Optimal production and use of solar electricity in municipal nearly Zero Energy service buildings

Abstract: EU Energy Performance of Buildings direktivet (EPBD) kräver att alla nya byggnader skall vara närä-nollenergibyggnader från och med år 2021. Nya kommunala byggnader måste uppfylla detta nära-nollenergikrav redan från och med år 2019. Den här studien udersöker kommunala servicebyggnader, och speciellt hur egen solelproduktion kunde användas att förbättra kommunala servicebyggnader energieffektivitet, och därigenom uppnå de kommande nära-nollenergikraven.Tre kommunala servigebyggnader (daghem, en skola och ett åldringshem) från Tammerfors, Finland, valdes som fallstudier och deras energiförbrukning simulerades. Simuleringsbaserad optimering används för att hitta den optimala solpanelytan och panelinklinationen för varje fallstudiebyggnad. De kriterier som minimerades var nuvärdet av systemlivscykelkostnaden och byggnadens primärenergiförbrukning. I beräkningarna antogs en standard kommersiellt tillgänglig solpaneltyp, och elpris enligt aktuella priser i dagsläget.Resultaten visar att egen solelproduktion kan förbättra servicebyggnadens energieffektivitet avsevärt om det finns tillräckligt med takyta för solpanelinstallation. Med aktuella elpriser är egen solel ekonomiskt lönsamt endast i åldringshemmet, där det kan ge en maximal vinst på 2,7-3,6 €/m2, beroende på vilken teknik i huvudsak används för uppvärmning. Den högsta vinsten uppnås med 461 m2 solpaneler med en inklinationsvinkel på 48°, och i kombination med en luft-vattenvärmepump. Den här uppställningen sänker också byggnadens primärenergiförbrukning med 13%. Generellt är solel mer lönsamt med värmepump än med fjärrvärme.Egen solel skapar ingen nettovinst i daghemmet eller skolbyggnaden, eftersom dessa byggnader är stängda under sommaren. Den ekonomiska lönsamheten för solel beror också på huvudsaklig uppvärmning, elpriser, framtida beteende av realräntan och energipriser, och framtida prissättning av solpaneler. En känslighetsanalys visar att ekonomisk lönsamhet är nära att uppnås också för daghemmet och skolbyggnaden. Om man inkluderar elanvändningen från hela fastigheten av daghemmet, är det ekonomisk lönsamt att installera solel även vid nuvarande el- och installationspriser. Då kan de ge en maximal vinst på 1,6-1,8 €/m2.Studiens centrala rekommendation för kommuner är att planera nya vårdhem med tillräckligt söderriktad takyta för en stor solpanelinstallation. Solkraft bör främst genomföras i byggnader som är i bruk under hela året, och kan utnyttja så mycket som möjligt av den egna elproduktionen. När man överväger den ekonomiska lönsamheten av solkraft i servicebyggnader, är det nödvändigt att utreda den verkliga elförbrukningen i hela fastigheten och inte bara i byggnaden. För undervisningsbyggnader är de bästa kandidaterna för egen solelproduktion sådana byggnader som är öppna även på sommaren, t.ex. de daghem som inte stänger för sommaren. Även om de framtida nZEB-reglerna inte kräver elproduktion i kommunala servicebyggnader, kan egen solel både förbättra byggnadens energieffektivitet och vara ekonomiskt lönsamt., särskilt i vårdhem.