men då många industrier, t.ex. bensin-
stationer eller värmeverk, har platta tak anses alla industritak vara platta. Att anta att
taken är platta har både positiva och negativa effekter på resultatet. De platta taken antas
monteras med solceller som har 30 ◦ lutning, vilket ger ett gynnsammare resultat då denna
vinkel ligger närmre den ultimata tiltvinkeln för solceller i Sverige. Att orienteringen av
16

25. taken inte behöver inkluderas är en av de positiva effekterna. Detta beror på att platta
tak inte påverkas av vilken orientering byggnaden har. För de platta taken försvinner
dock takyta då hänsyn måste tas till internskuggning mellan solcellerna och radavståndet
ger således en negativ effekt på resultatet. Dessa både positiva och negativa effekter på
uteffekten bör göra antagandet rimligt.
Resultat - Industribyggnader
Med platta tak blir tillgänglig takyta lika stor som bebyggd markyta, d.v.s. 102 km2, med
takvinkeln 0◦.
3.3.4 Lantbruk
Det fanns 373 079 st taxerade lantbruksfastigheter 2011. Av dessa är 225 855 st bebyggda,
14 300 st ligger i kategorin byggnader med ett värde under 50 000 kr och 2 839 st är
växt- eller djurstall (Walestad and Verhage, 2012). Bostadshusen som ligger på jordbruks-
mark inkluderas i tidigare beräkningar av bostadshusen och ska således inte inkluderas
även i dessa beräkningar. Till lantbrukskategorin hör endast ekonomibyggnaderna, d.v.s.
de byggnader som hör till lantbruket, men inte tillhör bostadshusen.
Det finns 159 898 fastigheter med en biutrymmesyta, d.v.s. en ekonomibyggnad (SCB,
2012a). Ekonomibyggnaderna tar 7 013 294 m2 markyta i anspråk, vilket innebär 44 m2
per byggnad (SCB, 2013). Detta kan jämföras med genomsnittsstorleken för biutrymmes-
ytorna på 42 m2 för år 2000 och framåt (SCB, 2012a). Då avvikelsen endast är 2 m2 kan
markytan anses rimlig för att endast inräkna själva byggnaderna och inte ytterligare t.ex.
altaner eller dylikt.
Resultat - Lantbruk, ekonomibyggnader
För ekonomibyggnader är sadeltaken den vanligaste takutformningen och alla ekonomi-
byggnadstak antas därför vara av sadeltyp, med samma medellutning som för småhusen,
31◦. Detta ger en beräknad takyta på cirka 8,2 km2 för ekonomibyggnaderna enligt ekva-
tion 3.1.
3.3.5 Fritidshus
Det finns 596 000 fritidsbostäder i Sverige (Hellberg and Nilsson, 2012b). 54 000 fastigheter
är mindre än 30 m2, 501 000 st är 30-120 m2, 37 000 st är 121-200 m2 och 5 000 st är större
än 200 m2. För att uppskatta den totala takytan för fritidshusen antas jämn fördelning
gälla och därmed kan medelvärdet i varje intervall räknas som schablon för fritidshusen
i det specifika storleksintervallet. Fritidshus mindre än 30 m2 antas vara jämnt fördelade
kring 20 m2 då andelen fritidshus under 10 m2 anses vara försumbart få. De större än 200
m2 antas ha ett medelvärde på 250 m2. För de största fritidshusen, de som är större än 200
m2 antas att byggnaderna har 1,5 våningar per byggnad. Tydliga tabeller med beräkningar
kring fritidsbostadsytan finns i bilaga A.3.
Av de 596 000 fritidshusen är 411 000 st utformade som småhus (Walestad and Verhage,
2012), men eftersom information om övrig utformning saknas antas även övriga fritidshus
17

26. följa småhusens takutformning. Trots detta antagande om utformning har inte fritidshu-
sen inkluderats i kategorin småhus, då fritidshus ska reduceras till följd av andra skäl än
småhusen, vilket specificeras i avsnitt 3.4.7. Den horisontella ytan för fritidshusen är 45
km2 och efter tillägg enligt ekvation 3.1 beräknas takytorna till totalt 52 km2.
Resultat - Fritidshus
Den totala bruttoytan för fritidshus är 52 km2, med takvinkeln 30◦.
3.3.6 Lokaler
De lokaler som hanteras i denna rapport är hotell, restauranger, elevhem, kontor och
förvaltning, livsmedelshandel, övrig handel, vård, skola, idrottsanläggningar, kyrkor och
kapell, teater, konserthus och biografer, varmgarage samt övriga lokaler (Hellberg and
Nilsson, 2012a). Totalt upptar de en markyta på 96 613 803 m2 (SCB, 2013).
Det händer att lokaler ligger i befintliga byggnader, t.ex. restauranter eller frisörer i bo-
stadshus och diskussion om huruvida bebyggd lokalyta verkligen medför ett tak att instal-
lera solceller på har därmed lyfts. Dock antas i denna rapport att de lokaler som ligger i
bostadshus inräknas i just bostadshus och att de lokaler som är självstående och därmed
har ett tak är de som beskrivits i det opublicerade materialet från SCB (Moström, 2013).
Detta gör att den bebyggda markyta som använts som bas endast gäller fristående lokaler
och inte de som inkluderats i bostadshus. Dessa antaganden ger mest missvisande resultat
om lokalytorna som ligger i bostadshus även inräknas i lokalytor och därmed räknas dub-
belt i statistiken. Ingen information om detta har kunnat hittas varför antagandet anses
gällande.
Lokaler varierar mycket i utformning och syftestypiskt utseende. Trots att många olika
typer av byggnader tillsammans klassas som lokaler finns en dominerande tiltvinkel på 28◦
för 61 % av lokalernas tak (Enström, 1983). Lokaler har även en relativt stor andel platta
tak. En fördelning av hur taken är lutade redovisas i tabell 3.3.
Tabell 3.3: Fördelningen av takvinklar för lokaler.
Taktyp Takvinkel [◦] Relativ storleksyta [%]
Sadeltak 28 61
Mansardtak 19 7
Pulpettak 9 5
Platt tak 0 19
Motfallstak 3 4
Övrigt 0 4
Andelen tak med större vinkel än 10◦ är 68 %, vilket är lågt relativt de andra byggnads-
typerna. Dessa tak har medellutningen 27◦. De resterande taken utgör 32 % och har en
takvinkel mellan 0◦ och 9◦ och hanteras därmed som platta tak.
18

27. Resultat - Lokaler
Den totala tillgängliga takytan på lokalbyggnader beräknas till 114 km2, där 68 % av taken
har sadeltak av lutningen 27◦ och resterande 32 % av taken har platta tak.
3.3.7 Sammanfattning total takyta
Varje byggnadstyps tillgängliga takyta finns sammanställt i tabell 3.4. Sammantaget är
Sveriges tillgängliga takyta cirka 1 091 km2. Specificerade beräkningar för bruttoytorna
återfinns i bilaga A.4.
Tabell 3.4: Bruttoyta specificerat efter byggnadstyp.
Småhus F.b.hus Industri Lantbruk Fritidshus Lokaler
Bruttotak- 780 93 102 8 52 114
yta [km2]
3.4 Reduktion av takytor
Inte all tillgänglig yta går att använda eller kommer att leverera maxeffekt under alla
dagens timmar även vid optimala instrålningsförhållanden. Det finns många olika sorters
reduktioner som inverkar på hur stor del av den framräknade takytan som kan anses
realistisk att installera solceller på. Reduktioner uppkommer då ytan ockuperas av något
annat, som fönster, skorstenar etc. eller då byggnadens syfte inte gör den lämplig för
solceller. I detta avsnitt har de olika begränsande faktorerna definierats och analyserats.
3.4.1 Orientering
Hur takytorna är väderstrecksmässigt orienterade är den enskilt största begränsande fak-
torn för hur mycket takyta som är tillgängligt för solelproduktion. Inte alla riktningar av
tak är lämpliga, norrvända tak får betydligt mindre ljus än södervända, där skillnaden
beror på hur vilken tiltvinkel taket har. Endast lutade tak från väst, via syd till ost, har
använts. Detta val av orientering ger i de sämsta orienteringsfallen en effektreducering till
60 % av vad samma taklutning skulle gett i en södervänd orientering (Enström, 1983). För
lutade tak kommer således endast hälften av takytan att användas i beräkningarna.
För platta tak gäller att solcellerna kommer att installeras lutade på ställningar, parallellt
någon av med byggnadens väggar och riktas mot den fasad som är mest sydvänd. Detta
ger att hela takytan kan användas ur ett orienteringsperspektiv, d.v.s. ingen del av taket
är riktat mot norr. Solcellerna kommer då att i det minst gynnsamma fallet vara riktade
45◦ från söder, vilket tydliggörs i figur 3.3 som visar de båda extremfallen för orienteringen
av platta tak.
19

28. Figur 3.3: Den vänstra byggnaden motsvarar den för taken sämsta orienteringen och den
högra byggnaden den mest gynnsamma. Pilen visar riktningen för norr.
Byggnadsskissen till vänster visar att solcellerna riktas antingen mot sydväst eller mot
sydost i det sämsta orienteringsscenariot. Den högra byggnadsskissen visar det mest gynn-
samma fallet, då solcellerna kan riktas rakt mot söder.
Lutningen för solcellerna på de platta taken är satt till 30◦ och radavståndet är 2,5 gånger
så långt som solcellens höjd (Noord and Ärlebeck, 2011). Detta radavstånd är en tumregel
för att i tillräckligt stor utsträckning undvika intern skuggning mellan solcellsmodulerna
och gäller för 30◦ lutning av solcellerna. Anledningen till att inte luta solcellerna optimalt
för svenska förhållanden, d.v.s. 42◦, är att internskuggningen spelar allt större roll ju mer
solcellerna lutas. Det gör att radavståndet måste öka, vilket resulterar i färre installerade
solceller per meter tak. 30◦ är den brantast rekommenderade lutningen för solceller på
platta tak (Noord and Ärlebeck, 2011). Detta avstånd är dock mellan den främre solcells-
radens bakre kant till den bakre solcellsradens främre kant. En förklarande skiss kan ses i
figur 3.4. Avståndet mellan två identiska punkter på två på varandra följande rader är 3,4
gånger solmodulens höjd och andelen takyta som används för solceller är 40 %.
Figur 3.4: Avståndet mellan den främre solcellsradens baksida och den bakre solcellsradens
framsida är 2,5 gånger solmodulhöjden (Noord and Ärlebeck, 2011).
Hur orienteringen av byggnaderna såg ut 1980 redovisas i tabell 3.5 (Enström, 1983). Från
tabellen kan utläsas att orienteringen är relativt jämnt fördelad över alla väderstreck,
med något mer nordsydlig orientering av taken för småhusen och något mer östvästlig
orientering av taken för flerfamiljshusen och lokalerna.
20

29. Tabell 3.5: Orientering av takytor för tre olika byggnadstyper 1980.
Byggnadstyp, relativa takytor [%] NV-NO NO-SO SO-SV SV-NV
Småhus 26 24 26 24
Flerbostadshus 24 26 24 26
Lokaler 23 27 23 27
Senare uppdaterad data över orientering av hus har inte hittats och all nybyggnation antas
därför ske i en jämn fördelning över väderstrecken, d.v.s. 25 % i varje väderstrecksintervall.
Inte heller data över resterande byggnadstyper har hittats och antas därför följa samma
mönster. Detta bör ge liten avvikelse på grund av den låga tillväxten av byggnader sedan
1980-talet.
3.4.2 Hinder på tak
Hinder som finns på tak utgör två problem: de ockuperar plats som annars hade kunnat
beläggas med solceller och de skuggar celler som är installerade i anslutning till hindret.
Vid en felaktig installation kan ett hinder skugga en hel cell och därmed omöjliggöra
elproduktion i hela den strängen. Beroende på om hindren är samlade eller utspridda
kommer de att ha olika effektnedsättning på grund av skuggningen. Utspridda hinder kan
ha en negativ effekt upp till tre gånger så stor som om de är samlade, eftersom det blir
svårare att få plats nog för solcellerna samt att skuggningen blir mer utspridd och därmed
får större negativ effekt (Kjellsson, 1999). Bebyggelsens ålder har ingen entydig påverkan
på hur hindren är fördelade på taken, men det finns mönster som beror på vilken typ av
byggnad det är. Den relativa förlusten beroende på typ av byggnad redovisas i tabell 3.6.
Tabell 3.6: De byggnadstypsspecifika, relativa förlusterna från hinder på tak.
Byggnadstyp Relativ förlust[%]
Småhus 10
Flerbostadshus 20
Industri 20
Lantbruk 5
Fritidshus 10
Lokaler 20
Lokaler, flerbostadshus och industrier har högst reduktioner till följd av hinder på taken och
lantbruk har lägst. Dessa fördelningar anses rimliga då industrier och lokaler ofta utnyttjar
takens yta till rördragning etc. och att ekonomibyggnaderna oftast inte har komplicerade
ventilationssystem eller dylikt som tar plats på taken.
3.4.3 Skuggning
Många olika faktorer kan orsaka skuggning på solcellerna, där natur, intilliggande byggna-
der samt fastsittande saker på taket är några exempel. I flertalet av fallen med skuggning
är det svårt att göra något åt saken och en analys av hur stor inverkan skuggning har
21

30. är därför nödvändig. För intilliggande byggnader som skärmar av solinstrålningen är det
viktigt att analysera var solen når taken under vilken tid på dagen och året. Detta är ett
betydligt större problem för solceller monterade på fasader, men flerbostadshus som ligger
i närheten av lokaler eller andra byggnader av lägre höjd kan ge mycket begränsad yta
som är lämplig för solceller hos de intilliggande byggnaderna.
Även högt växande natur kan ge en begränsning i hur mycket solinstrålning som når
taken. Ett träd med en stor trädkrona kan ha stor inverkan på effekten från solcellerna
om skuggningen faller så att hela celler blir skuggade. Storleken av naturens begränsande
effekt för solceller är svårt att avgöra då den varierar med årstider, nedklippning och med
naturlig variation i naturens bestånd och tillväxt.
En studie från Schweiz har undersökt hur mycket av uteffekten som reduceras till följd
av skuggning (Kjellsson, 1999). Resultaten från studien bör kunna relateras till Sveriges
klimat då Schweiz, liksom Sverige har de flesta av sina byggnader i stadsförhållanden.
Sverige är mer glesbefolkat än Schweiz, vilket gör att fler byggnader i Sverige än i Schweiz
ligger med större avstånd till varandra och därmed kan påverka resultatet, men resultaten
påverkas även av att Sverige ligger på nordligare breddgrad och därmed har en annan
vinkel på solinstrålningen. Detta bör dock inte vara en avgörande skillnad, då de flesta
byggnaderna och därmed den dominerande takytan ligger i städer. Resultatet från studien
redovisas i tabell 3.7.
Tabell 3.7: De byggnadstypsspecifika, relativa förlusterna från skuggning.
Byggnadstyp Relativ förlust[%]
Småhus 10
Flerbostadshus 15
Industri 10
Lantbruk 10
Fritidshus 10
Lokaler 20
Lokaler och flerbostadshus har högre andel skuggning än resterande hus. Detta beror
troligtvis på att dessa typer av byggnader står tätare och därmed skuggas av varandra.
Lokaler är generellt sätt lägre än flerbostadshus och har således större risk att skuggas av
intilliggande byggnader.
3.4.4 Snö
Andelen skuggning från snö varierar kraftigt med vindstyrka, geografiskt läge, lutning
på solcellerna, temperatur och skötsel. Detta gör att det geografiska läget, framförallt
latituden, för var cellerna befinner sig i Sverige har betydelse för hur mycket snö som
kommer att täcka cellerna på vintern. Solinstrålningen över denna tid på året är generellt
låg i Sverige och i norra Sverige där solinstrålningen är låg är snömängden större än i södra
Sverige där solinstrålningen är något högre. Eftersom andelen solljus är låg på vintern i
hela Sverige har en reduktion på 5 % av den totala årsproduktionen använts. Snömängden
har antagits vara jämnt fördelad över Sverige (Enström, 1983). Denna förenkling anses inte
22

31. ha betydande effekt på resultatet just eftersom de månader då snömängden är betydande
endast är en liten del av den totala solinstrålningen.
3.4.5 Smuts
De största problemen med smuts gäller för solceller i starkt förorenade områden. Sverige är
relativt väl förskonat mot luftföroreningar, men i stadsområden, där de flesta takytor finns
är effektnedsättningen inte försumbar. Pollen är svårt att tvätta bort och har betydande
effektnedsättande egenskaper för solcellerna. Under ett försök som utfördes på en mindre
försöksanläggning resulterade smuts på solceller, inklusive pollen, 3-5 % reducering av den
levererade effekten (Enström, 1983). I brist på mer utbredda studier av smutsens inverkan
på den levererade effekten har 5 % reduktion antagits i denna rapport.
3.4.6 Byggnadshistoriska faktorer
Lokaler
Inte alla lokaler lämpar sig för installation av solceller. Kyrkor och andra religiösa bygg-
nader har ett kulturhistoriskt värde och det är inte rimligt att anta att solceller kommer
att installeras på dem. Dock är inte alla kyrkor estetiskt värdefulla, men alla religiösa bygg-
nader har exkluderats. Då de antas att endast ha ett våningsplan blir den borträknade
takytan lika stor som den i religiösa byggnader uppvärmda golvytan, så när som på att
taket är lutat därmed även behöver räkna bort cosinusfaktorn, enligt ekvation 3.1.
Flertalet lokaler är däremot mycket lämpliga som bas för solceller, däribland idrottsanlägg-
ningar, skolor och kontor. Alla lokaler utom religiösa byggnader har antagits vara lämpliga
för solcellsinstallation.
Bostäder
Under en undersökning av bostadshusen i slutet av 70-talet uppdagades att 20 % av bo-
stadshusen hade ett kulturhistoriskt värde och att hälften av dessa inte skulle beröras alls
(Enström, 1983). I denna rapport har 10 % av bostadshusens takyta därför räknats bort.
Att siffran 10 % fortfarande är gällande motiveras med att utbyggnadstakten för bostäder
varit mycket låg och att de flesta av de byggnader som anses vara av kulturhistoriskt vär-
de är äldre byggnader. Således bör vara ungefär lika många nu som för 35 år sedan, med
viss differens i att vissa av husen tillkommit som byggnadshistoriskt värdefulla och andra
rivits på grund av ålder eller förändrad syn på byggnaden. Även fritidshus faller under
reduktionen 10 %.
Förutom de ovanstående byggnaderna bör även nämnas att det för komplementbyggnader
inte är rimligt att installera solceller på växthus då ljusinsläppet genom taket är nödvän-
digt för byggnadens verksamhet. 2008 utgjordes 2 370 000 m2 utgjordes av uppvärmda
och 287 750 m2 av ouppvärmda växthus (Christensen and Larsson, 2010). Växthus antas
att bara ha ett våningsplan och subtraheras på samma sätt som de religiösa byggnaderna.
23

32. Övriga byggnadstyper
För industri och lantbruk kan antas att inga reduktioner för byggnadshistoriska värden
behöver göras. De flesta industrier har fokus på att använda byggnader som är praktiskt
lämpade för den bedrivna verksamheten. Det medför att andelen byggnader som använts
i tidig industri, som kan anses ha ett industrihistoriskt värde och därmed ej beläggas med
solceller är försumbart. Även lantbruk anses ha en försumbar andel byggnader kultur-
historiskt värde då de är bruks- respektive privata byggnader.
3.4.7 Fritidshus anslutna till elnätet
Endast 92 % av fritidshusen var år 2001 anslutna till elnätet (Munkhammar and Eriksson,
2002) och detta antas vara gällande fortfarande och jämnt fördelat över beståndet av
fritidshus. Endast 92 % av den framräknade takarean anses därmed tillhöra potentialen
för solel.
3.4.8 Sammanfattning reduktioner
Det finns både relativa och absoluta reduktioner av den befintliga takytan. För att ge
en rättvis bild av nettoytan har de absoluta reduktionerna, d.v.s. avdrag för växthus i
småhuskategorin och avdrag för religiösa byggnader bland lokaler, gjorts före de relativa
reduktionerna. De absoluta avdragen redovisas i tabell 3.8 och de relativa i tabell 3.9.
Tabell 3.8: Absoluta reduktioner, specificerat efter byggnad och reduktionstyp.
Reduktionsfaktor Småhus Lokaler
[km2]
Byggnadshistoriska 0 3,1
faktorer
Växthus 79 0
24

33. Tabell 3.9: Relativa reduktioner, specificerat efter byggnad och reduktionstyp.
Reduktions- Småhus Flerbostads- Industri Lantbruk Fritids- Lokaler
faktorer [%] hus hus
Skuggning 10 93 10 10 10 20
Radavstånds-
reducering 60 60 60 0 0 0
Hinder 10 20 20 5 10 20
Snö 5 5 5 5 5 5
Smuts 5 5 5 5 5 5
Byggnads-
historia 10 10 0 0 10 0
Orientering 50 50 0 50 50 50
Elnäts-
anslutning 0 0 0 0 8 0
Alla reduktioner i tabell 3.9 ska inte appliceras på alla takytor i alla byggnadstyper. Endast
68 % av lokalerna har lutade tak, vilka reduceras med 50 % till följd av orientering, medan
de resterande 32 % istället reduceras till följd av avstånd mellan raderna av solceller för
att undvika intern skuggning. Småhus har reduktioner för att växthus inte lämpar sig för
solcellsinstallationer. En genomgående beskrivning av vilka belopp takytorna reducerats
med återfinns i bilaga A.5.
3.5 Nettoytor
För att räkna ut nettoytorna från bruttoytor och reduktionsfaktorer har ekvation 3.2
använts för de platta taken och ekvation 3.3 för de lutade.
Anetto,platt =
j
cj(Abrutto − cabsolut)
= cskuggcradavstchindercsnocsmutscbygg.hist.cel(Abrutto − cvaxthuscreligion)
(3.2)
Anetto,lutad =
j
cj(Abrutto − cabsolut)
= cskuggcorientchindercsnocsmutscbygg.hist.cel(Abruttocvaxthuscreligion)
(3.3)
25

34. där cj är den faktor bruttoytan reduceras med för varje enskild parameter och de övriga
c-faktorerna hänvisas till tabell 3.9.
Resultatet för hur stora nettoytorna blir redovisas i tabell 3.10 och hur de är fördelade
mellan platta och lutade tak redovisas i bilaga A.6.
Tabell 3.10: Nettotakyta, specificerat efter byggnadstyp.
Småhus Flerbostads- Industri Lantbruk Fritids- Lokaler
hus hus
Nettoyta
[km2] 247 23 20 3 28 18
Tabell 3.10 visar en tydlig dominans för småhusens takytor, motsvarande 70 % av de totala
nettotakytorna. Detta visar även att de antaganden som gjorts för småhusen kommer ha
störst inverkan på det totala resultatet för solelproduktion.
3.6 Fördelning av takytor i Sverige
För att ta fram hur mycket el som kan produceras i Sverige har den geografiska fördel-
ningen av takytorna i Sverige bestämts. Det finns statistik över hur mycket markyta varje
byggnadskategori tar i anspråk uppdelat på län, förutom för fritidshus där endast antal
enheter finns beskrivet för varje län (SCB, 2013; Hellberg and Nilsson, 2012b). Siffrorna
för fritidshusens fördelning gäller för 2012, men anses vara representativt även för 2011.
Antaganden om att Sverige inte har några geografiskt skilda trender i taklutningar eller
orienteringar var nödvändigt att göra för alla byggnadskategorier, d.v.s. att byggnaderna
är utformade på samma sätt, oavsett var i landet de placerade. För fritidshus har även
antagits att storleksfördelningen är jämn över landet. Fritidshusen står för en relativt liten
del av den totala takytan vilket gör att detta antagande inte bör ha stor effekt på slut-
resultatet.
En tabell med hur ytorna för småhus, flerbostadshus, lantbruk, industri och lokaler samt
hur enheter av fritidshus är fördelade i Sveriges län finns i bilaga A.7. Komplement-
byggnaderna har antagits följa småhusens fördelning, både till antal och storlek. De ospe-
cificerade byggnaderna har antagits följa fördelningen av småhus och flerbostadshus enligt
den tidigare viktade fördelningen.
26

35. Kapitel 4
Teknisk potential - Produktion av el
och elnätets begränsningar
4.1 Inledning
Flera parametrar har bestämts för att kunna ta fram hur mycket el som potentiellt kan
genereras av solen i Sverige. Den befintliga nettoytan är fastställd till totalt 319 km2. Detta
har matchats mot hur ytorna är orienterade, vinklade samt mot solinstrålningen för den
aktuella platsen. En utredning om hur solinstrålningen ser ut över Sverige har gjorts och
beskrivs tillsammans med hur mycket el detta genererar.
4.2 Metod
4.2.1 Solinstrålning
Solinstrålningen är den mest kritiska av parametrarna för produktion av el från solceller.
För att få fram en rättvis bild över hur intensiv solinstrålningen är har data över global
solinstrålning från 12 väderstationer runt om i Sverige från 1999 till 2012 analyserats.
Medelvärdet för varje specifik timme på året från dessa 14 år har bestämts och med hjälp
av dessa medelvärden har ett normalår skapats för solinstrålningen i varje väderstation.
Detta för att undvika årliga avvikelser.
Varje län och tillhörande byggnadsytor har kopplats samman med en väderstation, där
valet fallit på den väderstation som ligger närmast, oftast inom länet. I några län finns det
flera stationer, samtidigt som det i andra län inte ligger någon väderstation alls. I fallet
med flera väderstationer valdes den station som låg närmast det område med störst befolk-
ning, t.ex. valdes Umeås väderstation över Luleås, då Umeå har större befolkningsmängd
och därmed större andel av länets byggnader. Då ingen väderstation finns i länet tilldela-
des den närmsta möjliga station från närliggande län. Väderstationerna med tillhörande
koordinater och tillfallande län återfinns i bilaga A.8.
I tidigare studier för Sveriges solelpotential har färre väderstationer fått representera stör-
re områden, men detta har inte ansetts tillräckligt noggrant. Medelinstrålningen i Sverige
varierar både med breddgrader, då dagen är olika lång i olika delar av Sverige, och med
27

36. längdgrader på grund av vädertrender. Denna noggrannhet anses därför vara nödvändig för
att spegla verkligheten. Detta återspeglas i figur 4.1 där Stockholm har högre solinstrålning
än Lund mitt i sommaren trots den högre breddgraden.
Figur 4.1: Månadsvisa instrålningsdata för Kiruna, Stockholm och Lund.
4.2.2 Temperatur
För att bestämma påverkan på grund av temperatur på uteffekten har temperaturdata för
2005 till 2012 analyserats (STRÅNG, 2013). Även här har normalår bestämts för varje spe-
cifik plats genom att ta medelvärdet för varje timme. Det finns inte statistiskt säkerställd
data för temperatur vid alla väderstationer, då de mätningar som gjorts och redovisats
från SMHI visat sig vara ofullständiga. Då data endast uppmätts var tredje timme har
föregående värde antagits gälla fram till nästa mätvärde och där mätvärden saknats eller
varit felaktiga har dessa värden inte räknats med, utan de övriga årens mätvärden har fått
bilda normalåret.
En analys gjordes för att ta fram hur stor påverkan temperaturen har på solceller i drift
i Sverige. Detta för att säkerställa att temperaturpåverkan var tillräckligt stor för att
inkluderas, trots vissa bristande data. Testet utfördes för Kiruna, Borlänge och Lund med
1 kW märkeffekt, riktat mot söder och en lutning på 30◦. Resultat från denna undersökning
redovisas i tabell 4.1.
28

37. Tabell 4.1: Temperaturens påverkan på uteffekten för tre orter i Sverige.
Kiruna Borlänge Lund
Inklusive temperatur-
effekter [kWh/år] 696 791 886
Exklusive temperatur-
effekter [kWh/år] 660 771 880
Relativ
förändring [%] +5,5 % + 2,6 % + 0,6 %
Hur stor inverkan temperaturen har på uteffekten från solcellerna beror på var i Sverige
de är placerade. För Kiruna är skillnaden 5,5 %, medan det i Lund endast skiljer 0,6 %.
För att ge en bättre bild av solcellernas betydelse har därför temperaturen inkluderats i
alla beräkningar. Detta anses ge en så rättvis bild av Sveriges verkliga solcellspotential
som möjligt.
4.3 Uppbyggnad av solcellssystemet
Vid installation av solceller mot distributionsnätet behövs förutom solpanelerna även
växelriktare som omvandlar likström till växelström med elnätets frekvens. Även en el-
mätare som kan hantera flöden i båda riktningarna behövs. En schematisk bild över sol-
cellssystemet kan ses i figur 4.2.
Figur 4.2: Solceller i system med elnätet.
Elen genereras i solcellerna som är installerade på taket på byggnaden och leds vidare till
en elmätare som registrerar hur mycket el som genereras. Vid överproduktion matas den
el som inte kan konsumeras lokalt ut på distributionsnätet. Då produktionen inte räcker
till levererar elnätet den effekt till byggnaden som krävs.
4.3.1 Solcellernas tekniska specifikationer
Solcellerna är av polykristallint kisel med STC-verkningsgraden 15 % (Andersson, 2013).
De tekniska specifikationerna presenteras i tabell 4.2.
29

38. Tabell 4.2: Solcellernas tekniska specifikation (Andersson, 2013).
Teknisk specifikation Värde
Märkeffekt [Wp] 245
STC-Verkningsgrad [%] 15,0
Temperaturkoefficient [%/◦C] -0,45
NOCT [◦C] 46
Höjd [m] 1,65
Bredd [m] 0,99
Area [m2] 1,63
Ur tabell 4.2 har beräknats att den installerade effekten är 150 W/m2. Detta kombinerat
med den totala tillgängliga nettoytan ger den installerade toppeffekten hela Sverige. De
installerade effekterna för de olika väderstationerna och takvinklarna finns i bilaga A.9.
4.3.2 Växelriktare
Vilken växelriktare som är lämplig att ha beror på vilken effekt som ska installeras i
det specifika systemet. Växelriktaren måste kunna hantera hela effekten som levereras i
varje ögonblick från solcellerna. Det går att bygga system med en växelriktare för ett helt
system, eller flera som hanterar delar av uteffekten. För de tre system som analyserats i
lönsamhetskalkylen gäller specifikationerna i tabell 4.3.
Tabell 4.3: Växelriktarnas tekniska specifikation (Nilsson, 2013).
Växelriktareffekt [kW] 2,2 3 5
Kostnad [kr] 8000 9250 14375
Garanterad livslängd [år] 12 12 12
4.4 Simulering i HOMER
HOMER, Hybrid Optimization Model for Electric Renewables, är ett program som simu-
lerar både nätanslutna och fristående, distribuerade kraftsystem och framför allt system
med förnybara energikällor. I HOMER kan ett antal parametrar varieras och programmet
tar då fram det optimala systemet för produktion av el, kortast återbetalningstid eller
störst vinst. Det går även att simulera flera fall i samma körning vilket gör att under-
sökningar som ”Hur mycket behöver elpriset gå upp för att solceller ska vara lönsamt utan
subventioner” kan undersökas.
Global solinstrålning och temperaturdata på timbasis för varje län har använts som indata
i HOMER. Systemet har byggts upp länsvis med en viss installerad effekt som motsvarar
takytan i länet, en växelriktare och ett starkt nät. Det har tillsammans med tilt- och azi-
mutvinklar gett ett ungefärligt resultat till hur många kWh byggnadsintegrerade solceller
på tak kan ge i Sverige. Då programmet inte kan hantera en jämn orientering mellan två
30

39. väderstreck har ytan delats upp i fem lika stora delar riktade rakt västligt, sydväst, syd,
sydost respektive rakt ostligt. Detta antal vinklar anses ge ett tillräckligt noggrant resultat
(Widén, 2013). Varje läns specifika elproduktion redovisas i bilaga A.10.
4.5 Resultat - Sveriges potential för el producerad från sol-
celler
För takmonterade solceller i Sverige är potentialen för 2011 års byggnader 47,9 GW, vilket
genererar cirka 49,0 TWh el per år. Detta är den teoretiska potentialen för producerad el
från solceller på de byggnader som fanns i Sverige år 2011. I denna siffra har ingen hänsyn
tagits till begränsningar från elnätet, utan all möjligt producerad el har inkluderats.
4.6 Elnätets uppbyggnad
Elnätet i Sverige är uppbyggt på fyra olika spänningsnivåer: stamnätet med 400 kV,
regionalnät med spänning på 40-130 kV, mellanspänningsnätet på 10-20 kV och lokala
lågspänningsnät på 400 V (E.ON, 2013). En skiss över Sveriges olika spänningsnivåer och
elnätets uppbyggnad kan ses i figur 4.3.
Figur 4.3: Sveriges olika spänningsnivåer i elnätet från produktion till konsumtion (E.ON,
2013).
31

40. Idag är Sveriges elnät designat för att ha en central producerande enhet och vidare trans-
formation till mellan- och lågspänningsnäten där den huvudsakliga konsumtionen sker. I
lågspänningsnäten sker i det designade fallet endast flöde av el i en riktning, där spänningen
därmed faller över varje konsumerande enhet. Spänningen vid transformatorn från mellan-
spänningsnätet är vanligtvis något högre än den nominella spänningen för att säkerställa
att spänningsfallet över distributionsnätet inte faller lägre än den undre tillåtna gränsen
(Widén et al., 2010).
Med distribuerad elgenerering förändras detta flöde då flöden även kan ske från låg-
spänningsnätet till mellanspänningsnätet. Detta skapar en nödvändig förändring i designen
av distributionsnäten för att möta de tekniska kraven.
Den möjliga installerade effekten distributionsnätet kan hantera utan att kraven på le-
veranssäkerhet eller spänningskvalitet riskeras, beror på hur nätet ser ut och även hur de
producerade enheterna är distribuerade över nätet, samt över nätets olika faser (Cobben
et al., 2008). Då produktionen av el är lägre än behovet kan elen konsumeras lokalt, vilket
medför att spänningsnivån på nätet är mer konstant över distributionsnätet än i fallet
utan distribuerad elgenerering. Detta gynnar slutanvändarna på förgreningen av elnätet
som inte längre påverkas av att spänningsnivån sjunkit på tidigare enheter.
För hushåll gäller att produktion av solel och konsumtion missmatchar i relativt hög
grad beroende på att mest solel produceras mitt på dagen då de boende i allmänhet är
på arbetet eller i skolan. Dagens största konsumtionstopp infaller på kvällen, men även på
morgonen är konsumtionen högre än resten av dagen. Denna missmatchning illustreras i
figur 4.4 där med en typisk uteffekt för en klar dag simulerats i HOMER och i figur 4.5
där lastmönster för ett fjärrvärmeuppvärmt hushåll redovisas (Vattenfall, 2013d).
Figur 4.4: Typisk produktion över en klar vårdag i Stockholmsregionen.
Då produktionen är högre än konsumtionen, vanligen mitt på dagen för hushåll, kommer
distributionsnätet att leverera el till mellanspänningsnätet, via transformatorn. Figurerna
4.4 och 4.5 visar tydligt att topparna i solelproduktionen och konsumtionen i hushållet
inträffar vid olika tidpunkter. Produktionen har sin topp mitt på dagen, medan konsum-
tionen är som högst runt 9 på morgonen och 19 på kvällen.
32

41. Figur 4.5: Konsumtionsmönster för konsumtion av el under en vårdag i Sverige (Nord-
PoolSpot, 2013a).
4.6.1 Påverkan av distribuerad elproduktion
Distribuerad elgenerering har både positiva och negativa effekter på elnätet. Vid låg in-
stallationsgrad, där den producerade elen konsumeras lokalt, förbättras nätstabiliteten
och spänningsfall över förgreningarna av distributionsnätet motverkas, vilket minskar de
elektriska förlusterna (Widén et al., 2010). En märkeffekt på 0,5 kW per hushåll och dess
påverkan på elnätet redovisas i figur 4.6.
Figur 4.6: Låglastsituation för 0,5 kW installerad solcellseffekt per hushåll (Widén, 2012).
Figur 4.6 visar hur spänningen förändras över 10 noder i lågspänningsnätet. Spänningsfallet
som kan utläsas i den lägre kurvan, där inga solceller är installerade, undviks helt för
elnätet vid låglastscenariot, den övre kurvan. Dessutom är spänningsnivån inte nära den
33

42. övre gränsen för spänningens tillåtna värde för installationsgraden 0,5 Wp per hushåll.
Detta innebär att denna installationsgrad därmed har positiva effekter på elnätet och att
elkvaliteten är högre än vid standardfallet utan solceller. Vidare i figur 4.7 kan ses hur
spänningsfallet i distributionsnätet, vid ett höglastscenario inte kan undvikas trots 3 kW
per hushåll installerad effekt. Dock minskar spänningsfallet relativt basfallet utan solceller.
De båda kurvorna för spänningsfallet utan solceller skiljer sig mellan figur 4.6 och 4.7 vilket
beror på att lasten är mycket högre i höglastscenariot än i låglastscenariot. Detta medför
en större spänningsminskning i figur 4.7.
34

43. Figur 4.7: Höglastfall för 3 kWp per hushåll (Widén, 2012).
Ett av argumenten mot att ha en stor andel förnybar el i Sveriges energisystem är att
många av de förnybara alternativen är svåra att förutsäga. Snabba fluktuationer i pro-
duktionen från en enhet behöver kompenseras från en annan för att inte obalans mellan
produktion och konsumtion ska uppstå. Då det blir obalans på nätet påverkas frekvensen
som generatorerna roterar med, där högre produktion relativt konsumtion ger en frekvens-
ökning och tvärtom. Att hela tiden producera exakt den mängd el som konsumeras är inte
möjligt, men det finns viss robusthet i systemet och 10 % frekvens- och spänningsavvikel-
ser går bra utan att konsumenterna påverkas (Widén et al., 2010). I figur 4.8 ses flera olika
installerade effekter vid låglast. I det största systemet går spänningsnivån upp över 5 %
över den nominella spänningen. Detta har ingen skadlig effekt på apparaturen och konsu-
menterna, men är satt som gräns för tillåten överspänning för att ha kvar marginalen till
10 % avvikelse från det nominella värdet.
35

44. Figur 4.8: Låglastsituation med tre olika effekter (Widén, 2012).
För distribuerad solel är det största problemet överproduktion av el vid låglast (Widén
et al., 2010). Då konsumtionen är låg och produktionen hög kommer spänningen på distri-
butionsnätet att öka och flödet av el kommer att ske i motsatt riktning från den designade.
Vid ett alltför högt flöde kan både apparatur kopplat till elnätet och transformatorer mel-
lan låg- och mellanspänningsnätet att skadas och detta sätter begränsningar för hur stor
effekt som kan installeras.
Hur mycket distributionsnätet kan hantera beror på flertalet faktorer: topografin på nätet,
hur välfördelad den installerade effekten är, dimensioner på kablar etc. Generellt gäller att
det är bättre för spänningsnivåerna om effekten är väl fördelad över nätet och även att
växelriktarna är jämnt distribuerade över de olika faserna. Detta gör att det blir så små
avvikelser som möjligt från perfekta sinusvågor för växelströmmen (Cobben et al., 2008).
För att säkerställa hur mycket installerad effekt ett specifikt nät kan hantera bör således
en modell över det aktuella elnätet byggas upp med korrekta enheter, hur de är kopplade
till varandra samt hur lastmönstret ser ut för varje enhet.
4.6.2 Resultat - Total installerad effekt
Den totala effektpotentialen för takmonterade solceller i Sverige är 47,9 GW, specificerat
efter väderstation och takvinkel enligt bilaga A.9.
Solcellsmodulerna antas installeras i ett system med en växelriktare och uppkoppling mot
elnätet med en systemverkningsgrad på 12 % (Andersson, 2013). I en undersökning som
gjorts i Stockholms skärgård har kristallina kiselsolcellers effekt undersökt under 25 år för
att se hur uteffekten påverkas av lång drift. Av de 20 celler som var med i studien hade
19 en minskad uteffekt på mindre än 2 % efter experimenttiden (Hedström and Palmblad,
36

45. 2006). Den sista cellen hade en effektminskning som avvek mycket från de övriga, ner
nästan 50 % och tros ha varit utsatt för yttre skada. Denna specifika cell anses vara en
avvikelse från det normala och räknas inte in som en förväntad effektförändring. De övriga
solcellernas minskning på maximalt 2 % under 25 år medför en årlig minskning på 0,08 %
och effektminskningen på grund av ålder har därmed ansetts vara försumbar.
4.6.3 Storskalig reglering
Debatten om hur mycket förnybar el Sverige kan hantera handlar ofta om vilken regler-
kapacitet som krävs för att säkerställa tillgången på el vid alla tidpunkter. En allmän upp-
fattning är att det krävs samma effekt reglerkraft som installerad intermittent energikälla,
men med den geografiska spridningen av energikällorna är risken att produktionstopparna
eller dalarna infaller vid samma tidpunkt försumbar. För vindkraften kräver en ökning av
10 % vindkraft endast 2-8 % av den installerade effekten i extra reglerkraft (Holttinen
and Hirvonen, 2005). För distribuerad elgenerering är ett större problem att garantera
elkvalitet och leveranssäkerhet än bristande reglerkapacitet.
Internationella elnät
Sverige har ett växelströmsnät som hänger ihop helt med flera omgivande länder. Det går
dessutom likströmskablar till ytterligare länder runt Östersjön. Att vårt elnät hänger ihop
med andra länder gör att vi inte själva kan bestämma över vår elproduktion och konsumtion
utan att omgivande länder påverkas. Hur elnätet är uppbyggt i Norden redovisas i figur
4.9.
37

46. Figur 4.9: Det nordiska transmissionsnätet (ViaVästerbotten, 2013).
Det svenska elnätet är direkt sammanbundet med Finland, Norge och Själland i Danmark.
Hela detta system har samma frekvens och påverkas direkt av förändringar någonstans på
nåtet. Även likströmsledningarna till Norge, Finland, Polen, Danmark och Tyskland kan
skönjas. Dessa används för att t.ex. sälja el till kontinenten när det är billigt att producera
el och köpa el när det är billigare än att producera den själv. Ett exempel på detta skulle
kunna vara att köpa el på natten när elen är billig, för att slippa använda vattenkraften
och att sälja elen producerad av vattenkraften på dagen för att slippa använda fossila
bränslen på dagtid.
4.6.4 Elnätets begränsning på solelpotentialen
Elnätets begränsande effekt kan analyseras två sätt: att titta på installerad effekt per
hushåll eller att räkna på det totala energisystemet och räkna hur stor andel av Sveriges
energiproduktion som kan komma från solceller (Walla et al., 2013). Det första har för
avsikt att skapa så hög elkvalitet som möjligt och minska förlusterna på elnätet. Det
andra syftar till att maximera den installerade effekten från solceller. Båda metoderna har
använts för att kunna analysera rimligheten i resultaten.
38

47. Installerad effekt per hushåll
Som tidigare beräknats har Sverige en årlig solelpotential på cirka 49 TWh. Energisystem
designade för distribuerad elproduktion kan installera relativt stor effekt solceller, upp till
3,2 kWp per hushåll, vilket skulle motsvara 25 % av Sveriges totala potential (Cobben
et al., 2008). För Sverige appliceras solceller på det redan befintliga elnätet och då det
inte är designat för att hantera flöden av el i två riktningar kommer elnätets utseende
begränsa effekten som kan installeras. Elproduktion upp till 1 kWp per hushåll ger enligt
Widén et al. (Widén et al., 2010) mycket liten överproduktion, eftersom den producerade
elen konsumeras lokalt. Denna installationsgrad är mest gynnsam för elnätet och är således
den effekt per hushåll som rekommenderas om elkvalitet värderas högst. Om krav finns
på minimal överproduktion kommer en relativt liten del av den tekniska potentialen att
utnyttjas, eftersom produktion och konsumtion missmatchar på säsongsbasis. Vintertid
kommer produktionen att vara betydligt lägre än behovet av el, framför allt i områden
med eluppvärmning. En märkeffekt på 2 kWp per hushåll genererar överspänningar vid
flertalet simuleringar. Om reversibla flöden av el ska tillåtas måste transformatorns effekt
tas med i beaktande för att undvika skadligt stora flöden (Cobben et al., 2008). Då behö-
ver dessutom påverkan på mellanspänningsnätet att analyseras. För alla olika fall gäller
att leveranssäkerheten inte får riskeras och att spännings- och frekvensnivåer måste ligga
inom tillåtna intervall.
Det ska tilläggas att dessa system endast är simulerade och för att ta fram en bra effektnivå
på ett verkligt nät bör fältstudier göras. Kabelförlusterna är som minst runt installations-
graden 1 kWp per hushåll, tack vare den jämna spänningsnivån på distributionsnätet. Vid
större installationsgrad ökar förlusterna och blir snabbt högre än förlusterna vid basfallet
utan solceller (Paatero and Lund, 2007).
För att beräkna den effekt som är mest lämplig ur elnätets perspektiv har ekvation 4.1
använts.
P = kQ (4.1)
där P är den totala installerade effekten, k är antalet hushåll eller fastigheter för varje
byggnadstyp och Q är installationseffekt per hushåll, i kWp per hushåll.
Om endast 1 kWp solceller per hushåll installeras kommer 3,7 GW installeras i hela Sverige
och detta genererar cirka 4,0 TWh per år, eller 7,3 % av den totala kapaciteten. Utnyttjan-
degraden av varje byggnadstyp, d.v.s. hur stor andel av den byggnadstypsspecifika takytan
som beläggs med solceller vid 1 kWp per hushåll redovisas i tabell 4.4. Antalet hushåll,
specificerat efter län och byggnadstyp återfinns i bilaga A.11.
Tabell 4.4: Nyttjandegrad av takyta vid installation av 1 kWp per hushåll efter byggnads-
typ.
Byggnadstyp Småhus F.b.hus Industri Lantbruk Fritidshus Lokaler
Utnyttjandegrad 5 % 52 % 4 % 0 % 9% 2 %
För flerbostadshus har varje lägenhet räknats som ett eget hushåll. Detta är förklaringen
39

48. till att en relativt stor andel av den totala potentialen för flerbostadshusen används, då
det är många hushåll som delar på takytan. Ju mindre takyta per hushåll, desto närmre
den tekniska potentialen visar resultatet. För lantbruksfastigheterna, där bostadshusen
antagits inkluderas i småhusen, finns inga hushåll. Detta följer på tidigare antaganden om
att lantbruksfastigheter endast inkluderar ekonomibyggnader och inte bostadshusen. In-
dustrier och lokaler har låg utnyttjandegrad då de ofta har större byggnader än de övriga
kategorierna, vilket gör att de förlorar större yta och möjlig installerad effekt om endast
1 kWp ska installeras per fastighet. Fritidshus är generellt mindre än småhus och detta
medför en större utnyttjandegrad vid 1 kWp per hushåll än för resterande småhus.
Då märkeffekten på 1 kWp per hushåll sätts som en övre gräns blir potentialen lägre
eftersom det då inte går att utnyttja hela potentialen från t.ex. industrier eller andra hög-
konsumerande, stora enheter. Industriernas möjlighet att hantera större effekter är större
än hushållens, då de bättre matchar konsumtionen med produktionen. Inga tidigare analy-
ser av industriers kapacitet har hittats och hushållens begränsning antas därför gälla även
för övriga byggnadstyper. Då 1 kWp installeras per hushåll blir Sveriges totala potential
3,8 TWh.
Jämförelse med Sveriges totala elproduktion
I Sverige producerades 2011 cirka 140 TWh el (Energimyndigheten, 2012a). Beroende på
vilken typ av nät som analyseras och huruvida spänningsnivåer eller strömkapacitet i näten
sätts som begränsande faktor kan olika stor mängd solceller installeras (Walla et al., 2013).
Både spänning och strömnivåer sätter begränsningar i elnätet. Kablarna i elnätet är de-
signade för ett visst maxflöde och vid för höga strömmar ökar förlusterna med den ökade
temperaturen, enligt Ohms lag. Detta skapar större brandrisk för kablarna. Då strömmen
sätts som begränsande faktor på kapaciteten för den installerade effekten är stadsnäten
mer begränsande än landsbygdsnäten (Walla et al., 2013). Detta beror troligen på att
antal byggnadsenheter är många fler i stadsnäten och att effekten av sammanfallande last-
mönster för flera enheter blir mer negativ än för landsbygdsnäten. Den acceptabla nivån
för installerad effekt är 30 % av Sveriges totala elproduktion för stadsnäten.
För acceptabla spänningsnivåer är förhållandet omvänt. I stadsnäten uppmäts inga över-
spänningar då konsumtionen är mycket hög och avvikelser från den förväntade konsumtio-
nen sprids på många byggnadsenheter (Walla et al., 2013). Lastmönstret varierar i större
skala på landsbygden där färre enheter är kopplade till näten och överspänningar är där-
med lättare att uppnå. Landsbygdsnätens kapacitet då överspänningar på max 10 % av
den nominella spänningen sätts som gräns medför att den acceptabla kapacitetsnivån för
solceller blir 60 % av den totala elproduktionen.
Då både kablarnas dimensioner för att undvika för stora flöden och spänningsnivåer inom
tillåtna värden är viktigt för att säkerställa elkvaliteten och leveranssäkerhet har den hår-
dast satta gränsen för solel ansetts vara mest rimlig. Detta betyder att Sveriges potential av
installation av solceller är 30 % av Sveriges produktion, d.v.s. cirka 42 TWh årligen. Detta
motsvarar 86 % av den totala tekniska potentialen för takmonterade solceller i Sverige.
40

49. 4.7 Sammanfattning av produktion av el
Sveriges totala potential för el producerad av takmonterade solceller utgörs av 49,0 TWh
per år, vilket motsvarar drygt en tredjedel av Sveriges årliga elbehov. Denna installerade
effekt är dock inte möjlig att installera på det befintliga elnätet då elkvalitet och leverans-
säkerhet är krav som inte kan bortses ifrån. Vid gränsen 30 % av Sveriges totala elbehov
ger detta 42 TWh i producerad solel årligen, 86 % av den totala potentialen. Om elkva-
liteten sätts i första rummet och den installerade mängden solel ska motsvara det som
ger bäst effekter på elnätet kommer endast 7,8 % av den totala potentialen att utnyttjas,
d.v.s. 3,8 TWh.
41

50. Kapitel 5
Ekonomisk potential - Lönsamhet
5.1 Inledning
Det är många faktorer som spelar in i ekonomiskt lönsamhet för solceller. Grunden för
lönsamheten är att investeringskostnaden för systemet ska vara mindre än den uteblivna
kostnaden för inköpt el och intäkter från eventuell försäljning. Detta avsnitt behandlar de
faktorer som påverkar intäkter och kostnader, utvecklingen av dessa de senaste åren samt
vilka andra faktorer som påverkar lönsamheten för solcellssystem.
5.2 Intäkter
Den största enskilda faktorn för hur mycket el som produceras och därmed slipper köpas
in är solinstrålningen. Hur cellerna är orienterade och med vilken vinkel de är lutade är
därför viktigt för den totala producerade elen för systemet. Om en stor del av byggnadens
takyta ska användas är det svårt att påverka dessa förutsättningar. Finns möjligheten bör
dock solcellerna placeras med hänsyn till var det är störst solinstrålning och en orien-
tering så att produktionen och konsumtionen matchar. Förutom optimal placering finns
ett antal hjälpmedel för att öka lönsamheten i solcellerna. Elcertifikat för producenterna,
statligt investeringsstöd och eventuell nettodebitering är tre sätt att få bättre betalt för
den producerade elen eller lägre kostnader för systemet.
5.2.1 Egenkonsumtion respektive försäljning av el till nätet
Idag köper Vattenfall överskottsel från sina kunder för Nordpools spotpris minus 4 öre per
kWh förutsatt att huvudsäkringen är maximalt 63 A och att den installerade effekten är
maximalt 43,5 kW (Vattenfall, 2013g). Denna effekt motsvarar cirka 293 m2 solpaneler,
vilket är större än de vanliga solcellssystem som installeras på bostadshus.
El som köpts från nätet innehåller ett flertal avgiftsposter. Elhandelsföretagen köper elen
från NordPool till spotpris som legat mellan 13 och 92 öre per kWh de senaste åren (Nord-
PoolSpot, 2013b). De har sedan lagt till en påläggsavgift, en avgift för att betala elcerti-
fikaten, energiskatt och slutligen 25 % moms på totala kostnaden (Vattenfall, 2013a,b,f;
UmeåEnergi, 2013). Hur elpriset räknas fram kan ses i ekvation 5.1.
S = moms · energiskatt(spotpris + avgift + elcertifikatavgift) (5.1)
42

51. där energiskatten på 35 % först läggs till företagets avgifter och momsen på 25 % läggs
till allra sist, eftersom moms även räknas på energiskatten.
Förutom priset på själva elen finns dessutom fasta avgifter för nät och anslutning, men
dessa påverkas inte av egenproducerad el. Hur de rörliga kostnaderna är procentuellt för-
delade redovisas i figur 5.1.
Figur 5.1: Elprisets olika avgiftsposter.
Spotpriset, energiskatten och momsen står för nästan hela priset kunden betalar. Värdet
av den egenproducerade elen räknas olika för om den konsumeras lokalt eller skickas ut på
nätet. Då den konsumeras lokalt är den värd besparingen från att köpa in el från nätet.
Detta betyder att alla rörliga kostnader för elen uteblir och endast de fasta avgifterna
kvarstår. Om systemet överproducerar innebär det att den sålda kWh är värd det företaget
betalar för den. Då försäljningspriset är lägre än vad konsumenterna betalar för elen är
det mest lönsamt att använda så mycket av elen som möjligt för eget bruk. Skillnader i
priset visas i tabell 5.1.
Tabell 5.1: Kostnadsexempel för att köpa el från respektive sälja el till nätet (Vattenfall,
2013a,b,f; UmeåEnergi, 2013).
Köpa el från nätet Kostnad [öre/kWh] Sälja el till nätet Intäkt [öre/kWh]
Spotpris 31,9 4 öre lägre än spotpriset 27,9
Företagets påslag 1,4
Elcertifikat 2,5 20
Energiskatt 19,4
Moms 13,8
Totalt 69,0 47,9
Tabell 5.1 visar att det är mer än dubbelt så lönsamt att konsumera elen själv relativt att
43

52. sälja den till elnätet om försäljning av elcertifikat inte inkluderas och betydligt bättre om
elcertifikatförsäljning inkluderas. Skillnaden i intäkter och utgifter beror på alla ytterli-
gare påläggsavgifter och skatter som tillkommer spotpriset från NordPool. Att skillnaden
i försäljning och köp av elcertifikat är så stor beror på att konsumenterna delar på det
totala priset som elhandelsföretagen betalat för ett elcertifikat. Om ett elhandelsföretag
behöver köpa 10 % elcertifikat innebär det som konsument att 10 % av kostnaden för ett
elcertifikat tilläggs elpriset per MWh.
Det finns ett antal bivillkor till att få vara elnätsleverantör utan att betala de avgifter
som annars hör till. Märkeffekten får maximalt vara 43,5 kW och huvudsäkringen får vara
på maximalt 63 A (Fortum, 2013a). Vissa företag har villkor att elen som produceras måste
vara förnybar och att mikroproducenten är en nettokonsument, d.v.s. att konsumtionen
är större än produktionen på årsbasis. Elnätsbolagen är skyldiga att stå för kostnaden av
mätaren som kan mäta elflöden åt två håll så länge det är en nettokonsument med en
huvudsäkring på maximalt 63 A (Energimyndigheten, 2012b).
5.2.2 Elcertifikat
Elcertifikatsystemet är ett marknadsbaserat stödsystem och det idag starkaste incitamen-
tet till att investera i förnybar elproduktion för elproducenter. Systemets syfte är att öka
andelen förnybar el i Sveriges energisystem på ett effektivt sätt och generera 25 TWh mer
förnybar el mellan 2002 och 2020. Sedan 1 januari 2012 anslöts även Norges energisystem
till elcertifikatsystemet, vilket är anledningen till att ytterligare 13,2 TWh från 2012 till
2020 ska produceras (Lublin and Nilsson, 2012). Sammanslagningen har lett till att fler
aktörer finns med på marknaden vilket ökar konkurrensen och får ner priserna på certi-
fikaten, något som gynnar slutkunden. Den förnybara elen produceras således där det är
mest ekonomiskt lönsamt vid varje tillfälle och kostnaderna för producenten är så låga som
möjligt.
Varje producerad MWh förnybar el ger ett elcertifikat till producenten. Denna säljs sedan
till elhandelsföretagen som är tvungna att köpa en viss mängd elcertifikat, baserat på hur
stor kvotplikt företaget har. Kvoten bestäms av hur stor företagets omsättning är av el-
försäljning samt hur stor Sveriges totala produktion av förnybar el är (Vattenfall, 2013c),
(Lublin and Nilsson, 2012). Att ha en bestämd mängd elcertifikat som elhandelsföretagen
måste köpa är ett sätt att styra efterfrågan på elcertifikaten och kvotplikten bör alltid vara
så pass hög att elproducenterna har ett incitament att investera i förnybar energi.
Avgiften för elcertifikaten räknas in i det pris som konsumenterna betalar för den slut-
giltiga elen och har under 2013 varierat mellan 2,50 öre per kWh och 3,38 öre per kWh
(Vattenfall, 2013b). Elcertifikatsystemet gynnar framför allt elproducenterna som upp-
muntras att öka sin andel förnybar el genom att de får en ytterligare inkomst från förny-
bar el relativt el producerad från fossila energikällor. De slutliga konsumenterna märker
av elcertifikatsystemet som ett tillägg i priset, motsvarande cirka 2 % av det totala elpriset.
Systemet med elcertifikat har gällt sedan 2003 och fram till 2011 har andelen förnybar
el i elcertifikatsystemet stigit från 5,2 % till 19,1 %. Detta bör hållas isär från den totala
mängden förnybar el producerad i Sverige, då elcertifikatsystemet endast gäller nypro-
44