Fakulteten för teknik och samhälle

i

Bild: Villa blåsippa, rapportens referenshus (Hem från Skanska, utan årtal)

Välisolerade ytterväggar eller solel?

Hur nybyggda småhus bäst klarar kommande energikrav

Thicker walls or solar power - consequences for singe family houses in Sweden

Examensarbete – Byggingenjör 180 hp

VT -16

Carl-Fredrik Klåvus

Aksel Osmanovski

Handledare: Simon Siggelsten

ii

Förord

Denna rapport är ett examensarbete om 15 högskolepoäng utfört på avdelningen Teknik och

Samhälle vid Malmö Högskola i samarbete med Skanska Teknik i Malmö. Vi vill tacka våra

handledare Björn Berggren och Simon Siggelsten. Ett särskilt tack till Johanna Nordström

som gav oss möjligheten att skriva vårt examensarbete på Skanska. Det har varit lärorikt.

Vi vill även tacka:

Stefan Ferrari, Elin Herrström, Tord Isaksson, Ulla Johansson, Andreas Nykvist, och alla som

fått oss att känna oss välkomna på Skanska.

Malmö, maj 2016.

Aksel och Carl-Fredrik

iii

Sammanfattning

Energikraven på nybyggnationer i Sverige har under lång tid blivit strängare och trenden

fortsätter. EU har beslutat att år 2021 ska all nybyggnation vara så kallade nära-

nollenergibyggnader. Ett sätt att minska en byggnads energianvändning är genom att bygga

mer isolerande väggar. Problemet är att bättre isolerade väggar är dyrare och de tar ofta upp

mer horisontell yta som annars hade varit golvyta för brukarna. Sedan BBR 16 tillåter

byggreglerna byggnader att ta tillvara på fritt flödande energi på tomten och använda den för

att minska den levererade energin, i den mån byggnaden kan tillgodogöra sig den. Ett

exempel på detta är solceller som kan ta tillvara på solens energi och omvandla den till

elektricitet. Elektricitet måste däremot användas i samma stund som den genereras om den

inte kan lagras i till exempel ett batteri.

Denna studie ämnar att ta reda på om det är tekniskt möjligt och ekonomiskt lönsamt att

nybyggda småhus förses med en solcellsanläggning och batteri, jämfört med att de byggs med

mer isolerande ytterväggar. I studien görs energisimuleringar på ett enplans-småhus som

teoretiskt placeras i tre av Boverkets klimatzoner. Väggarna som ställs mot varandra har U-

värdena 0,204 W/m2K respektive 0,123 W/m

2K. Uppvärmning med fjärrvärme och eldriven

frånluftsvärmepump testas. Energisimulering görs i datorprogrammen VIP Energy och Excel

då VIP inte kan simulera solceller och energilagring i batteri. På sadeltakets södra sida

simuleras 22 m2 solceller och överskott av energi lagras i ett fiktivt batteri. Denna lagrade

energi används när solen inte skiner.

Studien visar att i mellan- och södra Sverige (klimatzon III och IV) är det möjligt att med

hjälp av solceller och batteri komma ner i samma specifika energianvändning som med den

tjockare väggen. I den norra klimatzonen I blir transmissionsförlusterna genom den tunna

väggen för stora. I norr är det i alla testade fall mer lämpligt att bygga en mer isolerande vägg.

När ett hus värms upp av fjärrvärme kan enbart fastighetselen minskas med hjälp av

solcellerna, inte själva uppvärmningen. I ett eluppvärmt hus kan även värmepumpen drivas

med energin som solcellerna tillför. Batteriet har stor betydelse för behovsmatchningen. I

fjärrvärmefallet där bara fastighetselen drivs av solcellerna kan behovsmatchningen nå 84 %.

I elvärmefallet som har högre belastning kan behovsmatchningen nå 34 %. Fler solceller och

batterier kan öka behovsmatchningen ytterligare. Att använda ett batteri är nödvändigt för att

klara energikraven.

I studien antas att byggnadens yttermått är låsta och att mer isolerande väggar måste byggas

inåt. Den ekonomiska analysen visar att det kostar mer att bygga en solcellsanläggning än att

bygga mer isolerande väggar, men om byggnadsarean är begränsad och tjockare väggar måste

bygga inåt förlorar referenshuset över 7 m2 boarea. Denna förlorade boarea är värd mycket

pengar. Med den i åtanke blir det lönsamt att bygga en tunnare vägg i stora delar av Sverige

trots den dyra solcellsanläggningen. Det är däremot inte tekniskt möjligt överallt men studien

visar att mellan- och södra Sverige är det möjligt.

Nyckelord: specifik energianvändning, solcell, nära-nollenergibyggnad, batteri.

iv

Abstract

This study aims to find out if it is technically possible and economically profitable to equip

newly built one-family houses with roof-mounted solar cells and a battery, rather than

construct them with more insulating exterior walls. The study made energy simulations on a

single story house theoretically placed in three parts of Sweden. District heating and electric

heating are tested. Energy simulations are made in the computer programs VIP Energy and

Excel. On the house’s gable roof 22 m2 of solar panels are simulated and excess energy is

stored in a battery to be used when needed.

The study shows that in middle and south of Sweden it is possible that with the help of solar

panels and a battery reach the same specific energy usage as the more insulated wall. In

Sweden’s northern climate zone, the transmission-losses through the thin wall are too large.

All tested cases reach the conclusion that it is more appropriate to build more insulating walls

in the northern climate zone. When a house is heated by district heating, only property-

electricity can be reduced by the electricity from the solar panels, not the actual heating. In an

electrically heated house the heat pump can also be powered, in part, by solar power. The

battery is of great importance for the needs matching and reaching energy requirements.

The economic analysis shows that it costs more to install solar cells and a battery than build

more insulating walls. Assuming the building area is restricted and thicker walls must be built

inwards, the reference house loses 7.35 m2 of floor area with thicker walls and floor area is

precious. With this considered, it is more profitable to build a thinner wall despite the

expensive solar cell plant, where it is technically possible.

Keywords: energy requirements, solar cell, near zero energy building, battery.

v

Innehållsförteckning

Förord ............................................................................................................................... ii

Sammanfattning ............................................................................................................. iii

Innehållsförteckning ....................................................................................................... v

Terminologi .................................................................................................................... vii

1 Inledning ...................................................................................................................... 1

1.1 Bakgrund ............................................................................................................. 1 1.2 Syfte .................................................................................................................... 2

1.3 Avgränsningar ..................................................................................................... 2 1.4 Metod och genomförande ................................................................................... 3

2 Teori ............................................................................................................................. 5

2.1 Energianvändning ............................................................................................... 5 2.2 Lagkrav/Energikrav ............................................................................................ 5

2.2.1 Gällande krav enligt BBR 22 ..................................................................... 6

2.2.2 Boverkets förslag till svensk tillämpning av nära-nollenergibyggnader ... 6 2.2.3 Skillnad mellan levererad energi och levererad (köpt) energi ................... 7

2.3 Solinstrålning ...................................................................................................... 7 2.4 Solceller .............................................................................................................. 8 2.5 Batteri .................................................................................................................. 8

2.6 Fjärrvärme kontra elvärmepump ......................................................................... 9 2.7 Ekonomi .............................................................................................................. 9

2.7.1 Kvadratmeterpriser i olika delar av Sverige ............................................ 10

3 Tidigare studier ........................................................................................................ 11

3.1.1 Incitament för solenergi i flerbostadshus (2015) ..................................... 11 3.1.2 Solenergi – Är det lämpligt för det enskilda lantbruksföretaget att investera i

solenergi? (2015) ........................................................................................................ 11 3.1.3 Utformning av energieffektiva bostäder – Kostnadsjämförelser med hänsyn

till systemlösning, hustyp och klimat (2005) ............................................................. 11

3.1.4 En jämförelse och livscykelskostnadsanalys av olika ytterväggstyper (2011)

11

3.2 Sammanställning av tidigare undersökningar ................................................... 12

4 Objektbeskrivning .................................................................................................... 13

4.1 Byggdelar .......................................................................................................... 14

4.1.1 V1 - Väggstyp 1 ....................................................................................... 14 4.1.2 V2 – Väggtyp 2 ........................................................................................ 15 4.1.3 Väggar, sammanställning ........................................................................ 15 4.1.4 Köldbryggor ............................................................................................. 16

4.2 Solceller ............................................................................................................ 16

4.3 Batteri ................................................................................................................ 17 4.4 Återvinning av värmen i frånluften ................................................................... 17 4.5 Övriga byggdelar ............................................................................................... 18 4.6 Ventilation och inneklimat. ............................................................................... 18 4.7 Klimatdata ......................................................................................................... 19

vi

4.8 Energiuträkningar och beräkningsmodeller ...................................................... 19

4.8.1 Batteri och solceller i Excel ..................................................................... 20 4.9 Investeringskalkyl ............................................................................................. 21

4.9.1 Kalkylränta .............................................................................................. 21

4.9.2 Livslängder .............................................................................................. 21

5 Resultat ...................................................................................................................... 22

5.1 Fjärrvärmefall .................................................................................................... 22 5.1.1 Klimatzon IV ........................................................................................... 23 5.1.2 Klimatzon III ........................................................................................... 24 5.1.3 Klimatzon I .............................................................................................. 25

5.2 Elvärmefall ........................................................................................................ 26

5.2.1 Klimatzon IV ........................................................................................... 27 5.2.2 Klimatzon III ........................................................................................... 28 5.2.3 Klimatzon I .............................................................................................. 29

5.3 Investeringskalkyl och försäljningspris ............................................................ 30 5.3.1 Skillnad i försäljningspris i olika delar av landet .................................... 30 5.3.2 Kostnader och skillnader för V1 och V2 ................................................. 31

5.4 Känslighetsanalys .............................................................................................. 33

6 Analys och diskussion ............................................................................................... 34

6.1 Flödesschema .................................................................................................... 36

7 Slutsatser ................................................................................................................... 37

7.1 Fortsatta studier ................................................................................................. 38

Referenser ...................................................................................................................... 39

Bilaga 1 ............................................................................................................................. 1

Bilaga 2 ............................................................................................................................. 4

Bilaga 3 ............................................................................................................................. 5

Bilaga 4 ............................................................................................................................. 6

vii

Terminologi

Atemp – Arean av all uppvärmd yta i en byggnad.

Behovsmatchning – Till vilken grad produktionen av solelektricitet täcker fastighetselbehovet

för fjärrvärmefallet, respektive uppvärmningsbehovet i elvärmefallet. Räknas ut genom:

Byggnadens energianvändning – Den energi som levereras till en byggnad.

Byggnadens specifika energianvändning – Byggnadens energianvändning delat med den

uppvärmda arean.

BOA – Boarea

BYA – Se byggnadsarea.

Byggnadsarea – Den area som en byggnad upptar på marken.

Driftskostnad – Byggnadens kostnader för varor och tjänster för att vidmakthålla användandet

av byggnaden.

Elvärme – Uppvärmningssätt med elektrisk energi. Exempelvis genom olika typer av

värmepumpar, direktverkande el, elektrisk varmvattenberedare med mera.

Fastighetsel – El som används för att driva pumpar, fläktar, motorer samt belysning i

allmänna utrymmen med mera.

FTX – Från- och tilluftsventilation med värmeväxlare.

Grundinvestering – Byggnadens alla kostnader från projektering till att byggnaden tas i bruk.

Hushållsenergi – Den energi, oftast el, som används för hushållsändamål. Exempel är

tvättmaskin, diskmaskin, belysning och TV.

Kalkylränta – Avkastningskrav på investeringar som bestäms genom analys och används som

ett mått på en organisations avkastningskrav.

Klimatzon – I byggreglerna delas Sverige upp i fyra klimatzoner där kraven på

energianvändning är hårdare ju längre söderut byggnaden befinner sig.

kWp – Kilowattpeak. Toppeffekten som en solcell kan producera under standardiserade

förhållanden.

LCC – Life Cycle Cost. Livscykelkostnad. Kostnader som är knutna till en produkt under dess

hela livscykel.

viii

Levererad energi – Den energi som levereras till byggnadens tekniska system för

uppvärmning komfortkyla, tappvarmvatten och för byggnadens fastighetsdrift, inklusive den

fritt flödande energin som tas till vara på plats.

Levererad (köpt) energi – Den energi som levereras till byggnadens tekniska system för

uppvärmning komfortkyla, tappvarmvatten och för byggnadens fastighetsdrift, exklusive den

fritt flödande energin som tas till vara på plats.

Livslängd – Teknisk livslängd för byggnadsdelar med bibehållen funktion.

Nära-nollenergihus (NNE) – Byggnad med mycket hög energiprestanda.

Primärenergi – Energi från förnybara och icke-förnybara energikällor som inte genomgått

någon omvandling.

Real kalkylränta – Kalkylräntan utöver inflationen, riskpålägg och administrationspålägg

SCB – Statistiska Centralbyrån

SEK– Svenska kronor

Sveby – Standardisera och verifiera energiprestanda i byggnader. Branschstandard för energi i

byggnader, finansieras av energimyndigheten.

Underhåll – Åtgärder för att vidmakthålla funktionen hos en fastighet.

V1 – Väggtyp 1. Används i rapporten som förkortning för väggtypen. Ibland används

förkortningen synonymt med fall 1 – den tunna väggen, solceller och batteri.

V2 – Väggtyp 2. Används i rapporten som förkortning för väggtypen. Ibland används

förkortningen synonymt med fall 2 – den tjocka väggen.

1

1 Inledning

1.1 Bakgrund

EU och svenska staten vill med lagstiftning kring energikrav driva på den tekniska

utvecklingen som på sikt ska minska byggnadsbeståndets energianvändning (Boverket, 2015)

för att på så vis minska klimatbelastningen.

EU kräver att all nybyggnation från och med 2021 inom EU ska kunna klassas som nära-

nollenergibyggnader (EUR-lex, 2010). Dessa är byggnationer med mycket hög

energiprestanda. Vilka minimikrav som ska gälla för att en NNE-byggnad är nationella och

inte bestämda än i Sverige. Förslaget är att, som i tidigare byggregler använda systemgränsen

levererad (köpt) energi, som har enheten kWh/m2,och att energiprestandan inte ska få

överstiga 80 kWh/m2 Stockholm. I dagsläget är gränsen 90 kWh/m

2 där för småhus med

annan uppvärmning än el.

För att ta hänsyn till primärenergi används faktorn 2,5 på el som används för uppvärmning av

byggnaden och varmvattnet samt för komfortkylan istället för att som i dagsläget ha en lägre

systemgräns för eluppvärmda byggnader. Genom att ta hänsyn till primärenergi kommer man

närmare den faktiska miljöpåverkan än att inte göra det.

Boverket föreslår att energiprestandan ska mätas efter levererad (köpt)energi alltså hur

mycket energi som byggnaden köper från el-, eller fjärrvärmenätet för att försörja dess

tekniska system för uppvärmning, med mera (Boverket, 2015). Det innebär att om byggnaden

kan omvandla energi på plats, exempelvis med solceller, och använda den energin för att

driva och värma byggnaden, behöver inte lika mycket energi levereras till byggnaden utifrån.

Att producera energi i, på, eller i närheten av byggnaden blir ett sätt att klara energikravet.

Energikraven är hårda, och utan att ta tillvara på energi på plats måste klimatskärmen vara

mycket välisolerat. Ur byggherrens synvinkel finns det fördelar med en tunnare klimatskärm

framför ett tjockare. Det är billigare att bygga då det går åt mindre material och arbetskraft

och om byggnadens area är begränsad av detaljplanering (PBL, 2010:900) kan ytterväggarna

bara byggas inåt, vilket ger mindre värdefull boyta.

Priserna för att investera i alternativa energikällor så som solceller har minskat betydligt på

senare år (Von Schultz, 2015) vilket kan göra solcellstekniken konkurrenskraftig mot mer

isolerande väggar även ur den ekonomiska aspekten och inte för att klara energikraven.

Elektrisk energi måste utnyttjas i ögonblicket den frigörs, men solceller ger bara energi när

solen skiner på dem. När solen skiner måste överskottet säljas och detta får inte tillgodoräknas

mot den specifika energianvändningen (Boverket, 2012). Vid underskott av solenergi måste

fastigheten köpa, och det köpta räknas in i den specifika energianvändningen. Med hjälp av

ett batteri kan behovsmatchningen höjas och mer energi kan utnyttjas för att minska den

levererade (köpta) energin.

2

1.2 Syfte

Studien avser att undersöka om det är tekniskt möjligt och ekonomiskt lönsamt att använda

solceller och batterier för att klara Boverkets energikrav för NNE-byggnader snarare än att

öka ytterväggars isolering. Studien avser också att ta reda på om resultaten skiljer sig i olika

delar av landet.

Studien ämnar pröva ett annat sätt, än det traditionella, att klara energikrav. Om det nya sättet

visar sig vara bättre i vissa fall kan ekonomiska resurser sparas där det tillämpas. Studien är

uppdelad i följande frågeställningar:

Är det lämpligast att, med avseende på ekonomi och praktik, bygga mer välisolerade

väggar eller att förse huset med solceller och batterier för att underskrida en viss

levererad energi per kvadratmeter och år?

Är samma lösning giltig i hela Sverige, eller varierar det i de olika klimatzonerna och

i så fall hur?

I vilket fall erhålls lägst kostnader ur ett 30-årigt LCC-perspektiv: med solceller och

batterier eller väl isolerande väggar?

Hur påverkas resultaten om huset värms upp av värmepump eller fjärrvärme?

1.3 Avgränsningar

Arbetet avgränsar sig till att studera ett enplans småhus i som antas vara i projekteringsstadiet.

Byggnadens yttermått antas vara låsta och mer isolerande ytterväggar måste bygga inåt.

Byggnaden antas ej använda komfortkyla. Överskottsvärme under sommarmånaderna vädras

bort.

Huset antas värmas upp med vattenburen golvvärme. I elvärmefallet värms värmevattnet med

en frånluftsvärmepump som får tillsatsvärme från en direktverkande elpatron när effekten från

kondensorn inte räcker till. I fjärrvärmefallet värms värmevattnet av en fjärrvärmeväxlare och

frånluften värmer tilluften i ett FTX-aggregat.

Studiens huvudsakliga syfte är att undersöka om solceller och batterier kan vara ett alternativ

till tjocka väggar för att nå samma låga energianvändning. Därav fokuseras

kostnadsberäkningar på bygg- och underhållskostnad snarare än energikostnad. Även om alla

testade fall inte når samma energianvändning i jämförelserna exkluderas energikostnader på

grund av sin låga påverkan. Alternativet vore att ha fler väggkombinationer, men med fler

kombinationer vore studien svårare att överblicka och det hade inte hunnits med under

studiens begränsade skrivtid.

I den ekonomiska analysen undersöks inte eventuella besparingar av köpt hushållsel och

försäljningsintäkter från solcellernas elproduktion. För att kunna utnyttja primärenergifaktorn

maximalt i värmepumpsfallet, genom att dela upp solenergin så den i första hand försörjer

värmepumpen och inte fastighetselen, kan en mer komplicerad anläggning behövas.

Möjligtvis behövs två växelriktare, men studien antar att det går med en konventionell

koppling av solcells- och batterianläggningen.

3

1.4 Metod och genomförande

Studien görs i formen fallstudie. Den delas upp i två övergripande fall uppdelat av

uppvärmningssätt - fjärrvärme och eluppvärmning. Lagkraven och förutsättningarna för att ta

tillvara på solenergin skiljer sig stort mellan de två uppvärmningssätten och därför studeras de

separat.

Småhuset, som används som referens, är ett enplanshus. Denna hustyp har mindre boarea i

förhållande till klimatskärmens area jämfört med ett flerplanshus. Eftersom lagkraven reglerar

energiåtgång per uppvärmd golvarea får ett enplanshus med sina relativt större

transmissionsförluster därmed det svårare att klara de lagstadgade energikraven. Huset

simuleras i Malmö, Stockholm och Luleå.

I fallstudien ställs två ytterväggsalternativ mot varandra. I det ena används tjocka ytterväggar

med ett lågt U-värde och i det andra alternativet används en tunnare vägg som får hjälp av

solceller på husets tak att sänka den specifika energianvändningen. Antal solceller och

väggarnas tjocklek bestäms så att de två jämförda fallen får samma specifika

energianvändning när huset placeras i Malmö med fjärrvärme. Med samma energianvändning

i två jämförda fall behöver inte en Life Cycle Costing (LCC) ta hänsyn till energipriser och

deras variationer, förutsatt att det är samma typ av energi man använder.

Simuleringar utförs i datorprogrammen VIP-Energy och Microsoft Excel med timvisa värden.

VIP-Energy är ett energiberäkningsprogram lämpat för energiberäkningar av småhus, men

kan inte simulera solceller eller batterier, därför simuleras småhuset i VIP-Energy först och

relevant data exporteras till Excel. Solinstrålningen per m2 fås genom att använda VIP:s

funktion för solvärme. En teoretisk solfångare med storleken 1 m2 och 100 % verkningsgrad i

VIP ger timvärden för solinstrålning. Värdena för solinstrålning exporteras också till Excel. I

Excel skrivs ett program, där bland annat solcellers verkningsgrad och area kan varieras

Programmet är till för att simulera hur mycket av solenergin som kan tillgodoräknas mot den

specifika energianvändningen. Varje testat falls energiprestanda jämförs med NNE-krav och

BBR 22. Totalt simuleras tolv fall som ställs emot varandra två och två och leder till sex

slutsatser.

Avsikten med denna studie är att bedöma lönsamheten för de två olika byggnadalternativen

och finna vilket som är mest lönsamt, med hänsyn tagen till byggdelarnas olika livslängder.

Payoffmetoden är en metod som används främst för att belysa risker med en längre

återbetalningstid, den bedöms vara osäker då den inte tar hänsyn till åtgärdernas besparing

efter återbetalningstiden (Upphandlingsmyndigheten, 2015). LCC, Life Cycle Cost är en

annan metod, den ger ett mer rättvist resultat eftersom man beräknar den totala kostnaden för

resurserna och att man kan genomföra en optimering av nyinvesteringarna. Med

kostnadseffektivitet, i denna studie, avses försäljningspris minus investerings och

nyinvesteringskostnader under 30 år. LCP, Life Cycle Profit är en vidareutveckling av LCC.

Att beräkna lönsamheten med LCP för de olika byggnadsdelarna med olika livslängder för att

få den mest kostnadseffektiva lösningen med en LCP-analys är komplicerat och inte

nödvändigt. LCP fokuserar på den intäktspåverkan som sker i samband vid mindre och större

förluster genom olika störningar som inträffar.

4

Materialpriser och arbetskostnader är hämtade från leverantörer och personlig kontakt enligt

följande tabell nedan,

Materialpris

för

Hämtad från Arbetskostnad

för

Hämtad från

Yttervägg (Wikells, 2014) Yttervägg (Wikells, 2014)

Solceller Skanska Teknik Sverige

AB (Åkerlund, 2016)

Solceller Skanska Teknik Sverige AB

(Åkerlund, 2016)

Batteri och

växelriktare

(Wholesolar, 2016) Batteri och

växelriktare

Skanska Teknik Sverige AB

(Nyqvist, 2016)

Tabell 1.1

Känslighetsanalys genomförs för att bedöma osäkerheten angående framtida kostnader där

analysen utgör en lönsamhetsbedömning. Resultatet från LCC-kalkylen tar hänsyn till

förändringar som kan uppstå av den reella kalkylräntan.

5

2 Teori

2.1 Energianvändning

En uppvärmd byggnad förlorar

värmeenergi genom transmission,

ventilation, luftläckage och

spillvatten. Värmeenergi tillförs

genom aktiviteter i hushållet,

solinstrålning och byggnadens

värmesystem.

Transmissionsförluster kan minskas

genom en mer isolerande

klimatskärm, det bör också vara tätt

för att minimera luftläckage.

Ventilation kan göras effektiv, men

måste vara tillräckligt stor för att

inomhusklimatet inte ska ge brukarna

besvär. Vädring och spillvatten är

svårare att minska då de är

brukarberoende.

2.2 Lagkrav/Energikrav

Boverkets systemgräns för en

nybyggnads tillåtna

energianvändning kallas specifik

energianvändning och förkortas Espec.

Den regleras per kvadratmeter

uppvärmd area. Den specifika

energianvändningen är inte hur

mycket byggnaden använder totalt,

hushållsenergi/verksamhetsenergi

inräknas inte. Espec är den energin

som går till uppvärmnings- och

kylanläggningar, uppvärmning av

varmvatten samt fastighetsenergi. I

fastighetsenergin räknas den energin som går till bland annat hissar och ytterbelysning.

Senast 2021 ska all nybyggnation vara klassad som så kallad nära-nollenergibyggnader

(EUR-lex, 2010), se kapitel 2.2.3.

Sverige är ett avlångt land med olika klimatförutsättningar. Det vore orimligt att all

nybyggnation skulle ha samma specifika energianvändning då det är så mycket kallare i norr.

Därför är Sverige uppdelat i fyra klimatzoner med olika stränghet på lagkraven, se bild 2.1.

Bild 2.1 – Klimatzoner (Isover, 2015)

6

2.2.1 Gällande krav enligt BBR 22

BBR 22 trädde i kraft från mars 2015 och från mars 2016 slutar BBR 21 att gälla. I BBR 22

introduceras en fjärde klimatzon där de södra landskapen ingår. Olika krav på byggnaders

specifika energianvändning ställs beroende på om byggnaden värms upp med el eller annan

energikälla, exempelvis fjärrvärme. En eluppvärmd byggnad är en som har mer än 10 W/m2

installerad effekt för eluppvärmning. BBR 22 tillåter att byggnaden tillgodoräknar sig energi

från solceller enligt nedan:

”Byggnaders specifika energianvändning får reduceras med energin från

solceller eller solfångare placerade på huvudbyggnad, uthus eller

byggnadens tomt, i den omfattning byggnaden kan tillgodogöra sig

energin” – BBR 22, kap. 9 Energihushållning

BBR 22 ställer olika energikrav beroende om byggnaden värms upp av el eller annan

värmekälla, som fjärrvärme, enligt tabell 2.1.

Tabell 2.2.1 – Energikrav i BBR 22

BBR 22 - krav Klimatzoner

I II III IV

Eluppvärmda

[kWh/m2år]

95 75 55 50

Annat

uppvärmningssätt

[kWh/m2år]

130 110 90 80

2.2.2 Boverkets förslag till svensk tillämpning av nära-nollenergibyggnader

Vad en nära noll-energibyggnad är definieras i artikel 2(2) i Energiprestandadirektivet (EUR-

lex, 2010) som en byggnad med mycket hög energiprestanda där den tillförda energin

kommer från, i huvudsak, förnyelsebara energikällor. Energikällorna kan finnas på plats eller

i närheten.

I förslaget till framtida energikrav är det samma krav oavsett byggnadens uppvärmningssätt.

Däremot straffas eluppvärmda byggnader med en viktningsfaktor på 2,5 på elektriciteten som

används för uppvärmning enligt formel på nästa sida.

7

Formel 2.1 – Förslag på uträkning av specifik energianvändning i framtida energikrav

Där:

Eel,upp = Elenergi till uppvärmning [kWh/år]

Eel,vv = Elenergi till varmvatten [kWh/år]

Eel,kyl = Elenergi till komfortkyla [kWh/år]

Eel,fast = Fastighetsel [kWh/år]

Eupp = Annan energi än el till uppvärmning [kWh/år]

Evv = Annan energi än el till varmvatten [kWh/år]

Ekyla = Annan energi än el till uppvärmning [kWh/år]

Atemp = Area med temperatur över 10°C [m2]

Fastighetselen behöver ingen

viktningsfaktor eftersom fastighetsel

inte går till uppvärmning, men ändå

räknas in i den specifika

energianvändningen.

Vad Espec ska sättas till är inte

bestämt, men förslaget säger 80

kWh/år och m2 i Stockholm.

2.2.3 Skillnad mellan levererad energi och levererad (köpt) energi

Levererad energi är den energi som

tillförs byggnaden för drift med

avseende på uppvärmning,

nerkylning, varmvatten och

fastighetsel.

Definitionen levererad (köpt) energi

är samma som levererad energi men

utvidgad till att byggnaden får

tillgodoräkna sig fritt flödande energi

på plats, eller i närheten av

byggnaden. Fritt flödande energi

kommer från exempelvis solen,

vinden, marken, luften eller vatten.

2.3 Solinstrålning

Bild 2.2 visar solinstrålningens

energi per kvadratmeter under ett år

som träffar Sverige. Solenergin

Bild 2.2 SMHI (2009) Globalstrålning under ett år

8

varierar mellan 1100 och 700 kWh/m2 där södra Sverige generellt träffas av mer solenergi.

Detta påverkar hur mycket energi som solceller ger och solceller är mer effektiva i Malmö

och Stockholm än i Luleå. I de tre städerna är den årsvisa globalinstrålningen 1025, 975

respektive 875 kWh/m2.

Sverige ligger långt norr ut på jordklotet och det gör att solen skiner ifrån söder, snarare än

rakt uppifrån. Därför är det fördelaktigt att rikta solceller mot söder och gärna med en 45°

vinkel så att ytan mot solens strålning blir så stor som möjlig. En vinklad panel gör att

solinstrålningen mot den kan bli 25 % högre än instrålningen mot en horisontellt liggande

panel (Andrén, 2007). I Tabell 2.2 visas att panelernas lutning inte spelar så stor roll i spannet

30°-65°.

Tabell 2.2 – Andrén (2007)

Riktning Lutning

15° 30° 45° 65°

S 0,91 0,99 1,00 0,96

SV, SO 0,87 0,92 0,93 0,89

V, O 0,79 0,78 0,75 0,69

2.4 Solceller

En solcell är en anordning som omvandlar ljus till elektricitet utan att ha rörliga delar och utan

att något material förbrukas. Elen som produceras är likström, den omvandlas till växelström

med hjälp av en växelriktare (Solelprogrammet, 2016).

Det är vanligt att solceller placeras på byggnadens tak och fasad, den optimala placeringen är

mot söder. Solceller tillverkas av olika material, kisel är vanligast. Solcellernas pris varierar

beroende på kvalitet, verkningsgrad och tillverkare (Greenmatch, 2015). Den vanligaste

solcellstypen som används i Sverige är av typen kristallin med en verkningsgrad på 13-17 %.

En annan typ av solcell som används är tunnfilmscellen med en verkningsgrad på 5-12 %

(Solelprogrammet, 2016). Livslängden för solceller ligger på minst 20-30 år med en

kvarvarande effekt på 90 procent efter 20 år och 80 procent av den ursprungliga efter 25 år

(Svensksolenergi, 2016). Solceller genererar momentant upp till 150 W eleffekt per m2.

2.5 Batteri

För att hitta en balans mellan produktion och användande av solel så behövs det möjlighet till

energilagring. Med hjälp av energilagring begränsar man över- och underproduktion.

Det finns olika typer av energilagring för egenproducerad el på marknaden. Den batteritypen

som är mest lämpad för detta är litiumbatterier. Litiumbatterier har hög energitäthet, hög

effekttäthet, hög verkningsgrad och tål många urladdningar (Chen et al, 2009). Nackdelen är

att de är väldigt dyra. En annan slags batteri som lämpar sig är blybatteri den har relativ låg

9

kostnad och pålitlig, nackdelen med blybatteri är att den kräver underhåll, känslig för låga

temperaturer och kort livslängd (Dahlqvist, Karlsson, 2014). .

Växelriktare används vanligtvis i solcellssystem. Den gör om likspänning från solcellerna till

växelspänning. Det är viktigt att välja en växelriktare med bra kvalitet och hög verkningsgrad

(Swedensol, utan årtal).

2.6 Fjärrvärme kontra elvärmepump

Ett hus som får sin uppvärmning genom fjärrvärme kan inte tillgodoräkna sig energin från

solceller för uppvärmning eftersom fjärrvärmen inte värms upp på plats av solelektriciteten.

Däremot kan huset använda solenergin för att driva pumpar och ventilationsfläktar (Boverket,

2012). Dessa ingår i fastighetsenergin.

Ett hus som är eluppvärmt kan utnyttja energin från solcellerna för att driva pumpar och

fläktar, men också för att driva frånluftsvärmepump och direktverkande elradiatorer.

Ur miljösynpunkt diskuteras vilket alternativ som är bäst av fjärrvärme och elvärme (Svensk

Energi & Svensk Fjärrvärme, 2010). Fjärrvärmens fördelar är att bland andra att den är enkel

att framställa och kan ta tillvara spillvärme från industri eller elproduktion. Elektriciet har

förluster vid framställning, men kan genom effektiva värmepumpar få ut mer energi än vad

som stoppas in från elnätet. Den här studien tar inte hänsyn till vad som är bäst för miljön

utan presenterar resultaten för varje uppvärmngssätt separat.

2.7 Ekonomi

För att få fram ett beslutsunderlag för investering när det gäller framtida kostnader är en

investeringskalkyl en bra metod. Den visar vilka ekonomiska konsekvenser som kommer att

uppstå på lång sikt (Upphandlingsmyndigheten, 2015). Tillfällen som investeringskalkylen

kan vara av intresse är när man vill ha en så låg investeringskostnad som möjligt för att sedan

kunna bygga och sälja med vinst.

Livscykelkostnaden (LCC) för en produkt innebär att man bestämmer kostnaderna över hela

dess livslängd. Det som tas med i livscykelkostnaden är investering, nyinvestering och reell

kalkylränta för nuvärdesberäkning. Med hjälp av dom här parametrarna kan man ställa upp

följande beräkningsformel enligt formel 2.2.

Capex

R

CLCC

n

tt

rn

0 1 (2.2)

LCC = Livscykelkostnad under n år

n = Kalkylperiod

R = Reell kalkylränta

Cr = Årliga kostnader

Capex = Investering

10

Payoff-metoden innebär att man räknar hur lång tid det tar för en investering att betala sig

själv. Den används främst för att belysa risker med en längre återbetalningstid

(Upphandlingsmyndigheten, 2015). För att göra det möjligt att räkna fram återbetalningstiden

behöver man kostnaden för investeringen och besparingen enligt formel 2.3.

(2.3)

2.7.1 Kvadratmeterpriser i olika delar av Sverige

Tabell 2.3 nedan redovisar genomsnittliga försäljningspriser per kvadratmeter under mars

månad 2016 av villor, uppdelat på hela riket samt på de tre storstadsregionerna Malmö,

Göteborg och Stockholm (Mäklarstatistik, 2016).

Tabell 2.3 – Kvadratmeterpriser i olika delar av Sverige (Mäklarstatistik, 2016)

Plats Genomsnittligt

försäljningspris [kr/m2]

Riket 23 188

Stor-Stockholm 41 890

Stor-Göteborg 34 685

Stor-Malmö 24 558

Ej storstad 16 368

Många faktorer påverkar ett hus försäljningspris förutom läge och boarea. Charm och

planlösning spelar in, men de går inte att mäta kvantitativt. För att få kvanitativa resultat

varieras bara boarean och läget.

11

3 Tidigare studier

Här tas upp resultat från andra examensarbeten som är av betydelse för denna studie.

3.1.1 Incitament för solenergi i flerbostadshus (2015)

En fallstudie av Nashed & Olin visar om det är lönsamt eller inte för en fastighetsägare att

montera en liten solcellsanläggning (70 m2 och 300 000 kr) på taket av ett flerbostadshus.

Resultatet är att i bästa fall ger investeringen en avkastning på 140 000 kr på 30 år. Den mest

troliga avkastningen är 10 -15 000 kr på 25 år. (Nashed, Olin 2015)

3.1.2 Solenergi – Är det lämpligt för det enskilda lantbruksföretaget att investera i solenergi? (2015)

En fallstudie görs av Andersson & Hemmesåker med en tänkt solcellsanläggning som

placeras på flera platser i Sverige. Författarna vill underlätta beslutsprocessen för

lantbruksföretag vid investering i solceller. Kommer fram till att anläggningar på sydligare

breddgrader ger bättre lönsamhet än de på nordliga. I vissa fall var det lönsamt med solceller

och på andra innebar det förlust. Priset vid försäljning av överskottsel och eventuella

investeringsbidrag är avgörande för om det är lönsamt eller inte (Andersson, Hemmesåker,

2015).

3.1.3 Utformning av energieffektiva bostäder – Kostnadsjämförelser med hänsyn till systemlösning, hustyp och klimat (2005)

Tre hustyper byggda med nuvarande byggnadsteknik jämför, av Sundqvist & Allansson, med

sina motsvarigheter i vilka energieffektiviserande åtgärder införts både enskilt och i

kombination. För småhus lämpar sig satsningar på bättre isolering och solvärmesystem i form

av solfångare. Solceller studeras inte. Livscykelkostnaden skiljer sig mellan södra och norra

Sverige. Exempelvis är FTX-system och bättre klimatskärm mer lönsamma i norr, medan

frånlufts- och uteluftsvärmepumpar är mer lönsamma i söder (Sundqvist, Allansson, 2005)

3.1.4 En jämförelse och livscykelskostnadsanalys av olika ytterväggstyper (2011)

Syftet med studien var att ta reda vilka alternativ som är mest lämpligt ur ett ekonomiskt och

hållbart perspektiv att bygga de olika ytterväggskonstruktionerna. Perssons studie undersöker

hur de olika ytterväggskonstruktionernas skikt är uppbyggda samt livscykelkostnadsberäkning

på de olika konstruktionerna.

Ytterväggstyper som har studerads var från NCC, Skanska och Isover med olika standard.

NCC standardvägg bestod av en enstegstätad yttervägg medan Skanskas standard bestod av

flera sortiment av yttervägg. Skanskas yttervägg bestod av tvåstegstätad bärande vägg,

tvåstegstätad utfackningsvägg, enstegstätad bärande vägg och bärande sandwichelement.

Isovers standard var en passivhusvägg.

12

För att få fram kostnaderna för de olika ytterväggstyperna så har en kostnadskalkyl och

energiberäkningar upprättats med hjälp av livscykelkostnadsanalys och

energiberäkningsprogrammet VIP-Energy.

Resultaten av LCC-analysen visar tydligt att trots höga investeringen så blir passivhusväggen

det billigaste alternativet i längden. Undersökningen visar även att väggarna med lägst U-

värden, i längden blir de billigaste konstruktionerna (Persson, 2011)

3.2 Sammanställning av tidigare undersökningar

Av de nämnda tidigare studierna når vissa slutsatsen att solenergi är lönsamt och andra att det

inte är lönsamt, särskilt inte med tanke på alternativkostnader. Ofta spelar de statliga stöden in

om investeringen är lönsam eller inte. Solenergi i form av både el- och värmeproduktion

lämpar sig bättre i södra, än norra, Sverige. Kostnader och lönsamhet kan ha förändrats sedan

dessa studier genomförts.

13

4 Objektbeskrivning

Här beskrivs referenshuset som studeras samt relaterade beräkningsmodeller.

Referenshuset är ett småhus som projekterats och byggs av Skanska i södra Sverige. Huset är

ett enplanshus som är byggt i vinkel, se bild 4.1. Grunden är en platta på mark och taket är

kallt. Huset har två badrum och köparen kan välja mellan 2-4 rum. Fjärrvärme är värmekälla i

det i verkligheten byggda huset. I denna rapport undersöks också utfallet om huset haft

elvärme istället. Förutom att studera husets placering i södra Sverige testas också utfallet om

det byggts i Stockholm eller Luleå.

Bild 4.1 – Planritning över referenshuset.

Huset klarar kraven för BBR 21, men inte för BBR 22. Husets specifika energianvändning är

modellerad till 87 kWh/m2 och år, inklusive schablonpåslag för vädring. Kravet i BBR 22

med den nya klimatzonen gör att om huset skulle projekteras idag behöver det ha en specifik

energianvändning på mindre än 80 kWh/m2 och år.

14

För att klara kraven för BBR 22 men behålla samma väggtyp och tjocklek krävs åtgärder på

andra håll. Fönstren byts ut till 4-glasfönster med U-värdet 0,6 W/m2K istället för 3-glas med

U-värdet 0,9 W/m2K. Vindsbjälklagets isolering ökas med 40 mm. Köldbryggorna beräknas

efter Persson (2013), se 4.1.4, vilket sänker dem med 2 kWh/m2 trots att Perssons högsta

värden väljs. Istället för att använda ett schablonpåslag för vädring med 4 kWh/m2

modelleras

vädring som ett konstant luftläckage på 4 l/s årets alla timmar enligt SVEBY (2009).

Med dessa åtgärder klarar huset kraven enligt BBR 22 i klimatzon I och IV, men ligger 1

kWh/m2 över de tillåtna värdena i klimatzon III.

4.1 Byggdelar

Huset har ett sadeltak och antas stå med sin största takyta rakt mot söder. Denna takyta är 70

m2 vilket tillåter att upp till den arean täcks av solceller om skorstenar och luftningar dras på

den norra takhalvan.

Två väggtyper studeras och deras prestanda ställs emot varandra. Väggarna är av samma

grundkonstruktion, men den ena har tjockare stomme och ett installationsskikt. Den tunnare

väggen kallas i rapporten V1, och den tjockare kallas V2. Det verkliga huset byggs med V1.

Fasadbeklädnaden är inte isolerande och kan därför bytas ut och studien är ändå relevant.

Rapportens referenshus har en fasad i tegel.

4.1.1 V1 - Väggstyp 1

Det yttersta lagret isolering består av

skalmursskivor och är samma i både

V1 och V2. Innanför finns en

träregelstomme med

mineralullsisolering. V1 har inget

installationskikt innanför stommen,

se bild 4.2. De isolerande skikten är

totalt 190 mm. Väggens U-värde är

0,204 W/(m²K). Det verkliga

referenshuset byggdes med denna

ytterväggtyp.

Bild 3.2 – Yttervägg 1, V1

15

4.1.2 V2 – Väggtyp 2

Skalmursskivan är samma

som i V1. Stommen är av

träreglar på 220 mm med

mineralullsisolering i mellan.

De isolerande skikten är 335

mm, se bild 4.3.

I studien bygger den tjockare

väggen inåt då yttermåtten

antas vara begränsade. Detta

gör att boytan på insidan blir

7,35 m2 mindre med V2. I

tabell 3 finns information om

alternativens mått och

prestanda. Väggens U-värde

är 0,123 W/(m²K).

4.1.3 Väggar, sammanställning

I tabell 4.1 visas de två ytterväggsalternativens prestanda, sida vid sida.

Tabell 4.1.1 – Sammanställning av väggars mått och U-värde.

Väggalternativ 1 2

Klimatskiva [mm] 45 45

Stomme [mm] 145 220

Installationsskikt

[mm]

0 70

Total

isoleringstjocklek

[mm]

190 335

U-värde [W/(m²K)] 0,204 0,123

Bild 4.3 – Yttervägg 2, V2

16

4.1.4 Köldbryggor

Köldbryggors värmegenomgångskoefficienter är tagna från Persson (2013). Längder på dessa

linjära köldbryggor är tagna från ritningar av referenshuset, se bilaga 3. I tabell 4.2 och 4.3

redovisas uträkningen av köldbryggorna för de båda fallen.

Tabell 4.2 – Köldbryggor i huset med väggtyp 1

Köldbrygga V1 Värmegenomgångskoefficient

[W/mK]

Längd [m] Värmegenomgång

[W/K]

Yttervägg/vindsbjälklag 0,06 51 3,1

Yttervägg/platta på mark 0,1 51 5,1

Yttervägg/innervägg 0,04 17,6 0,7

Yttervägg/Yttervägg

(hörn)

0,06 15,2 0,9

Fönster- och

dörranslutning

0,05 70 3,5

∑13,3

Tabell 4.3 – Köldbryggor med väggtyp 2

Köldbrygga V2 Värmegenomgångskoefficient

[W/mK]

Längd [m] Värmegenomgång

[W/K]

Yttervägg/vindsbjälklag 0,04 50 2

Yttervägg/platta på mark 0,1 50 5

Yttervägg/innervägg 0,03 17,6 0,5

Yttervägg/Yttervägg

(hörn)

0,04 15,2 0,8

Fönster- och

dörranslutning

0,05 70 2,8

∑11,1

4.2 Solceller

För att ta tillvara på energi på plats används 14 stycken solcellspaneler av fabrikatet Naps,

produktblad finns i bilaga. Varje panel har ca area 1,6 m2. Solcellerna upptar totalt 22 m

2 och

17

är placerade på ena sidan av taket som lutar 38 grader rakt mot syd. Solcellerna är uppbyggda

av block och består av flera polykristallina paneler med en verkningsgrad på 15,8 % och en

maxkapacitet på 250W/p per modul. Fördelen med polykristallina solceller är att de har lägst

pris per effekt (Bäck, 2014). Livslängden för solcellerna är 30 år och uppfyller kraven enligt

IEC61215 (Naps, utan årtal).

4.3 Batteri

Batteriet som används för att lagra energi från solcellerna är från tillverkaren Tesla och kallas

Powerwall. Teslas Batterierna är automatiserade, kompakta, underhållsfria och enkla att

installera (Teslamotors, 2016). Teslas batteri består av litiumjon-teknik och är ursprungligen

utvecklad för bilindustrin. Det finns många batteritillverkare att välja bland. Teslas batteri

väljs på grund av god teknik och att platsen den upptar är försumbar.

Powerwall-systemet består förutom batteriet en kraftomvandlare från tillverkaren SolarEdge

med en kapacitet på 7600W som omvandlar likspänning från solpanelerna, elnätet och

batteriet till växelspänning. Växelriktaren har en livslängd på 12 år. Batteriet kan lagra upp till

6,4 kWh el från solceller eller från elnätet. Batteriers livslängd mäts i urladdningscykler,

(Linden, Reddy 2001) och Powerwall ska klara upp till 5000 laddningscykler, vilket räcker

för de flesta hem upp till 10 år. Det är möjligt att installera fler batterier om behovet finns.

Genom att använda batteriets laddning enbart till att driva fastighetsel, som bara kräver låg

effekt, minimeras antalet urladdningscykler då batteriet sällan laddas ur och livslängden i tid

ökar. Att använda el från batteriet även till att driva värmepumpen ger högre belastning och

slitage på det.

4.4 Återvinning av värmen i frånluften

De två uppvärmningssätten skiljer sig åt i hur de tar till vara på värmen i frånluften. I huset

med fjärrvärme leds frånluften genom en värmeväxlare där den värmer tilluften. I

simuleringarna antas värmeväxlaren ha verkningsgraden 80 %.

Det eluppvärmda huset värms upp med hjälp av en frånluftsvärmepump. Värmepumpar är

effektivare ju mindre temperaturskillnad det är mellan den kalla och den varma sidan.

Uteluften är alltid kallare än rumsluften, när värmepumpen jobbar, och därför blir en

frånluftsvärmepump mer effektiv än en uteluftsvärmepump. Golvvärme har lägre

ledningstemperatur än vattenvärmda radiatorer och i referenshuset minskas

temperaturskillnaden då huset värms med golvvärme och inte radiatorer.

Den varma frånluften går genom en frånluftsvärmepump vilket ger den högre effektivitet än

om den använt den kalla uteluften. Vid tillfällen då värmen i frånluften som går genom

värmepumpen inte räcker för att värma upp vattnet i golvslingorna värms vattnet upp med en

inbyggd elpatron.

Frånluftsvärmepumpen som används i simuleringarna är en NIBE F730, specifikationer i

bilaga 4 Modellen är skapad för att möta de nya byggreglerna. Indata kommer från

leverantören (NIBE, u.å.), exempelvis sätts COP till 2,53.

18

4.5 Övriga byggdelar

Vindbjälklaget är samma i alla simuleringar. Har U-värdet 0,083 W/m2K och

konstruktionen består av totalt 490 mm mineralull som hålls upp av glespanel spikad

på träbjälkar.

Platta på mark är samma i alla simuleringar. Plattans uppbyggnad är 100 mm betong

och under den 3x100 mm cellplastisolering. Konstruktionen har U-värdet 0,114

W/m2K och utöver det isolerar marken.

Fönster antas ha U-värde 0,6 W/m2K.

Dörrar U-värde 1,0 W/m2K.

4.6 Ventilation och inneklimat.

Svebys data har använts för driftfall. Samma driftfall används årets alla timmar och i alla

studerade fall, se bilaga 2.

På grund av skillnader i boyta kan olika luftväxling användas enligt BBR. Enligt Enberg

(2012) bör luftväxlingen vara 45 l/s för referenshuset, men i simuleringarna används 41 l/s för

att klara BBR 22, se tabell 4.4.

Tabell 4.4 - Luftväxling

Boyta [m2] 115,94 108,59

Skillnad i boyta [m2] 0 - 7,35

Lägsta tillåtna

luftväxling enligt

BBR [l/s]

41 38

Lägsta tillåtna

luftväxling enligt

Enberg [l/s]

45 45

Simulerad

luftväxling [l/s]

41 41

FTX-ventilationen sätts till 41 l/s i alla simuleringar. Utöver den simuleras att köksfläkten

körs en timme varje dag. Påslag för vädring görs enligt Svebys schablon på 4 l/s i extra

ventilation (Sveby, 2009).

19

4.7 Klimatdata

Det finns inga krav på vilka klimatdatafiler som ska användas i energiberäkningar (Sveby

2016). Vi väljer att använda klimatdatafilerna som finns redan finns i VIP-Energy och är

skapade av SMHI på uppdrag av Sveby.

Dimensionerande vinter-utetemperatur (DVUT) används för att ta fram värmeeffektbehovet

(Östlund, 2006). Denna rapport lägger inte stor vikt vid effektbehovet, utan handlar om

energibehovet, men DVUT är en input som används i beräkningsprogrammet. DVUT är för

Malmö: -27,1 °C; Stockholm: -17,1 °C och Malmö: -11,6 °C

4.8 Energiuträkningar och beräkningsmodeller

Solinstrålning genom fönster och energi via solfångare/solceller får

tillgodoräknas i den utsträckning energin kan nyttiggöras för uppvärmning

av byggnaden eller för byggnadens fastighetsenergi

Handbok för energihushållning enligt boverkets byggregler (2012).

Detta innebär att det som byggnaden kan använda av den tillförda energin för uppvärmning

får tillgodoräknas i Espec (Boverket, 2012). Den elektricitet som genereras av solcellerna men

används i hushållet eller exporteras kan ge brukarna ekonomiska besparingar, men räknas inte

av från den specifika energianvändningen.

Formel 1, se Teori, är den föreslagna formeln för beräkning av specifik energianvändning i

framtida byggregler. I denna rapports resultat presenteras Espec enligt BBR 22 också.

Byggnaden antas inte har något kylbehov, eller att det kan tillgodoses genom vädring.

För fjärrvärmefallet minskas den levererade (köpta) energin genom att tillföra energi enligt

nedanstående formel 4.1. Eel,fast kan inte bli negativ. Den kan bli minst noll, el som blir över

måste säljas eller användas i hushållet.

(4.1)

För elvärmefallet modifieras formeln till 4.2.

(4.2)

Eftersom elektriciteten till uppvärmning räknas upp med en primärenergifaktor på 2,5 är det

viktigt att denna minskas i första hand. Därför räknas elektriciteten från solcellerna och

batteriet för att minska uppvärmningen i först, om det finns energi över används den för att

driva fastighetselen.

Beräkningarna behöver ett startvärde för batteriets laddning vid det simulerade årets början.

Här används den laddning som batteriet har på det simulerade årets sista dag.

För eluppvärmda hus finns en systemgräns för max värmeeffekt och den kan vara

dimensionerande för ett eluppvärmt hus beroende på vilken DVUT som räknats med. I denna

20

undersökning ignoreras värmeeffektbehov och DVUT sätts till värdet för 1-dagsvärdet i

simuleringarna.

På grund av begränsningar i beräkningsmodellen har solcellerna och batteriet inte belastats

med den direktverkande eluppvärmningen.

4.8.1 Batteri och solceller i Excel

VIP-Energy kan inte räkna på solceller och hur de påverkar en byggnads energiflöden. Därför

används Microsoft Excel. Från VIP exporteras relevanta data som en textfil som sedan klistras

in i Excel. Denna textfil visar energiflöden, med mera, timme för timme över ett år. Med hjälp

av denna data programmeras Excel att räkna ut hur solceller och batterier påverkar den

specifika energianvändningen. I Excel används formler för att räkna ut energianvändning

enligt BBR 22 och Nära-nollenergiförslaget. I bild 4.4 visas ett utdrag ur Exceluträkningarna.

För att få rätt solinstrålning per m2 och år, i timupplösning, används VIP:s

solfångarsimulering. Parametrar sätts för att få en solfångare som tar upp all solinstrålning

som når den, utan förluster. Däremot påverkar parametrarna lägsta- och högsta

arbetstemperatur resultaten mycket. I simuleringen har stora värden använts här för att inte

missa soltimmar.

Bild 4.4 – Utdrag ur Excelark

Utöver simulerings- och klimatdata från VIP antas vissa parametrar. Dessa kan lätt bytas ut

för att testa hur andra förutsättningar påverkar resultatet, men har satts till nedanstående.

Solcellers verkningsgrad (15,8 %)

Antal kvadratmeter solceller (22)

21

Batteriets laddningskapacitet (6,4 kWh)

Batteriets cykelverkningsgrad (92,5 %)

4.9 Investeringskalkyl

För att det ska var möjligt att göra en investeringskalkyl måste några faktorer uppskattas eller

antas.

4.9.1 Kalkylränta

Indata för en livscykelkostnadsberäkning är en viktig del för att kunna genomföra

beräkningarna. Kalkylräntan som är en del av indata bestäms utifrån vilken avkastningskrav

man har. Ett lågt avkastningskrav ger en låg kalkylränta och hög avkastningskrav ger en hög

kalkylränta. Kalkylräntan som har antagits i denna rapport är gjord i reala värden och

motsvarar 4 % där inflationen inte är med i beräkningen. Analysen testar kalkylens känslighet

för förändringar av kalkylräntan. Tabell 4.5 nedan visar variationerna som görs.

4.9.2 Livslängder

För att beräkna LCC så måste man uppskatta investeringens tekniska livslängd. Tabell 4.6

visar vilka antaganden som har gjorts. När livslängden går ut antas en nyinvestering av en

likadan vara.

Åtgärd Livslängd

Solceller 30 år

Batteri 10 år

Växelriktare 12 år

Tabell 4.5 - Kalkylränta

Parameter Nytt lägre

värde

Antaget värde Nytt högre värde

Kalkylränta 3 % 4 % 5 %

Tabell 4.6 - Livslängder

22

5 Resultat

5.1 Fjärrvärmefall

Som grundfall presenteras nedan husets prestanda innan tänkta solceller eller mer isolerande

väggar använts. Byggdelar och andra parametrar är justerade så att detta grundfall ska ligga

runt kraven i BBR 22, se kapitel 4. I nedanstående tabell visas resultaten för simuleringarna. I

klimatzonerna III och IV håller sig grundfallet omkring +/- 1 kWh/m2 från lagkraven. I den

norra klimatzonen verkar kraven lättare att uppnå då grundfallet hamnar 8 kWh/m2 under det

högsta tillåtna i klimatzon I, se tabell 5.1.

Tabell 5.1 - Grundfallet

Referenshuset Klimatzon IV Klimatzon III Klimatzon I

Krav [kWh/m2] 80 90 130

Tunna väggar

[kWh/m2]

79,4 91,4 122,1

Fastighetselen är av vikt i fjärrvärmefallet eftersom det bara är den som får dras av med hjälp

av lokalt producerad el. Det innebär att det är till solcellsfallets (V1) fördel att byggnaden

kräver mer fastighetsel.

I resultaten visas utfallet om huset inte hade haft batteri för att poängtera hur viktig

lagringskapaciteten är för att kunna tillgodoräkna sig den genererade energin i

energiberäkningarna.

Eftersom ingen el används till uppvärmning i fjärrvärmefallet blir Espec samma i både NNE

och BBR 22.

23

5.1.1 Klimatzon IV

I den södra klimatzonen är det möjligt att med solceller och

lagring att komma ned i samma specifika energianvändning

som med V2, se tabell 5.2 och figur 5.1. Detta är tack vare

batteriet som gör att elproduktionen från solcellerna kan

matcha fastighetsenergins behov till 83,6 % istället för 32,2 %

för ett hus utan batteri. I kWh innebär det att huset med batteri

behöver importera 124 kWh till fastighetselen jämfört med

fallet utan batteri som måste importera 494 kWh, se excelark.

Figur 5.1 – Fjärrvärme i Zon 4

Tabell 5.2 – Z4 Fjärrvärme

RESULTAT Z4 FJÄRRVÄRME

Fastighetsel 6,3

Utan solceller

Espec BBR 22 [kWh/m2] 79,4

Espec NNE [kWh/m2] 79,4

Med solceller, utan batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 77,4

Espec NNE [kWh/m2] 77,4

Behovsmatchning 32,2%

Med solceller och batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 74,2

Espec NNE [kWh/m2] 74,2

Behovsmatchning 83,6%

Väggtyp 2 (V2)

Espec BBR 22 [kWh/m2] 74,2

Espec NNE [kWh/m2] 74,2

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

(V1) Utan solceller

(V1) Solceller

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp

2

kWh

/m2

NNE/BBR 22 - Fjärrvärme - Zon 4

Solel

Fastighetsel

Uppvärmning

24

5.1.2 Klimatzon III

I fallet med huset i Stockholm kommer V1 inte ner i samma

specifika energianvändning som V2, se tabell 5.3 och figur

5.2. Skillnaden är 0,4 kWh/m2. Inget av fallen kommer under

den föreslagna energigränsen 80 kWh/m2.

Figur 5.2 – Fjärrvärme i zon 3

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

(V1) Utan

solceller

(V1) Solceller

, utan batteri

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp

2

kWh

/m2

NNE/BBR 22 - Fjärrvärme - Zon 3

Solel

Fastighetsel

Uppvärmning

Tabell 5.3 – Fjärrvärme i zon 3

RESULTAT Z3 FJÄRRVÄRME

Fastighetsel 6,6

Utan solceller

Espec BBR 22 [kWh/m2] 91,4

Espec NNE [kWh/m2] 91,4

Med solceller, utan batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 89,4

Espec NNE [kWh/m2] 89,4

Behovsmatchning 30,3%

Med solceller och batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 85,8

Espec NNE [kWh/m2] 85,8

Behovsmatchning 84,4%

Väggtyp 2 (V2)

Espec BBR 22 [kWh/m2] 85,3

Espec NNE [kWh/m2] 85,3

25

5.1.3 Klimatzon I

Tabell 5.4 – Fjärrvärme i zon 1

Högre upp i landet behöver värmesystemet pumpa runt mer

vatten i golvvärme-slingorna därför blir fastighetselen högre,

tabell 5.4 och figur 5.3. Men även om solcellerna kunde täcka

hela fastighetsenergin räcker inte det för att komma ner i

samma Espec, då transmissionsförlusterna blir så mycket större

i det kallare klimatet.

Figur 5.3 - Fjärrvärme i zon 1

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

(V1) Utan

solceller

(V1) Solceller

, utan batteri

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp

2

kWh

/m2

NNE/BBR 22 - Fjärrvärme - Zon 1

Solel

Fastighetsel

Uppvärmning

RESULTAT Z1 FJÄRRVÄRME

Fastighetsel 7,6

Utan solceller

Espec BBR 22 [kWh/m2] 122,1

Espec NNE [kWh/m2] 122,1

Med solceller, utan batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 120,7

Espec NNE [kWh/m2] 120,7

Behovsmatchning 18,0%

Med solceller och batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 117,4

Espec NNE [kWh/m2] 117,4

Behovsmatchning 62,7%

Väggtyp 2 (V2)

Espec BBR 22 [kWh/m2] 113,8

Espec NNE [kWh/m2] 113,8

26

5.2 Elvärmefall

Här klarar redan grundfallet BBR 22 med råge med avseende på Espec. Däremot får det

problem att hålla värmen med den maximalt tillåtna installerade eleffekten för uppvärmning.

Hänsyn till värmeeffekten tas inte i denna undersökning, men problematiken presenteras kort

i nedanstående tabell 5.5. Krav på energianvändning i klimatzon I och IV för NNE är inte

bestämt när rapporten skrivs och markeras med frågetecken.

Tabell 5.5 – Förutsättningar elvärmepumpsfall

Referenshuset Klimatzon IV Klimatzon III Klimatzon I

Krav BBR 22

[kWh/m2]

50 55 95

Krav NNE-förslag

[kWh/m2]

?? 80 ??

Tunna väggar

[kWh/m2]

36,4 44,1 72,4

Max tillåten effekt

[kW]

4,5 4,5 5,5

Temperatursänkning

under 21

0,6 0,6 1,3

Elektricitet är en hög energiform, och det blir förluster i framställningen. I elvärmefallet är

både nuvarande och förslaget till framtida energikrav strängare än för fjärrvärme.

Med hjälp av den effektiva värmepumpen kan den använda energin hållas lägre än för

fjärrvärmefallet. I elvärmefallet används sol-el inte bara till fastighetsel, utan även till att driva

frånluftvärmepumpen vilket ger större omsättning, belastning och mer slitage på batteriet.

Eftersom el till uppvärmning multipliceras med 2,5 gör varje ökad solcell stor skillnad på

resultatet i NNE-kraven.

Resultaten skiljer sig mellan klimatzonerna. Nedan presenteras resultaten från

energiberäkningarna för varje zon.

27

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

(V1) Utan solceller

(V1) Solceller

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp 2

kWh

/m2

NNE - Värmepump - Zon 4

Solel

Värmepump och fastighetsel

Direkverkande el

5.2.1 Klimatzon IV

Tabell 5.6 – Elvärme i zon 4

Figur 5.4 – Elvärme i zon 4, BBR 22

Med V1 och inga solceller klarar huset BBR 22, se tabell 5.6 och figur 5.4, men inte de

framtida energikraven, figur 5.5, som antas vara 75 kWh/m2. Även utan batteri kan huset

klara NNE-kraven, men behovsmatchningen blir betydligt bättre med hjälp av ett batteri. Med

batteri blir V1:s Espec lägre än med fallet V2 enligt BBR 22, men inte enligt NNE. Även om

fallet V1 får sämre

specifik

energianvändning

enligt NNE är den

verkliga köpta energin

lägre, se figur 5.4.

Figur 5.5 – Värmepump i zon 4, NNE

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

(V1) Utan

solceller

(V1) Solceller

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp

2

kWh

/m2

BBR 22 - Värmepump - Zon 4

Solel

Värmepump och fastighetsel

Direkverkande el

RESULTAT Z4 ELVÄRME

Utan solceller

Espec BBR 22 [kWh/m2] 36,4

Espec NNE [kWh] 80,3

Med solceller, utan batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 28,9

Espec NNE [kWh/m2] 65,0

Behovsmatchning 20,6%

Med solceller och batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 23,9

Espec NNE [kWh/m2] 54,9

Behovsmatchning 34,2%

Väggtyp 2 (V2)

Espec BBR 22 [kWh/m2] 25,2

Espec NNE [kWh/m2] 52,8

28

5.2.2 Klimatzon III

Tabell 5.7 – Värmepump i zon 3

Figur 5.6 – Värmepump i zon 3, BBR

I klimatzon III går det åt mer energi att värma upp huset och därför blir behovsmatchningen

sämre i klimatzon III än i klimatzon IV. Här vinner V2 över V1 både enligt BBR 22 och

NNE, men inte med mycket, se tabell 5.7, figur 5.6 och 5.7.

Figur 5.7 – Värmepump i zon 3, NNE

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

(V1) Utan

solceller

(V1) Solceller

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp

2

kWh

/m2

BBR 22 - Värmepump - Zon 3

Solel

Värmepump och fastighetsel

Direkverkande el

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

(V1) Utan

solceller

(V1) Solceller

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp

2

kWh

/m2

NNE - Värmepump - Zon 3

Solel

Värmepump och fastighetsel

Direkverkande el

RESULTAT Z3 ELVÄRME

Utan solceller

Espec BBR 22 [kWh/m2] 44,1

Espec NNE [kWh/m2] 99,0

Med solceller, utan batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 36,5

Espec NNE [kWh/m2] 83,4

Behovsmatchning 17,2%

Med solceller och batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 30,7

Espec NNE [kWh/m2] 71,5

Behovsmatchning 30,4%

Väggtyp 2 (V2)

Espec BBR 22 [kWh/m2] 30,1

Espec NNE [kWh/m2] 64,2

29

5.2.3 Klimatzon I

Figur 5.8 – Värmepump zon 1

Med de tunna väggarna och en värmepump som inte klarar av att täcka effektbehovet under

vintern med den begränsade frånluften kommer mycket av värmen från direkverkande el.

V1-fallet klarar energikravet enligt BBR 22, men inte lika bra som med V2. Batteriet mer än

fördubblar behovsmatchningen och påverkar resultatet mycket, men det är långt ifrån V2:s

prestanda, se tabell 5.8, figur 5.8 och 5.9.

Figur 5.9 – Värmepump zon 1

Tabell 5.2 – Z1 Elvärme

RESULTAT Z1 ELVÄRME

Utan solceller

Espec BBR 22 [kWh/m2] 72,4

Espec NNE [kWh/m2] 167,8

Med solceller, utan batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 67,2

Espec NNE [kWh/m2] 157,1

Behovsmatchning 7,2 %

Med solceller och batteri

Espec BBR 22 [kWh/m2] 60,8

Espec NNE [kWh/m2] 143,7

Behovsmatchning 16,0 %

Väggtyp 2 (V2)

Espec BBR 22 [kWh/m2] 48,7

Espec NNE [kWh/m2] 109,2

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

(V1) Utan

solceller

(V1) Solceller

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp

2

kWh

/m2

NNE - Värmepump - Zon 1

Solel

Värmepump och fastighetsel

Direkverkande el

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

(V1) Utan

solceller

(V1) Solceller

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp

2

kWh

/m2

BBR 22 - Värmepump - Zon 1

Solel

Värmepump och fastighetsel

Direkverkande el

30

5.3 Investeringskalkyl och försäljningspris

Materialkostnaderna, underentreprenörskostnader, arbetslöner, enhetstider och omkostnader

för de olika ytterväggen är hämtade från Wikells sektionsfakta för nybyggnationer (Wikells,

2014). Solcellernas materialkostnader, projektering, leverans, installation, idrifttagning samt

provning av anläggning är hämtade från Skanska Teknik Sverige AB (Åkerlund, 2016).

Batteriets och växelriktarens installationskostnader är hämtade från Skanska Teknik Sverige

AB (Nyqvist, 2016). Batteriets och växelriktarens materialkostnader är hämtade från

Wholesalesolar (2016). Tabell 5.9 visar skillnaden i boarea mellan V1 och V2, som bygger

inåt.

Sammanställning Boarea

Boyta [m2] V1 115,94

Boyta [m2] V2 108,59

Skillnad i boyta [m2] 7,35

5.3.1 Skillnad i försäljningspris i olika delar av landet

Enligt tabell 5.10 nedan visas att det blir olika höga försäljningsintäkter på den 7,35 m2

boarea som har tillkommit, beroende var de säljs. Den större boarean ger möjligheter att

förbättra planlösningen och husets charm.

Tabell 5.10 – Skillnad i försäljningspris på grund av större boarea i olika delar av landet.

Plats Genomsnittligt

försäljningspris [kr/m2]

Högre pris vid försäljning

av huset med V1 [kr] tack

vare större boarea

Riket 23 188 170 432

Stor-Stockholm 41 890 307 891

Stor-Göteborg 34 685 254 494

Stor-Malmö 24 558 180 501

Ej storstad 16 368 120 305

Tabell 5.9 – Skillnad i boarea mellan V1 och V2

31

5.3.2 Kostnader och skillnader för V1 och V2

Tabell 5.11 nedan visar kostnader och skillnader för V1 och V2 i olika delar av Sverige.

Detaljerade kostnader för V1, V2, batterier och växelriktare finns i bilaga 1. Kostnaden för

lagringskapacitet och växelriktare är enligt ett 30-årigt LCC-perspektiv, inklusive

nyinvesteringar för byggdelar med kortare livslängd än 30 år. Reell kalkylränta är 4 %.

Samtliga priser är exklusive moms. Väggen antas ha längre livslängd än 30 år och

fasadunderhåll är lika för både V1 och V2 så det är oväsentligt. Bara byggkostnaden är en del

av LCC för V2.

Cell A2 i tabell 5.11 nedan visar totalkostnaden för husets totala väggyta med den tunna

väggen (V1). Totalkostnaden på 274 965 kr är baserad på materialkostnad, arbetslön,

underentreprenad och omkostnadspålägg.

Cell A4 visar totalkostnaden för husets totala väggyta med den tjocka väggen (V2).

Totalkostnaden på 336 933 kr är baserad på materialkostnad, arbetslön, underentreprenad och

omkostnadspålägg.

Cell B2 och C2 visar kostnaderna för solcellerna och batterianläggning med växelriktare,

kostnaderna är baserat på materialkostnad och installationskostnader.

Cell D2 på 424 175 kr är en totalkostnad för den tunna väggen (V1) samt solceller, batteri och

växelriktare.

Cell D4 på 336 933 kr är en totalkostnad för den tjocka väggen (V2).

Cell E2 visar skillnaden i nuvärdeskostnad mellan de två alternativen. Den tunna väggen (V1)

med solceller, batteri och växelriktare blir 87 242 kr dyrare än tjocka väggen (V2).

Kolumn F med de olika platserna i Sverige visar hur mycket 7,35 m2 extra boarea är värd vid

försäljning.

Kolumn G visar hur mycket större vinsten efter försäljning blir på huset som byggs med V1

när den högre nuvärdeskostnaden är inräknad.

32

A B C D E F G

1

Kostnad

för 115,23

m2 V1. [kr]

Kostnad för 22

m2

solcellsanläggni

ng. [kr]

Kostnad för

batterianläggni

ng med

växelriktare.

[kr]

Totalkostnad

för V1,

solceller,

batteri och

växelriktare.

[kr]

Högre

LCC-

kostnad för

V1 [kr]

Högre pris vid

försäljning av

huset med V1

som beror på

utökat boarea

med 7,35 m2

gentemot V2.

[kr]

Högre

vinst

efter

försäljnin

g i

förhållan

de till V2

[kr]

2

Bild 5.1 –

V1

-274 965

Bild 5.2 – Naps

250 TP3 MBW

-56 000

Bild 5.3 –

Teslamotors

-93 210

-424 175

-87 242

Stor-Stockholm

307 891 220 649

Stor-Göteborg

254 494 167 252

Stor-Malmö

180 501 93 259

Riket

170 432 83 190

Ej-Storstad

120 305 33 063

3

Kostnad

för 115,23

m2 V2. [kr]

Inga solceller.

[kr]

Inget batteri.

[kr]

Totalkostnad

för V2. [kr]

Ingen skillnad

på boarean,

samma pris.

[kr]

4

-336 933

Bild 5.4 –

V2

0 0 -336 933 0 0

Tabell 5.11 – Kostnader och skillnader för V1 och V2, 30 år.

33

5.4 Känslighetsanalys

Om kalkylräntan skulle förändras påverkas lönsamheten för långsiktiga investeringar. Då

fallet V2 inte har några nyinvesteringar och fallet V1 bara har små nyinvesteringar under 30-

årsperioden påverkas inte lönsamheten mycket, se tabell 5.12. Förutsättningarna för de två

testade fallen siktar på samma energianvändning och därför behöver inte framtida energipriser

tas med i kalkylen.

Besparingar och försäljning av överskottselektricitet tas inte med i rapporten då osäkerheter

finns om framtida energipris och subventioner. Om hänsyn till dessa tagits hade det redan

vinnande fallet (V1) vunnit ännu större. Alltså ingen risk för skillnad av resultatet.

Tabell 5.3 – Hur andra kalkylräntor förändrar totalkostnaden enligt LCC

Kalkylränta 3 % 4 % 5 %

Totalkostnad för V1 [kr] 430 859

424 184 418 503

34

6 Analys och diskussion

Simuleringarna i VIP och Excel visar att batteriet har stor påverkan på mängden energi som

kan användas för att minska den specifika energianvändningen. Med batteriet kan

fastighetsenergin minskas cirka fyra gånger mer, än utan batteri i fjärrvärmefallet.

I simuleringarna och beräkningarna antas ett Tesla Powerwall-batteri används, men även

andra batterier kan användas med liknande resultat. Att använda två batterier ger dubbel

lagringskapacitet, men ger med fjärrvärme bara en 11-25 % sänkning av köpt fastighetsenergi

vilket leder till en ytterligare sänkning av den specifika energianvändningen med 0,2-0,4

kWh/m2

och år.

V1 kommer inte ner i samma specifika energianvändning med elvärme och värmepump som

V2, men med fler solceller på taket finns möjligheten att ändå nå ner i samma eller lägre Espec

I figur 6.1 visas utfallet med 30 m2 solceller istället för 22 m

2 och där får V1 lägre specifik

energianvändning än V2. Takytan är 70 m2 och därför finns möjligheter att sänka Espec

ytterligare.

Figur 6.1 – 30 m2 solceller på taket. Specifik energianvändning enligt NNE

V1-fallet är troligtvis bäst lämpat för småhusbyggnad i trånga kvarter i förstäder där det inte

finns yta att bygga större hus eller där detaljplanen inte tillåter större byggnadsarea. Ändå

måste området vara tillräckligt öppet för att inte skugga solcellerna. Solcellerna måste inte

vara vända rakt mot söder, utan det går bra med vinklar mellan sydväst och sydöst.

Värmepumpen i elvärmefallet klarar inte av att hålla värmen i huset under de kalla

månaderna, utan värmevattnet värms av direktverkande el. Med bara lite tjockare väggar eller

annan utformning på huset hade inte elpatronen behövt värma huset så mycket på vintern och

förutsättningarna för V1 hade varit bättre i Stockholm- och Luleåfallen. Det kan vara så att

V1-väggen är för tunn för den här hustypen och framtida hus måste byggas med en mer

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

(V1) Utan solceller

(V1) Solceller

(V1) Solceller

och batteri

(V2) Väggtyp 2

kWh

/m2

30 m2 solceller - NNE - Värmepump - Zon 4

Solel

Värmepump och fastighetsel

Direkverkande el

35

isolerande vägg. Studien är ändå relevant eftersom solelproduktionen alltjämt kan minska den

levererade (köpta) energin.

I elvärmefallet spelar variationer i lagringskapacitet och producerad solenergi stor roll.

Författarna uppmanar läsaren att på egen hand testa olika inputs i excelarket och se.

Enligt NNE-kraven är varje tillförd kWh elektricitet viktig eftersom de viktas med 2,5 gånger

sin använda energi. Förbättringen i behovsmatchning med batteriet är inte lika stor i

elvärmefallet som i fjärrvärmefallet då förbrukningen är betydligt större i elvärmehuset och

batteriet står tomt stora delar av året. Med fler batterier och solceller skulle

behovsmatchningen öka betydligt.

Studien har använt sig av ett Powerwall-batteri med fördelen att den sätts upp på väggen och

inte upptar någon boarea. Andra batterier finns men de upptar golvyta. Även dessa kan vara

lönsamma att använda.

Enligt svenska byggregler kan ett hus värmas upp av el upp till 10 W/m2 utan att räknas som

eluppvärmt. I referenshusets fall skulle det innebära en värmeeffekt på 1160 W. Denna effekt

skulle kunna användas för att utnyttja en ännu större del av solcellernas elproduktion, i

fjärrvärmefallet, genom exempelvis eldriven golvvärme i ett badrum.

Behovsmatchningen för solceller utan batteri är missvisande med då de har upplösningen

timme i simulationen. I verkligheten är det sekundvärden, eller mindre, vilket ökar vikten att

ha ett batteri ytterligare.

Studiens rimlighet är stor då studien är baserat på befintlig teknik och indata som används

dagligen av byggföretag. Energisimuleringarna är gjorda på samma sätt som görs av Skanska.

Investeringskalkylerna är baserade på uppgifter från näringslivet och myndigheter, det ger en

stor rimlighet. u r esmeto en ger resultatet att användandet av solceller och batterier blir

mer l nsam ssa fall o h mer isolerande väggar an ra fall ol eller o h batter er anses

m ns a ostna o h bl mer effe t a framt en o h enl gt resultaten bl r användandet av

solceller och batterier n mer l nsamt.

Framtida förändringar i kostnadsläge och teknikutveckling gällande elproduktion kan

förändra studiens utfall då den är gjord med ett 30-årigt perspektiv. Alla datorsimuleringar är

föreklingar av verkligheten. Klimatdata har stor påverkan på resultatet. Mängden

solinstrålning påverkar resultatet. Många dagar av molnighet i rad leder till att batteriet står

tomt. Om solen tittar fram med jämna mellanrum och laddar upp batteriet förbättras siffrorna

betydligt. Brukarmönster är individuella i verkligheten och mycket förenklade i simuleringar.

36

6.1 Flödesschema

Hur ska huset byggas? Det beror på förutsättningarna. Följ flödesschemana i figur 6.2 och 6.3

för att se!

Figur 6.2 – Flödesschema för hus med fjärrvärme

Figur 6.3 – Flödesschema för hus med elvärme

FJÄRRVÄRME

KLIMATZON IV

Malmö

(V1) Tunn vägg med solceller och batteri

KLIMATZON III Stockholm

(V1) mer lönsamt

(V2) om svårt att klara NNE.

KLIMATZON I

Luleå

(V2) Tjock vägg byggs då V1 förmodligen

inte klarar NNE

ELVÄRME

KLIMATZON IV

Malmö

(V1) Tunn vägg med solceller och batteri

KLIMATZON III Stockholm

(V1) och öka antalet solceller/batteri om svårt att klara NNE.

(V2) om det inte räcker/blir för dyrt med fler solceller och batteri

KLIMATZON I

Luleå

(V2) Tjock vägg byggs då V1 förmodligen inte

klarar NNE

37

7 Slutsatser

Arbetets syfte var att med hjälp av energiberäkningar och investeringskalkyl få fram vilken

uppbyggnad som var mest kostnadseffektiv av de två alternativen med beaktande av framtida

energikrav.

Studien visar att det är möjligt att använda solceller och batterier istället för mer isolerande

väggar för att sänka den specifika energianvändningen. Fördelen med att hålla väggarna tunna

är att mer boyta kan erhållas med samma yttermått som ofta är begränsade.

I fjärrvärmefallet kan inte mer än fastighetsenergin kvittas bort med hjälp av solceller och

batterier, så vid stränga energikrav behövs därför tjockare väggar än V1 beroende på husets

utformning.

Att i fjärrvärmefallen komma ner i samma specifika energianvändning med hjälp av solceller

är möjligt i den sydliga klimatzonen. I klimatzon III ger de mer isolerande väggarna 0,4

kWh/m2 bättre energiprestanda även om det i teorin är möjligt att med fler batterier och

solceller att komma ner i samma, eller bättre energiprestanda. I den nordliga klimatzonen är

skillnaderna i transmissionsförluster större än energin för att driva pumpar och fläktar vilket

gör det omöjligt för solcellerna och batterierna att nå upp i samma prestanda som V2.

Med elvärme är de kommande byggreglerna svårare, för det undersökta huset, att uppnå än

BBR 22:s krav. I klimatzon IV blir V1:s energiprestanda, enligt systemgränsen levererad

(köpt) energi, bättre än V2 och det återspeglas när huset mäts enligt BBR 22. Enligt NNE-

kraven presterar däremot V1 sämre. V1 uppfyller ändå NNE-kraven med god marginal. Då

den verkliga energianvändningen är lägre för V1 sparas uppvärmningskostnader, samt att el

kan användas i hushållet eller exporteras. I klimatzon I norr presterar V1 sämre än V2 både

enligt BBR 22 och NNE. I norr är det alltså mer lämpligt att bygga mer isolerande väggar.

Med ett sadeltak som har en sida mot söder är inte takets area eller solcellernas verkningsgrad

en begränsning då betydande resultat kan fås med endast 22 m2 solceller. Att ha ett batteri i

systemet är nödvändigt för att få upp behovsmatchningen och klara energikraven. Batteriet

ökar behovsmatchningen runt 4 gånger.

Att bygga det specifika huset i undersökningen med solceller på taket är ca 90 000 kr dyrare

än att bygga mer isolerande väggar, men solcellerna kan ge huset fastighetsel, uppvärmning

och verksamhetsel under hela solcellernas livslängd. Är byggnadsarean begränsad blir

solcellsanläggningens kostnad mindre än boareans värde i alla testade fall.

Det ekonomiska resultatet varierar var i landet man bygger och det beror på

kvadratmeterpriset vid försäljning. I Stor-Stockholm blir vinsten 220 640 kr högre om huset

byggs med den tunna väggen (V1). Byggs huset utanför en storstad erhålls en 33 054 kr större

vinst. Dessa vinster är baserade på snittpriser i stora områden och högre och lägre vinster kan

alltså uppnås.

38

7.1 Fortsatta studier

Detta examensarbete skulle kunna repeteras med en undersökning med elproduktion från

vindkraft istället för sol. Vindkraften kanske ger mer energi på vintern, när den behövs som

mest. Fler former och storlekar på hus kan prövas för att se hur det påverkar. Fler tjocklekar

på vägg kan testas. Kalkyler kan upprättas där även överbliven el säljs och sparar köpt

hushållsel. Hur många solceller är mest ekonomiskt lönsamt att ha? När de nya energikraven

verkligen släpps kan studien göras om för att möta dessa exakt. Det kan vara intressant att se

om studien även lämpar sig för flerbostadshus. Exempelvis hur många våningsplan i ett

flerbostadshus kan försörjas, med fastighetsel, från de solceller som får plats på husets tak.

39

Referenser

Andersson, Oskar; Hemmesåker, Sebastian. (2015) Solenergi – Är det ekonomiskt lönsamt för

det enskilda lantbruksföretaget att investera i solenergi? Examensarbete. Sveriges

lantbruksuniversitet, Fakultet för landskapsarkitektur, trädgårds- och

växtproduktionsvetenskap.

Andrén, Lars. (2007) Solenergi – Praktiska tillämpningar i bebyggelse. Svensk Byggtjänst.

Boverket. (2012) Handbok för energihushållning enligt boverkets byggregler.

http://www.boverket.se/globalassets/publikationer/dokument/2012/handbok-for-

energihushallning-enligt-boverkets-byggregler.pdf

Boverket. (2015) Förslag till svensk tillämpning av nära-nollenergibyggnader.

http://www.boverket.se/globalassets/publikationer/dokument/2015/forslag-till-svensk-

tillampning-av-nara-nollenergibyggnader-2.pdf

Bäck, Viktor. (2014) Byggnadsintegrerade solcellssystem – Solceller som byggnadsmaterial.

Examensarbete. Uppsala Universitet, Institution för teknikvetenskaper, Byggnadsteknik.

Chen, Haisheng; Cong, Thang Ngoc; Yang, Wei; Tan Chunqing; Li, Yongliang. (2009)

Progress in electrical energy storage system: A critical review. Progress in Natural Science,

pp. 291-312.

Dahlqvist, Elin; Karlsson, Elin. (2014) Framtidens energilagring – En studie av befintliga

samt potentiella metoder för lagring av förnybar el på ett hållbart sätt. Examensarbete.

Kungliga Tekniska Högskolan, Institutionen för energi och miljö.

Enberg, Håkan. (2012) Minimikrav på luftväxling. H. Enberg Ventilationskonsult AB.

EUR-lex. (2010) Europaparlamentets och rådets direktiv 2010/31/EU den 19 maj 2010 om

byggnaders energiprestanda (ombearbetning).

http://www.notisum.se/rnp/eu/fakta/..%5Clag%5C310L0031.htm

Greenmatch. (2015) Vad kostar solceller i Sverige? Tillgänglig:

http://www.greenmatch.se/blogg/2015/01/vad-kostar-solceller-i-sverige [2016-03-04]

Linden, David; Reddy, Tomas B. (2001) Handbook of Batteries: Third Edition. New York:

McGraw-Hill.

Mäklarstatistik (2016) Statistik över mars månad. Tillgänglig:

http://maklarstatistik.se/Default.aspx?Typ=Villormanad [2016-04-29]

Naps (utan årtal) Large Solar Modules. Tillgänglig:

http://www.napssystems.com/wordpress/wp-content/uploads/2014/02/DS_SAANA245-

255TP3MBW_EN_mail.pdf [2016-04-21]

Nashed, Rose-Marie; Olin, Matilda. (2015) Incitament för solenergi i flerbostadshus.

Examensarbete. Kungliga Tekniska Högskolan, Institutionen för energiteknik.

40

NIBE. (Utan årtal) NIBE F730 Översikt. Tillgänglig:

http://www.nibe.se/produkter/franluftsvarmepumpar/nibe-f730/ [16-04-19]

Von Schultz, Charlotta. (2015-10-09) Ny process sänker priset på solceller.

Nyteknik.Tillgänglig:

http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/solenergi/article3937560.ece [15-12-31]

Persson, Bengt-Åke. (2013) Tillämpad byggnadsfysik. Lund: Studentlitteratur.

Persson, Fredrik. (2011) YTTERVÄGGAR – En jämförelse och livcykelkostnadsanalys av

olika ytterväggstyper. Examensarbete. Uppsala Universitet, Institutionen för geovetenskaper.

Solelprogrammet (utan årtal) Beskrivning av hur solcellen fungerar. Tillgänglig:

http://www.solelprogrammet.se/Om-solcellstekniken1/Allmant-om-solceller/Hur-fungerar-

solcellen1/ [2016-03-03]

Solelprogrammet (utan årtal) Moduler och cellteknologi. Tillgänglig:

http://www.solelprogrammet.se/projekteringsverktyg/moduler/ [2016-03-03]

Sundqvist, Henrik; Allansson, Stefan. (2005) Utformning av energieffektiva bostäder –

Kostnadsjämförelser med hänsyn till systemlösning, hustyp och klimat. Examensarbete. Lunds

Tekniska Högskola, Instutitionen för arkitektur och byggd miljö.

Sveby. (2009) Brukarindata för energiberäkningar i bostäder. Svebyprogrammet.

Projektrapport 2009-04-14

Sveby. (2016) Klimatdatafiler för Sveriges kommuner. Rapport. http://www.sveby.org/wp-

content/uploads/2016/02/Klimatdatafiler-för-sveriges-kommuner-20160217.pdf

Swedensol (utan årtal) Växelriktare/inverter. Tillgänglig: http://www.swedensol.se/produkter-

solel/vaxelriktare-inverter [2016-04-14]

Svensk Energi & Svensk Fjärrvärme. (2010) Miljövärdering av el och fjärrvärme – en

gemensam plattform. Rapport.

Svensksolenergi (utan årtal) Drift och underhåll av solcellsanläggningar. Tillgänglig:

http://www.svensksolenergi.se/fakta-om-solenergi/Solel/drift-och-underhall-av-

solcellsanlaeggningar/ [2016-03-08]

Teslamotors (utan årtal) Energilagring för ett hållbart hem. Tillgänglig:

https://www.teslamotors.com/sv_SE/powerwall [2016-04-08]

Upphandlingsmyndigheten (2015) Företagsekonomiska kalkyler för investeringar.

Tillgänglig:

http://www.upphandlingsmyndigheten.se/omraden/lcc/perspektiv/fordjupning/foretagsekono

miska-kalkyler-for-investeringar/ [2016-02-14]

Upphandlingsmyndigheten (2015) Olika typer av investeringskalkyler. Tillgänglig:

http://www.upphandlingsmyndigheten.se/omraden/lcc/perspektiv/fordjupning/foretagsekono

miska-kalkyler-for-investeringar/olika-typer-av-investeringskalkyler/ [2016-02-18]

41

Wholesalesolar (2016) Tesla powerwall Overview. Tillgänglig:

http://www.wholesalesolar.com/tesla-powerwall-for-solar [2016-02-19]

Wikells (2014) Sektionsfakta-NYB 14/15. Wikells Byggberäkningar AB, Växjö.

Östlund, Mats. (2006) Nytt temperaturbegrepp I byggreglerna. Bygginfo PM 4:56.

Personlig kontakt Nyqvist, Andreas; Installationsledning vid Skanska Sverige AB, Teknik. 2016. Intervju 11

april.

Åkerlund, Hanna; Energiingenjör vid Skanska Sverige AB, Teknik. 2016. Intervju 7 mars.

Bilder

Teslamotors (2016) Tillgänglig: https://www.teslamotors.com/sv_SE/powerwall [2016-04-08]

Hem från Skanska (utan årtal) Tillgänglig: http://bostad.skanska.se/bostader-och-

projekt/Skanors-Vangar-Angsbyn/Planlosningar/ [16-04-21]

Klimatzonkarta. (utan årtal) Tillgänglig: http://www.isover.se/news/nya-

energihushallningskrav-i-bbr [16-04-21]

Naps (2016) Tillgänglig: http://www.napssystems.com/wordpress/wp-

content/uploads/2014/02/DS_SAANA245-255TP3MBW_EN_mail.pdf [2016-04-21]

SMHI (2009) Globalinstrålning under ett år. [illustration] Tillgänglig:

http://www.smhi.se/klimatdata/meteorologi/stralning/normal-globalstralning-under-ett-ar-

1.2927 [2016-05-04]

Nibe. (utan årtal) F730. Tillgänglig:

http://www.nibe.se/produkter/franluftsvarmepumpar/nibe-f730/ [16-05-04]

Excelfilen och VIP-filer finns tillgängliga på https://cfljud.com/examensarbete/

Bilaga 1

V1 kostnader för material.

Materialkostnader för batterier och växelriktare under 30 år.

Materialkostnad Installationskost

nad

Tesla Powerwall 6,4 kWh

Batteri

3000 dollar

Med en kurs på (8,59)

från forex.se (2016-

04-18) får vi en

materialkostnad på

54 949,28: - SEK

9 000: -

SolarEdge SE7600A-

Inverter Växelriktare

1575 Dollar

Med en kurs på (8,59)

från forex.se (2016-

04-18) får vi en

materialkostnad på

27 269,40: - SEK

2000: -

V2 materialkostnader (Wikells, 2014).

Åtgång Materialkostnad

[kr] Tid [h] UE [kr]

Hakställning (2mån) 1,15 - - 189:75

108 fasadtegel 1 204:75 1,15 -

Frakt tegel (t=108) 1 63: - - -

Vanligt bruk (t=108) 1 97:50 0,10 -

Armering Bs85 (0,22kg/m) 1 22:60 0,01 -

4 fasadspik 4 st. 23: - 0,08 -

45 våningshög klimatskiva-33 1 70:50 0,11 -

9 Glasrockskiva vindskydd 1 36:70 0,13 -

45x220 reglar c 600 3,5 m 106:23 0,42 -

220 mineralullskiva-36 1 104:05 0,09 -

0,2 plastfolie 1 5:20 0,07 -

45x70 reglar c 450 4 m 37:60 0,28 -

70 mineralullskiva-36 (B=410) 1 40:10 0,08 -

13 gipsskiva (B=900) 1 32:50 0,18 -

Sektionskostnad för V1 kr/m2 (Wikells, 2014).

Materialkostnad [kr] 695,28

Arbetslön 2,24 tim. á 188 [kr] 421,12

Underentreprenader [kr] 189,75

Omkostnadspålägg 252 % på

arbetslön [kr]

1 061,22

Omkostnadspålägg 10 % på

UE [kr]

18,98

Sektionskostnad för tunn

vägg exkl. moms kr/m2

[kr]

2 386,35

LCC för V1-fallet, 30 år.

Totalkostnad för 115,23 m2 V1[kr] 274 965

Totalkostnad för solcellsanläggning och

batteri [kr]

149 219

Totalkostnad för 115,23 m2 tunnvägg,

lagringskapacitet och solceller [kr]

424 184

LCC på 30 år för solcellsanläggning och batteri. Kalkylränta 4 %.

Materialkostnad [kr] 82 219

Installationskostnad [kr] 11 000

Totalkostnad 14 st. solceller [kr] 56 000

Totalkostnad för

solcellsanläggning och batteri

[kr]

149 219

LCC för V2-fallet, 30 år.

Materialkostnad [kr] 843,73

Arbetslön 2,7 tim. á 188 [kr] 507,06

Underentreprenader [kr] 189,75

Omkostnadspålägg 252 % på arbetslön [kr] 1 277,79

Omkostnadspålägg 10 % på UE [kr] 18,98

Sektionskostnad för tjock vägg exkl. moms

kr/m2 [kr]

2 875,35

Totalkostnad för 115,23 m2 tjockvägg.

[kr]

336 933

Skillnad i vinst vid försäljning mellan V1 och V2.

Villa Blåsippa Riket Stor-Stockholm Stor-Göteborg Stor-Malmö Ej storstad

Högre

försäljningsintäkt

med V1[kr]

170432 307891 254494 180501 120305

V1:s högre LCC

[kr]

87251

Högre marginal

i fall V1 [kr] 83181 220640 167243 93250 33054

Bilaga 2

Brukarindata

Bilaga 3

Bilaga 4