Solenergi i Grønland
Solenergi i Grønland
Solenergi i Grønland
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
<strong>Solenergi</strong> i <strong>Grønland</strong><br />
Solfangere<br />
Solceller<br />
Simon Furbo<br />
BYG.DTU<br />
Danmarks Tekniske Universitet<br />
Brovej – bygning 118<br />
2800 Kgs. Lyngby<br />
Tel.: 45 25 18 57, Fax: 45 93 17 55<br />
E-mail: sf@byg.dtu.dk
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Gennemsnitlig solstråling på Jordens overflade, W/m² (24 timer pr. dag)<br />
Årlig energi direkte fra solen: 8500 x Verdens årlige energiforbrug
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solstråling fra alle retninger
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Store variationer fra sommer til vinter
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Sisimiut, 67°N<br />
København, 56°N
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
København
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Sisimiut
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solstrålers vej gennem atmosfæren<br />
Antal<br />
luftmasser<br />
SUNLIGHT PASSAGE<br />
THROUGH ATMOSPHERE<br />
AIR M ASS<br />
20<br />
19<br />
18<br />
17<br />
16<br />
15<br />
14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
ALTITUDE OF THE SUN<br />
0 15 30 45 60 75 90<br />
Solhøjde, °<br />
ALTITUDE OF THE SUN, O
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Antal timer pr. år med forskellige solhøjder<br />
Timer/år<br />
Hours [h]<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
1-5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40 41-45 46-50 51-55 56-<br />
Solhøjde, °<br />
Solar altitude [°]<br />
Copenhagen<br />
København<br />
Sisimiut Sisimiut
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Årligt solindfald<br />
på vandret<br />
overflade<br />
[kWh/m²]<br />
0-800<br />
800-1000<br />
1000-1200<br />
1200-1400<br />
1400-1600<br />
Meget solstråling i <strong>Grønland</strong>!
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Typisk globalstråling: Total solstråling på vandret<br />
Uummannaq, 70°N: 888 kWh/m² år<br />
Sisimiut, 67°N: 830 kWh/m² år<br />
Nuuk, 64°N: 849 kWh/m² år<br />
København, 56°N: 1000 kWh/m² år
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solstråling på sydvendte overflader<br />
Refleksionskoefficient for terræn: 0,2<br />
Lokalitet Breddegrad Overfladehældning med størst årlig<br />
solstråling<br />
Miami, USA 26°N 25°<br />
Montreal, Canada 45°N 35°<br />
København, Danmark 56°N 40°<br />
Stockholm, Sverige 59°N 45°<br />
Sisimiut, <strong>Grønland</strong> 67°N 50°<br />
Resolute, Canada 75°N 55°
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
☺ Stor refleksion på grund af stor solfangerhældning
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Refleksion af solstråling<br />
Overflade Refleksionskoefficient<br />
sne ny<br />
gammel<br />
smeltende<br />
0,7 – 0,9<br />
0,6 – 0,8<br />
0,3 – 0,4<br />
is 0,4 – 0,5<br />
maling, lyse farver 0,5 – 0,7<br />
græs 0,2 – 0,3<br />
sand 0,1 – 0,4<br />
jord 0,1 – 0,4<br />
beton 0,1 – 0,3<br />
asfalt 0,1 – 0,2
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Stor refleksion fra sne!<br />
ASIAQ’s klimastation i Sisimiut<br />
Klimastation<br />
•<br />
Vindhastighed<br />
Temperatur og<br />
relativ fugtighed<br />
Vindretning<br />
Globalstråling<br />
Solarimeterhat<br />
Nedbør
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solarimeterhat<br />
Foreløbige resultater:<br />
reflektionskoefficient<br />
sne solhøjde 25-30<br />
1,00<br />
0,90<br />
0,80<br />
0,70<br />
0,60<br />
0,50<br />
0,40<br />
0,30<br />
0,20<br />
0,10<br />
0,00<br />
Globalstråling<br />
Jordreflekteret stråling<br />
-180,00 -150,00 -120,00 -90,00 -60,00 -30,00 0,00 30,00 60,00 90,00 120,00 150,00 180,00<br />
solazimut-fladeazimut<br />
Total stråling på lodrette flader<br />
syd<br />
vest<br />
nord<br />
øst
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Årlig solstråling på sydvendte overflader i Sisimiut<br />
kWh/(m 2 *year)<br />
kWh/m² år<br />
1300<br />
1200<br />
1100<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
YEARLY SOLAR RADIATION ON SOUTH<br />
FACING SURFACE IN SISIMIUT<br />
Refleksionskoefficient:<br />
ALBEDO:<br />
0 15 30 45 60 75 90<br />
TILT FROM HORIZONTAL, O<br />
Hældning fra vandret, °<br />
0.9<br />
0.5<br />
0.2<br />
0<br />
1300<br />
1200<br />
1100<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Solståling måned for måned på sydvendt flade, kWh/m² måned<br />
København: 40°, refleksionskoefficient: SOLAR RADIATION MONTH 0,2 BY MONTH<br />
Sisimiut: 60°, refleksionskoefficient: 0,9 oktober-april & 0,2 resten af året<br />
SOUTHFACING 40 O TILTED SURFACE IN COPENHAGEN, ALBEDO: 0.2<br />
SOUTHFACING 60 O TILTED SURFACE IN SISIMIUT, ALBEDO: 0.2 MAY-SEPTEMBER 0.9 OCTOBER-APRIL<br />
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Årlig solstråling<br />
Lokalitet Sisimiut<br />
<strong>Grønland</strong><br />
København<br />
Danmark<br />
Breddegrad 67°N 56°N<br />
Fladehældning med størst årlig solstråling 60° 40°<br />
Vandret overflade 830 kWh/m² 1000 kWh/m²<br />
Lodret sydvendt flade 1030 kWh/m² 880 kWh/m²<br />
Optimal hældende sydvendt flade 1140 kWh/m² 1180 kWh/m²<br />
Total trackende flade 1760 kWh/m² 1690 kWh/m²
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Forøget årlig solstråling på flade ved at lade fladen følge solen,<br />
sammenlignet med optimal hældende flade<br />
Lokalitet Breddegrad azimuthtracking totaltracking<br />
Miami, USA 26°N 21% 27%<br />
Montreal, Canada 45°N 27% 32%<br />
København, Danmark 56°N 32% 43%<br />
Stockholm, Sverige 59°N 44% 48%<br />
Sisimit, <strong>Grønland</strong> 67°N 49% 54%<br />
Resolute, Canada 75°N 62% 64%
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
o C<br />
Gennemsnitlig udelufttemperatur<br />
AVERAGE OUTSIDE TEMPERATURE<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
-15<br />
-20<br />
SISIMIUT, GREENLAND<br />
København<br />
COPENHAGEN, DENMARK<br />
Sisimiut<br />
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Stort varmebehov om sommeren<br />
Space heating demand [kWh]<br />
Space heating demand [kWh]<br />
7000<br />
6000<br />
5000<br />
4000<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
0<br />
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC<br />
7000<br />
6000<br />
København<br />
Q=16578 kWh/year<br />
Q=8475 kWh/year<br />
Q=3730 kWh/year<br />
Global radiation/10m²<br />
5000<br />
4000<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
Sisimiut<br />
Q=39479 kWh/year<br />
Q=21489 kWh/year<br />
Q=9605 kWh/year<br />
Global radiation/10m²<br />
0<br />
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Lav udelufttemperatur<br />
• Solvarmeanlæg<br />
☺ Forøget ydelse af solvarmeanlæg til kombineret<br />
rum- og brugsvandsopvarmning<br />
Reduceret solfangereffektivitet<br />
• Solcelleanlæg<br />
☺ Forøget effektivitet
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
<strong>Solenergi</strong> på nordlige breddegrader<br />
• Stor forskel mellem solståling sommer og vinter<br />
• Lave solhøjder<br />
• Stor optimal hældning for solfanger/solcelle<br />
• Solstråling fra alle retninger: Stor fordel ved tracking<br />
• Lave udelufttemperaturer<br />
• Stort varmebehov om sommeren
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solvarmeanlæg<br />
Solvarmeanlæg til brugsvandsopvarmning<br />
Kombisolvarmeanlæg<br />
Solvarmecentraler
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Væske ind<br />
Solfangerkasse<br />
Plan solfanger<br />
Absorber<br />
Isoleringsmateriale<br />
Glas<br />
Væske ud
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Naturens solfanger
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Vakuumrørsolfangere<br />
Single glass heat pipe<br />
solfanger<br />
All glass solfanger<br />
Inlet<br />
Manifold tube<br />
Glass tube Heat pipe Fin<br />
Outlet
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Vakuumrørsolfangere<br />
Mange forskellige markedsførte typer<br />
Vakuumrørsolfangere masseproduceres i Kina<br />
Massiv produktudvikling i Kina<br />
Fordele ved vakuumrørsolfangere i <strong>Grønland</strong> med lav udelufttemperatur og<br />
solstråling fra alle retninger:<br />
☺ Lille varmetab på grund af vakuumisolering<br />
☺ Høj effektivitet på grund af lille varmetab<br />
☺ Udnytter solstråling fra alle retninger på grund af cylinderform
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solvarmens grundprincip<br />
Solfanger<br />
Solar collector<br />
Mantle tank<br />
Kappebeholder<br />
Varmt Hot water vand<br />
Koldt Cold vand<br />
water<br />
Auxiliary energy<br />
supply<br />
Supplerende energi
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Små solvarmeanlæg til<br />
brugsvandsopvarmning
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Store solvarmeanlæg til<br />
brugsvandsopvarmning<br />
Højtydende solvarmeanlæg, Helsingør
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solfanger:<br />
Her produceres<br />
varme, når solen<br />
skinner<br />
Solfangerkreds:<br />
Her pumpes solfangervæsken<br />
- en frostvæske bestående af<br />
glykol og vand rundt<br />
Kombisolvarmeanlæg<br />
Varmtvandsbeholder:<br />
Her opvarmer<br />
solvarmen husets<br />
brugsvand<br />
Oliefyr:<br />
Her produceres varme til<br />
opvarmning af hus og<br />
brugsvand, når solvarme ikke<br />
rækker til<br />
Radiator:<br />
Her afgives<br />
solvarme til<br />
husets<br />
rumopvarmning
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Kombisolvarmeanlæg<br />
Tank i tank anlæg
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solfangerfelt<br />
Solvarmecentral<br />
anlægsudformning<br />
Fjernvarmeværk<br />
Forbrugere<br />
Forbrugere
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
SOLVARMECENTRAL
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
SOLVARMECENTRAL
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Denmark<br />
Solvarmecentral
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Sæsonvarmelager
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Sæsonvarmelager
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Erfaringer fra første<br />
demonstrationsanlæg i Sisimiut<br />
☺ Gode ydelser i perioder uden strømafbrud<br />
Driftstop efter perioder med strømafbrud og sol:<br />
Solfangervæske koger ud af solfangerkredsen!<br />
☺ En stor trykekspansionsbeholder i solfangerkredsen<br />
løser problemet
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solvarmeanlæg på <strong>Grønland</strong>s<br />
Planlægges opført i 2007<br />
Innovations Center<br />
Benyttes til opvarmning af bygningen og til opvarmning af fjernvarmenet<br />
Seriekobling af plane solfangere på facaden og vakuumrørsolfangere på tagryggen:<br />
De plane solfangere, som er effektive ved lave<br />
temperaturer, udnytter solstråling fra syd. De<br />
producerer varme om dagen<br />
Vakuumrørsolfangerne, der er effektive<br />
ved høje temperaturer, udnytter solstråling<br />
fra alle retninger. De producerer varme om<br />
dagen og i en del af natten
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solvarme - energibesparelser<br />
• Nettoydelse for solvarmeanlæg<br />
• Udnyttelse af varmelagerets varmetab<br />
• Effektivitet af supplerende energianlæg – før<br />
og efter installation af solvarmeanlæg<br />
• Sparet tomgangstab<br />
• Energiforbrug for solvarmeanlæg
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Traditionelle solvarmeanlæg<br />
ydelser og økonomi<br />
• Næsten samme ydelse af solvarmeanlæg til brugsvandsopvarmning i<br />
Sisimiut og i Danmark<br />
• Højere ydelse af solvarmeanlæg til kombineret rum- og<br />
brugsvandsopvarmning i Sisimiut end i Danmark<br />
• Lidt lavere ydelse af solfangere i solvarmecentraler i Sisimiut end i<br />
København<br />
Danmark:<br />
Simpel økonomisk tilbagebetalingstid: 5-15 år<br />
☺ Høje energipriser<br />
☺ Stort sparet tomgangstab<br />
<strong>Grønland</strong>:<br />
Simpel økonomisk tilbagebetalingstid: 15-40 år<br />
Lave energipriser<br />
Lille/intet sparet tomgangstab
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solvarme i <strong>Grønland</strong><br />
konklusion<br />
• Svært at få god økonomi for solvarmeanlæg<br />
så længe olieprisen er lav<br />
• Nye krav i bygningsregelement kan gøre<br />
solvarmeanlæg mere attraktive<br />
• Anlæg med vakuumrørsolfangere er lovende
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solcelleanlæg i <strong>Grønland</strong><br />
• Krystallinske siliciumsolceller. Effektivitet: 11-16%<br />
• Tyndfilmceller. Effektivitet: 5-10%<br />
• PEC, foto elektro kemiske solceller. Effektivitet: 0,8-5%<br />
☺ <strong>Grønland</strong> har flest solcelleanlæg pr. indbygger i Verden
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Solcelleanlæg - Tele Greenland A/S
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
<strong>Solenergi</strong>markedet<br />
Høj vækst i verdensmarkedet:<br />
• Solvarmeanlæg: 25% pr. år<br />
• Solcelleanlæg: 30% pr. år
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
<strong>Solenergi</strong> i <strong>Grønland</strong><br />
+ ÷<br />
Solvarmeanlæg<br />
Stort varmebehov i solrige perioder Få installatører med erfaring<br />
Lav kodtvandstemperatur<br />
Mulighed for sæsonvarmelagring i<br />
klippehuler og borehulslagre<br />
Stor solfangerhældning<br />
Solcelleanlæg<br />
Generelt begrænset erfaring<br />
Lave udelufttemperaturer<br />
Øde lokaliteter Dårlig økonomi for nettilsluttede anlæg<br />
Ekspertise og erfaring<br />
Lave udelufttemperaturer
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Tilbagebetalingstider<br />
Økonomisk<br />
tilbagebetalingstid<br />
år<br />
Simple payback time [Years]<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
Today<br />
Lokalitet: Sisimiut<br />
Breddegrad: 67°N<br />
Solar heating systems<br />
Photovoltaic<br />
Today<br />
0<br />
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5<br />
Non-renewable energy cost [DKK/kWh]<br />
Energipris fra traditionelt energisystem, kr/kWh<br />
Energimæssig tilbagebetalingstid: Solvarmeanlæg: 2-4 år<br />
Solcelleanlæg: 7 år
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Har solenergi en fremtid i <strong>Grønland</strong>?
BYG DTU<br />
Department of Civil Engineering<br />
Ja!<br />
Aktiviteter<br />
• Forskning<br />
– Klimadata fra grønlandske lokaliteter/ Referenceår<br />
– Solstrålingsmodeller for <strong>Grønland</strong><br />
– Refleksion fra sne<br />
– Optimale solenergianlæg (ydelse/pris)<br />
– Tekniske potentialer<br />
• Udvikling<br />
• Uddannelse<br />
– Ingeniører<br />
– Arkitekter<br />
– Installatører<br />
• Demonstrationsanlæg<br />
• Ændret energipolitik/reelle priser, energiafgifter, VE<br />
målsætning<br />
• Produktion og installation
Change language