SOLVE's Webinar Series

SOLVE is launching a new webinar initiative. Research within SOLVE is categorized into seven research themes. The concept behind this initiative is for each theme group to present their research during short webinars throughout the upcoming year. The primary goal is to disseminate research findings and knowledge, primarily to stakeholders in the solar industry but also to other interested parties in the energy sector.

Kicking off the series is Theme 1, which focuses on advanced solar cell technology. This includes the development of highly efficient tandem solar cells and the validation of PV modules for long-term stability. Additionally, it involves efforts to create solar cells that reduce resource consumption, minimize capital investments, and optimize land use for each unit of solar energy produced.

During the webinar, you can expect to learn more about various topics, including the development of perovskite and silicon cells, the future directions of solar cell technology, and an overview of ongoing doctoral projects within SOLVE. A more detailed program will be provided shortly.

The webinar is entirely free of charge and will take place on October 3rd from 9-11 a.m. To learn more and register, please click on the link below:

https://energiforsk.se/konferenser/kommande/avancerad-solcellsteknik/

Promising collaboration for solar power of the future

Solar energy is seen as one of the solutions for a sustainable energy future. The path to achieving this requires cooperation, and that's where SOLVE plays a crucial role. Above all, it's about finding specific projects that interest the researchers, doctoral students, thesis workers, and companies says SOLVE's director, Marika Edoff.

AGRIVOLTAICS – Combining Agriculture and Solar Power

One of SOLVE's research themes focuses on exploring the integration of solar panel systems with other land uses, especially in agricultural areas. This involves system design, modeling of electricity generation, and crop yields on agricultural land (both arable and pasture) as well as the co-optimization of agriculture and solar power.

Since the fall of 2020, research on agrivoltaics, the combination of agriculture and solar power, has been underway at Kärrbo Prästgård near Västerås, with funding from the Swedish Energy Agency and others, including European Energy. The installation of solar panels was completed in the spring of 2021, and since then, the research team has been exploring the opportunities and challenges associated with agrivoltaics.

Crop Yield

One crucial question is whether agrivoltaic farming yields as much as conventional farming. Pietro Campana, associate professor at Mälardalen University and the lead researcher for the project at Kärrbo Prästgård, explains that they have been monitoring crop yields for two years and have not observed significant differences compared to similar crops grown in open fields.

"The crops seem to adapt to the shade under the solar panels by increasing leaf area. We have also noticed a tendency for the crops to perform better during very dry parts of the season compared to if they were planted in an open field. The results align with findings from other countries. With vertically mounted solar panels in rows with a 10-meter row spacing, we lose 1 meter under the solar panels, which is 10% of the land area, and hay production during 2021-2022."

Climate Change

According to Pietro Campana, there are several advantages to agrivoltaic systems. One benefit is that agrivoltaic systems can operate even in a changing climate with higher temperatures and more extreme rainfall. Another advantage is that it offers a new opportunity for better financial stability in agriculture.

"By combining agriculture with solar panels, farmers can achieve both higher and more stable incomes while contributing renewable electricity through solar power," says Pietro Campana.

Large-Scale Parks

Pietro Campana believes that agrivoltaic systems are the way forward in the approval process for large-scale solar parks. Vertically mounted agrivoltaic systems can increase land utilization compared to using land solely for agriculture or solar power.

Monitoring Systems

The research conducted at Kärrbo Prästgård has garnered significant interest worldwide. Modeling crop yield in agrivoltaic systems is a major concern for many countries. Many are looking to establish a synergy between solar power and agriculture and determine how to maintain high crop production levels under the panels.

I am proud that over the past two years, we have been able to establish a highly complex monitoring system for both energy and crop yield. We have also successfully validated our integrated modeling platform. We have been contacted by multinational companies in the renewable energy sector and large insurance companies that want access to it."

Solvallen in Vässlingby

Mälardalen University, together with Linde Energi and Solkompaniet, has received support from the KK Foundation for a multi-year research project linked to Solvallen in Vässlingby, just outside Fellingsbro in Lindesberg Municipality. The aim is to study solar electricity production, crop yields, and economics. This project combines vertically mounted, double-sided solar panels with continued agricultural use of the land for hay cultivation.

"The combination of cultivation and electricity production has the potential to provide more efficient and profitable land use. If it proves successful, as we have seen elsewhere in the world, it could also lead to fewer conflicts over land use. Here, electricity production is combined with cultivation, aligning interests," concludes Pietro Campana.

Fact Box:

Work within SOLVE's "combined land use" theme is progressing very well, and the research team consisting of Pietro Campana, Bengt Stridh, Marcos Lana, Tekai Eddine Khalil Zidane (new postdoctoral researcher), Sebastian Zainali (Ph.D. candidate), Silvia Ma Lu (Ph.D. candidate), and Sultan Tekie (new Ph.D. candidate) has already published several interesting scientific articles. See links below."

  

1.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652621032807

2.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261923003458

3.      https://eartharxiv.org/repository/view/4732/

4.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X22003917

5.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772427122000158

6.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377422002815

7.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772427123000037

Virtual Power Plants Could Boost Revenue for Solar Panel Owners

Currently, a virtual power plant developed by the company CheckWatt is changing the game. By connecting their solar panels to this virtual power plant, solar energy producers can sell support services.

Linking their facilities to deliver services, such as support for Svenska Kraftnät (the Swedish National Grid) through Currently, not only brings in additional revenue but also provides extra operational monitoring and assurance that the facility is performing as expected.

"This marks a revolution within the electrical system, with the development of these virtual power plants. It's no longer just the major players and traditional power plants that maintain the system's reliability. Now even smaller solar energy producers can generate revenue from support services. Ongoing operation and maintenance for participating systems also improve because they are monitored and connected," says Dan-Eric Archer, CEO of CheckWatt.

Approximately 500 units, including solar power plants, wind power, fast chargers, heavy electric vehicle charging infrastructure, and battery storage, sign up for Currently every month, according to Dan-Eric Archer, who describes Currently as a success.

"We are working towards also being able to manage hydrogen electrolyzers, and various forms of flexible consumption are also on the horizon.

In the long run, frequency regulation and support services may not be what provides the greatest benefit to society, believes Dan-Eric Archer.

"Conditional agreements, local flexibility markets, and energy communities will play an increasingly important role. Controllability for larger solar power plants is becoming a hygiene requirement for owners to secure reasonable agreements with the balance responsible party, as economic risks associated with negative imbalances have increased significantly."

Checkwatt has been part of SOLVE since its inception. What is your purpose in being involved?

"We derive great value from being part of SOLVE. It provides us with insight into the challenges and needs facing the solar power industry. SOLVE also offers excellent networking opportunities with academia and the latest findings. We also supervise at least one doctoral thesis every year, and there are always ongoing research projects in which we participate."

Checkwatt Facts

Checkwatt is an energy services company specializing in measurement, control, and IT systems for energy efficiency and renewable energy. The company provides monitoring and control services for solar power, wind power, and electric vehicle charging."

SOLVE's Webbinarserie

Solforskningcentrum Sverige, SOLVE, inleder en ny webbinariesatsning. Forskningen inom SOLVE är uppdelad i sju forskningsteman. Tanken är nu att varje temagrupp ska berätta om sin forskning under korta webbinarier under det kommande året. Syftet är att sprida forskningsresultat och kunskap framförallt till aktörer inom solelområdet, men även till övriga intresserade i energibranschen.

Först ut är Tema 1 som handlar om avancerad solcellsteknik, till exempel utveckling av högeffektiva tandemsolceller och validering av PV-moduler med långsiktig stabilitet. Det handlar också om att utveckla solceller för att få lägre resursförbrukning, lägre kapitalinvesteringar och optimerad markanvändning för varje producerad enhet solenergi.

Under webbinariet får vi höra mer om: Utvecklingen av perovskit- och kiselceller, den framtida utvecklingen vad det gäller solcellsteknologi och en översikt över pågående doktorandprojekt inom SOLVE.

Ett mer detaljerat program kommer inom kort.

Webbinariet är kostnadsfritt och äger rum den 3 oktober, kl 9-11

Läs mer och anmäl dig här: https://energiforsk.se/konferenser/kommande/avancerad-solcellsteknik/ 

Lovande samarbete kring framtidens solenergi

Solenergi ses som en av lösningarna för en hållbar energiframtid. Vägen dit kräver samarbete och där fyller Solelforskningscentrum Sverige, eller SOLVE, en viktig funktion. Framförallt gäller det att hitta specifika projekt som intresserar såväl forskarna som doktoranderna, exjobbarna och företagen, menar SOLVE:s föreståndare Marika Edoff.

AGRIVOLTAICS – jordbruk och solkraft i kombination

Ett av SOLVEs forskningsteman handlar om att undersöka kombinationen av solcellssystem med annan markanvändning, speciellt på jordbruksmark. Det handlar om systemdesign, modellering av elutbyte och skörd från jordbruksmark (både åkermark och betesmark) samt samoptimering av jordbruk och solkraft.

Sedan hösten 2020 pågår forskning om agrivoltaics, jordbruk och solkraft i kombination, på Kärrbo Prästgård utanför Västerås, med finansiering från Energimyndigheten och bland andra European Energy. Solcellsinstallationen gjordes våren 2021och sedan dess har forskarteamet arbetet med att se vilka möjligheter och utmaningar som agrivoltaics kan medföra.

Skörd

En fråga som är viktig är förstås om agrivoltaiska jordbruk ger lika bra skörd som ett konventionellt jordbruk. Pietro Campana är universitetslektor på Mälardalens Universitet och ansvarig forskare för projektet på Kärrbo prästgård.  Pietro Campana berättar att de nu har övervakat skörden under två år och att de inte har sett några stora förändringar i jämförelse med likartad odling på öppet fält:

– Grödan verkar anpassa sig till skuggan under solpanelerna genom att den ökar bladytan. Vi har också sett en tendens till att grödan presterar bättre under mycket torra delar av säsongen jämfört med om grödan hade varit placerad på ett öppet fält. Resultaten överensstämmer med resultat som uppnåtts i andra länder. Med vertikalt monterade solpaneler i rader med 10 meters radavstånd förlorar vi 1 meter under solpanelerna, det vill säga 10 % av marktyan och vallproduktionen under 2021-2022.

Klimatförändringar

Det finns flera vinster med agrivoltaiska system, menar Pietro Campana. En fördel är att agrivoltaiska system kan fungera även om vi kommer att få ett förändrat klimat med högre temperaturer och mer extrem nederbörd. En annan vinst är att det finns en ny möjlighet att få en bättre ekonomi i jordbruket.

– Genom att kombinera jordbruket med solpaneler kan jordbrukarna få både högre och mer stabila inkomster, samtidigt som de bidrar med förnybar elektricitet via solkraften, säger Pietro Campana.

Storskaliga parker

Agrivoltaiska system är vägen framåt i tillståndsprocessen för storskaliga solparker, tror Pietro Campana. Vertikalt monterade agrivoltaiska system kan öka markutnyttjandet jämfört med endast jordbruk eller endast solkraft.

Övervakningssystem

Forskningen vid Kärrbo prästgård har väckt ett stort intresse runt om i världen. Modellering av skördeavkastning i agrivoltaiska system är en stor fråga för många länder runt om i världen. Många vill få en samverkan mellan solkraft och jordbruk och komma fram till hur man upprätthåller en hög nivå av produktion av grödor under panelerna. 

– Jag är stolt över att vi under de senaste två åren har kunnat sätta upp ett mycket komplext övervakningssystem för både energi och skörd. Vi har också lyckats validera vår integrerade modelleringsplattform. Vi har blivit kontaktade både av multinationella företag inom förnybar energisektor och stora försäkringsbolag som har velat få tillgång till det.

Solvallen i Vässlingby

Mälardalens universitet har tillsammans med Linde Energi och Solkompaniet beviljats stöd av KK-stiftelsen för ett flerårigt forskningsprojekt knutet till Solvallen i Vässlingby, utanför Fellingsbro I Lindesbergs kommun.  Syftet är att studera produktionen av solel, grödans avkastning och ekonomi. Här kombineras vertikala, dubbelsidiga solpaneler med fortsatt brukande av jordbruksmarken för odling av vall.

– Kombinationen av odling och elproduktion har potential att ge en effektivare och lönsammare markanvändning. Om det blir framgångsrikt, som vi har sett på andra håll i världen, kan det också leda till färre målkonflikter för markanvändning. Här kombineras elproduktion med odling, så intressena kombineras, avslutar Pietro Campana.

Faktaruta:

Arbetet inom SOLVEs tema ”kombinerad markanvändning” rullar på väldigt bra och forskarteamet bestående av Pietro Campana, Bengt Stridh, Marcos Lana, Tekai Eddine Khalil Zidane (ny postdoktor), Sebastian Zainali (doktorand), Silvia Ma Lu (doktorand) och Sultan Tekie (ny doktorand) har redan publicerat en rad intressanta vetenskapliga artiklar. Se länkar nedan.

 

1.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652621032807

2.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261923003458

3.      https://eartharxiv.org/repository/view/4732/

4.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X22003917

5.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772427122000158

6.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377422002815

7.      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772427123000037

8.      https://eartharxiv.org/repository/view/5210/

9.      https://eartharxiv.org/repository/view/5349/

10.  https://eartharxiv.org/repository/view/5747/ 

Virtuellt kraftverk kan öka intäkterna för solcellsägare

Currently är ett virtuellt kraftverk som företaget CheckWatt tagit fram. Genom att ansluta sina solcellspaneler till det virtuella kraftverket kan solelproducenter sälja stödtjänster.

 Att koppla upp anläggningen för att leverera exempelvis stödtjänster till Svenska Kraftnät via Currently innebär en direkt extra intäkt, men det ger dessutom en extra driftövervakning och försäkran om att anläggningen fungerar som den ska.

 – Det är en revolution inom elsystemet som pågår i och med utvecklingen av den här sortens virtuella kraftverk. Det är inte längre bara de stora aktörerna och traditionella kraftverk som upprätthåller driftsäkerheten i systemet. Nu kan även mindre solcellsproducenter få intäkter från stödtjänster. Löpande drift och underhåll för de system som deltar blir också bättre eftersom de är monitorerade och uppkopplade, säger Dan-Eric Archer, vd på Checkwatt.

Cirka 500 enheter – som solkraftverk, vindkraft, snabbladdare, laddinfrastruktur för tunga elfordon och batterilager – anmäler sig varje månad till Currently, enligt Dan-Eric Archer som beskriver Currently som framgångsrikt.

 – Vi jobbar för att också kunna hantera vätgaselektrolysörer, och olika former av flexibel konsumtion är också på väg in.

På sikt kommer det troligen inte vara frekvensreglering och stödtjänster som skapar den största nyttan för samhället, tror Dan-Eric Archer.

 – Villkorade avtal, lokala flexmarknader och energigemenskaper kommer att spela en allt större roll. Styrbarhet för större solkraftverk är på väg att bli ett hygienkrav för att man som ägare ska få ett rimligt avtal med balansansvarig eftersom ekonomiska risker med negativa obalanser har ökat markant. 

Checkwatt har varit med i SOLVE sedan starten. Vad är syftet för er att vara med?

 – Vi har stor en nytta av att vara med i SOLVE, det ger oss insikt i vilka utmaningar och behov som solkraftbranschen står inför. SOLVE ger också goda kontaktytor med akademi och de senaste rönen. Vi handleder också minst ett examensarbete på doktorand nivå varje år och det pågår alltid några forskningsprojekt där vi deltar. 

Fakta Checkwatt

Checkwatt är ett energitjänsteföretag, som arbetar med mätning, styrning och it-system inom energieffektivisering och förnybar energi. Företaget arbetar med tjänster för driftövervakning och styrning för solkraft, vindkraft och laddning av elfordon.