Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Staben is a building in Uppsala Science Park owned by Vasakronan. During 2013, Staben was renovated and a new air conditioning system was installed. The main components of the air conditioning system are three circulation pumps which require electricity. It is desired by Vasakronan to supply this electric power in a way that is environmentally friendly. Therefore, the possibilities of operating the cooling system of Staben using solar power have been examined in this study.

To determine an appropriate size of the solar-cell facility, simulations and calculations were performed. The simulations were based on factors such as outside temperature, insolation and the electric power consumption of Staben. In addition to the simulation, an analysis of insolation and outside temperature was performed to validate the correlation between those two factors. The results of the simulations were validated through calculations and use of PVGIS, a computer program specialized in calculating electric production of solar cells.

According to the simulations an appropriate size of the solar-cell facility to operate the cooling system would be 3 kW rated power. This way, no electric power is sold to the grid. The investment of a 3 kW solar-cell facility will cost approximately 70 000 SEK, which results in a pay-back time between 10 and 15 years.

Uppsala Science Park ägs och förvaltas av fastighetsbolaget Vasakronan. 2013 renoverades kontorslokalen Staben och har sedan dess komfortkyla. Kylsystemet drivs idag med elkraft från elnätet, men i denna studie har möjligheten att driva systemet med solceller utretts eftersom detta ger Staben ett egenförsörjande och ett miljövänligt kylsystem. Även kostnad och återbetalningstid undersöktes för att ge en bild av hur rimligt det vore att driva komfortkylan med en solcellsanläggning.
För att undersöka hur stor märkeffekt som behövs för att täcka driftbehovet hos kylsystemet utfördes simuleringar. Simuleringarna baserades på utomhustemperatur, solinstrålning och Stabens elkraftförbrukning. Vidare undersöktes data för solinstrålning och utomhustemperatur för att kvantifiera ett samband dessa förmodades ha. Simuleringens resultat validerades med hjälp av beräkningar och PVGIS, ett program som räknar ut energiproduktionen från solcellsanläggningar.

Enligt simuleringarna behövde solcellsanläggningen ha en installerad effekt på 3 kW för att täcka kylsystemets elförbrukning på årsbasis. Eftersom kylsystemet även är i drift nattetid och solcellerna endast producerade elkraft dagtid fanns inga ekonomiskt lämpliga möjligheter att täcka kylssytemets effektbehov med enbart elkraft från solceller. Valideringsberäkningen baserad på PVGIS gav att den installerade effekten blev 3,8 kW.

Grundinvesteringen för solcellsanläggningen beräknades till 70 000 SEK för en 3 kW-anläggning. Med en sådan storlek på anläggningen uppstod inget överskott av elkraft, vilket innebär att all elkraft förbrukas i Staben. Återbetalningstiden blev mellan 10 och 15 år beroende på huruvida bidrag för solceller erhölls samt hur elpriset utvecklas i framtiden.