SOLVE-doktoranden Sebastian Zainali försvarade sin licentiatavhandling

Sebastian Zainali försvarade framgångsrikt sin licentiatavhandling " Microclimate modeling for agrivoltaic systems " den 15 mars vid Mälardalens universitet, Västerås. Det är den första licentiatuppsatsen om agrivoltaics i Sverige.

 Grattis Sebastian!

Hallå där, Marieke Rynoson

Du går doktorandprogrammet i energisystem på Högskolan i Dalarna och är med i SOLVE. Berätta mer om doktorandprogrammet?

 

- Forskarutbildningen i energisystem handlar om den byggda miljön, alltså energi som resurs i byggnader och det sett ur ett livscykelperspektiv. Det handlar om  energisystemlösningar som är hållbara på lång sikt. I ämnet ligger tonvikten på energitekniska installationer i den byggda miljön, vilket inkluderar solenergianläggningar.

Varför valde du att forska om solenergi?

 

- När jag avslutade mitt masterprogram i Energy Efficient Built Environment fick jag möjlighet att ansöka om den här tjänsten. Det som intresserade mig var möjligheten att lära mig mer om byggnadsintegration av solceller. Det som är spännande och intressant med den här doktorandtjänsten är att den innehåller en stor bredd av ämnen  som ger mig möjligheten att göra en mängd olika projekt.

 

Berätta om din forskning:

 

- Huvudfrågan i mitt första forskningsprojekt är: Kan IDA ICE exakt återskapa prestandan hos verkliga solcellsinstallationer över ett brett spektrum av systemkonfigurationer i Sverige, och hur fungerar det jämfört med etablerade programvaror för solcellsdesign? Det är intressant eftersom industrins standardverktyg (t.ex. PVsyst, PV*sol, Polysun) inte täcker in allt kring byggnadsintegrerade solceller.  Eftersom paneltemperaturen är en ganska viktig del av noggrannheten i PV-simuleringen, och BIPV-panelerna och byggnadsskalet har ett termiskt förhållande, måste det bli rätt. Det kan vara intressant för konsulter att beräkna byggnadens energibehov och produktion samtidigt!

Jag har fått bra dataset från RISE, som inkluderade mätningar av solinstrålning som jag behöver som indata för modelleringsverktygen. Enda problemet: mätningarna var utförda i ”global tiltted irradiance” (GTI), så de mättes inte horisontellt. Jag undersöker nu med hjälp av en SOLVE-kollega vilken separationsmodell som ger de bästa resultaten för GTI-separation på höga latituder. Separationsmodellerna brukar inte klara höga latituder särskilt bra...

 

–        Mitt tredje pågående forskningsprojekt handlar om integrering av solceller i kyrkor. Efter att ha genomfört en inledande litteraturgenomgång kommer huvudfrågan att vara: "Hur förändrar integreringen av solcellspaneler det upplevda kulturarvsvärdet - ekonomiskt, miljömässigt, socialt - hos en kyrka som är en specifik typ av kulturarvsbyggnad?" Metod: Kvalitativ intervjustudie med t.ex. specialister på kulturarv och historiska byggnader Det skulle vara intressant att ta fram någon form av guide, som skulle kunna användas vid planering av solpaneler i historiska byggnader.

 

 

- Jag har också två andra projekt på gång, som jag hoppas att jag kan börja med. Det första är modellering av färgade solceller. Som en annan doktorandkollega fann i sina studier (Babin, 2021 & 2023) påverkar typen av färg och panelens lutningsvinkel prestandan hos PV-paneler. Jag skulle vilja få mätningar från paneler med olika färgmetoder, för att se om hans resultat är sanna med alla färgtekniker och hur det kan implementeras i PV-modelleringsverktyg. Det här projektet skulle vara bra för att koppla samman de mycket tekniska projekten med den tvärvetenskapliga karaktären hos de samhällsvetenskapliga projekten.

 

Det andra planerade forskningsämnet handlar om hur BIPV uppfattas. Det är inte bara integrerat i en byggnad, det är också integrerat i människors visuella miljö och dagliga liv. Vilka typer av (BI)PV anses vara de mest önskvärda? Och den preliminära forskningsfrågan är: Vilka designstrategier kan användas för att öka allmänhetens acceptans och uppskattning av solcellsinstallationer i stadsmiljö?

 

Något annat du vill berätta för oss om?

 

- Det är viktigt att se till att teknik för förnybar energi, t.ex. solceller, fungerar bra ur teknisk, ekonomisk och miljömässig synvinkel. Panelerna ska vara så effektiva som möjligt, och vi vill förstås dra vårt strå till stacken för att minska Sveriges (och världens!) koldioxidavtryck. Men jag tror att det är lätt för oss ingenjörer att glömma att människor måste leva med våra lösningar. Förutom miljömässig och ekonomisk hållbarhet får vi inte glömma den sociala påverkan. Med min forskning hoppas jag därför kunna bidra till en mer exakt modellering av solceller i den första fasen av min forskning. Och i den andra fasen kommer jag att fokusera på social hållbarhet för att ge branschen insikter om konsumenternas preferenser - vad de faktiskt vill leva med - och säkerställa fortsatt allmän uppskattning av solcellsteknik i den byggda miljön.

Marie Kofod Hansen

Energiforsk

SOLVE-projektet om matematik för energisystem: Modellering, simulering och analys

Med ökningen av förnybara energikällor som sol- och vindkraft innebär decentraliserad energiproduktion utmaningar för nätförvaltningen. Karlstads universitets matematikprojekt, som finansieras av Energimyndigheten genom SOLVE, tar upp dessa frågor. Projektet leds av professor Adrian Muntean, doktorand Nicklas Jävergård och bitrände lektor Grigor Nika och kombinerar datadrivna och teoretiska strategier för att föreslå kontrollscheman för optimal energihantering. Läs mer om våra forskningsinsatser för hållbar energi här.

SOLVE på Elmia Solar 13-15 februari

Foto från Marika Edoff

SOLVE deltog på mässan Elmia Solar, Jönköping, 13-15 februari. Elmia Solar samlade 125 utställare från 10 olika länder och lockade 3 304 besök.

SOLVE-partners Mälardalens universitet och RISE delade en monter och höll välbesökta föredrag under mässans seminarieserie. Vi tycker att det var positivt att delta i mässan för att presentera våra arbeten, nätverka med deltagare på mässan och se vad som händer i branschen.

Vi planerar att även delta på nästa Elmia Solar som går 4-6 februari 2025.

Bengt Stridh

Mälardalen universitet

Missade du live-evenemanget? Se den inspelade videon av webbinarium 3 om byggnadsintegrerade solceller!

Publicerade vetenskapliga artiklar från SOLVE under 2023

Aupke, Phil, Seema, Andreas Theocharis, Andreas Kassler, and Dan-Eric Archer. “PV Power Production and Consumption Estimation with Uncertainty Bounds in Smart Energy Grids.” In 2023 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2023 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe), 1–6, 2023.

Bayram, Firas, Phil Aupke, Bestoun S. Ahmed, Andreas Kassler, Andreas Theocharis, and Jonas Forsman. “DA-LSTM: A Dynamic Drift-Adaptive Learning Framework for Interval Load Forecasting with LSTM Networks.” Engineering Applications of Artificial Intelligence 123 (August 1, 2023): 106480.

Frimane, Âzeddine, Robert Johansson, Joakim Munkhammar, David Lingfors, and Johan Lindahl. “Identifying Small Decentralized Solar Systems in Aerial Images Using Deep Learning.” Solar Energy 262 (September 15, 2023): 111822.

Ramadhani, Umar Hanif, David Lingfors, Joakim Munkhammar, and Joakim Widén. “On the Properties of Residential Rooftop Azimuth and Tilt Uncertainties for Photovoltaic Power Generation Modeling and Hosting Capacity Analysis.” Solar Energy Advances 3 (January 1, 2023): 100036.

Zainali, Sebastian, Johan Lindahl, Johan Lindén, and Bengt Stridh. “LCOE Distribution of PV for Single-Family Dwellings in Sweden.” Energy Reports 10 (November 2023): 1951–67.

Zainali, Sebastian, Silvia Ma Lu, Bengt Stridh, Anders Avelin, Stefano Amaducci, Michele Colauzzi, and Pietro Elia Campana. “Direct and Diffuse Shading Factors Modelling for the Most Representative Agrivoltaic System Layouts.” Applied Energy 339 (June 2023): 120981.

Zainali, Sebastian, Omar Qadir, Sertac Cem Parlak, Silvia Ma Lu, Anders Avelin, Bengt Stridh, and Pietro Elia Campana. “Computational Fluid Dynamics Modelling of Microclimate for a Vertical Agrivoltaic System.” Energy Nexus 9 (March 2023): 100173.

Partners i SOLVE

English

SOLVE PhD student Sebastian Zainali defended his licentiate thesis

Sebastian Zainali successfully defended his licentiate thesis " Microclimate modeling for agrivoltaic systems " on March 15 at Mälardalen University, Västerås. This is the first licentiate thesis on agrivoltaics in Sweden.

Congrats Sebastian!

Hi Marieke Rynoson

You are enrolled in the Doctoral Programme in Energy Systems at Dalarna University and involved in SOLVE. Could you provide more insight into the program? What is its focus?

–        The Doctoral Programme in Energy Systems focuses on utilizing energy within built environments as a resource in buildings. It adopts a lifecycle perspective in designing sustainable energy system solutions for long-term viability. The program emphasizes energy technology installations situated in the built environment, including solar energy installations.

PhD Student MArieke Rynoson, Dalarna University

Why did you choose to research solar energy?

–        When I was completing my Master's program in Energy Efficient Built Environment, I came across the opportunity to apply for this position. What interested me was the prospect of learning more about the building integration aspect of photovoltaics (PV). I appreciated the broad scope of the PhD position, which allows me to engage in various projects.

Tell us about your research:

–        The main question of my research project is: Can IDA ICE accurately replicate the performance of real-world PV installations across a diverse range of system configurations in Sweden, and how does it compare to established PV design software? This is interesting because industry standard tools (eg. PVsyst, PV*sol, Polysun) do not cover the building-PV intersection.  As the panel temperature is quite an important part of the accuracy of PV simulation, and the BIPV panels and building envelope have a thermal relationship, this needs to be right. And it may be interesting for consultants to calculate the building energy demand and production at the same time. For this study, I got a great dataset from RISE, that included solar irradiance measurements that I need as input for the modelling tools. The only problem is the measurements were global tilted irradiance (GTI), so measured in the plane of the array, not horizontally. As the design tools need diffuse and beam irradiance, I am currently collaborating with a colleague from SOLVE to explore which irradiance separation model yields the most accurate results for GTI separation in high latitudes. This investigation is crucial as traditional separation models often struggle to perform effectively in regions with high latitudes.

–        Another ongoing research topic is about the integration of PV in churches. Following an initial literature review, the primary question to be addressed is: “How does the integration of PV panels change the perceived heritage value – economic, environmental, social – of a church as a specific type of heritage building?” The methodology involves a qualitative interview study with t.ex. heritage consultants. It would be valuable to produce a guide, which could be useful in planning for solar panels in historical buildings.

–        I also have two other projects lined up, which I hope to initiate soon. The first one is the modelling of coloured PV. As another PhD colleague found in his studies (Babin, 2021 & 2023) the type of colour and panel tilt angle influence the performance of PV panels. I would like to get measurements from panels with different colouring methods, to see if his findings are true with all colouring technologies, and how that could be implemented in PV modelling tools. This project would be great to connect the very technical projects with the interdisciplinary nature of social science projects.

–        The second planned research topic focuses on the perception of Building-Integrated Photovoltaics (BIPV). BIPV is not just integrated into a building, it is also integrated into people’s visual environment and daily life. Which types of (BI)PV are deemed the most desirable? The preliminary research question is: Which design strategies can be employed to enhance public acceptance and appreciation of PV installations in the urban environment?

Anything else you want to tell us about?

–        It is important to make sure that renewable energy technologies, such as PV, work well from a techno-economic and environmental standpoint. The panels should be as efficient as possible, and of course, we want to do our part in lowering Sweden’s (and the world’s!) carbon footprint. But I think it is easy for us engineers to forget that people have to live with our solutions. In addition to environmental and economic sustainability, let’s not forget the social impact. Therefore, with my research, I hope to contribute to a more accurate modelling of PV through the first phase of my research. In the second phase, I will focus on social sustainability to provide insights to the industry into consumer preferences - what they want to live with - ensuring continued public regard for PV technology in the built environment.

Marie Kofod Hansen

Energiforsk

SOLVE Project on Mathematics for Energy Systems: Modeling, Simulation, and Analysis

With the rise of renewable energy sources like solar and wind power, decentralized energy production poses grid management challenges. Karlstad University's mathematics project, funded by the Swedish Energy Agency through SOLVE, addresses these issues. Led by Prof. Adrian Muntean, PhD-student Nicklas Jävergård, and Asst. Prof. Grigor Nika, the project combines data-driven and theoretical strategies to propose control schemes for optimal energy management. Learn more about our research efforts to enhance energy sustainability here.

SOLVE at Elmia Solar February 13-15

Photo from Marika Edoff

SOLVE participated in the Elmia Solar exhibition in Jönköping, from February 13th to 15th. Elmia Solar brought together 125 exhibitors from 10 different countries and attracted 3,304 visitors.

SOLVE partners Mälardalen University and RISE shared a booth and delivered well-attended presentations during the exhibition's seminar series. We believe it was beneficial to take part in the exhibition to showcase our work, network with other participants, and stay updated on industry developments.

We also plan to attend the next Elmia Solar event, scheduled for February 4th to 6th, 2025.

Bengt Stridh

Mälardalen University

Missed the Live Event? Catch the Recorded Video of Webinar 3 on Building-Integrated Photovoltaics!

During the webinar, we get a summary of the research on building-integrated solar cells within the International Energy Agency. Malin Unger, architect at RISE, and Chris Bales at Dalarna University give talks on activities in team 2 within SOLVE, which deals with building-integrated solar cells.

Costa Kapsis is an assistant professor in the Department of Civil and Environmental Engineering at the University of Waterloo. Costa's research lies at the interface of science, engineering and architectural design with an emphasis on energy in buildings and communities, focusing on energy efficiency, solar energy generation and energy transactions in the built environment. Costa presents the first international guidebook for the design of BIPV systems.

Anthony Pereira talks about the use and experience of building integrated photovoltaics in New York. Anthony Pereira is the founder and CEO of altPOWER, a New York City and London-based renewable energy development and design company with a focus on BIPV. Over the past 30 years, Anthony has worked to complete many BIPV projects, putting him in a unique position to discuss the evolution of BIPV products, codes and standards. Anthony's presentation focuses on US and international BIPV codes and standards that guide the design decisions of manufacturers, architects and engineers.

Marieke Rynoson and Elin Daun are PhD students linked to SOLVE's theme 2. They talk about their research in this area.

Additional questions from the webinar will serve as inspiration for future sessions.

Watch the webinar

Articles from SOLVE in 2023

Aupke, Phil, Seema, Andreas Theocharis, Andreas Kassler, and Dan-Eric Archer. “PV Power Production and Consumption Estimation with Uncertainty Bounds in Smart Energy Grids.” In 2023 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2023 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe), 1–6, 2023.

Bayram, Firas, Phil Aupke, Bestoun S. Ahmed, Andreas Kassler, Andreas Theocharis, and Jonas Forsman. “DA-LSTM: A Dynamic Drift-Adaptive Learning Framework for Interval Load Forecasting with LSTM Networks.” Engineering Applications of Artificial Intelligence 123 (August 1, 2023): 106480.

Frimane, Âzeddine, Robert Johansson, Joakim Munkhammar, David Lingfors, and Johan Lindahl. “Identifying Small Decentralized Solar Systems in Aerial Images Using Deep Learning.” Solar Energy 262 (September 15, 2023): 111822.

Ramadhani, Umar Hanif, David Lingfors, Joakim Munkhammar, and Joakim Widén. “On the Properties of Residential Rooftop Azimuth and Tilt Uncertainties for Photovoltaic Power Generation Modeling and Hosting Capacity Analysis.” Solar Energy Advances 3 (January 1, 2023): 100036.

Zainali, Sebastian, Johan Lindahl, Johan Lindén, and Bengt Stridh. “LCOE Distribution of PV for Single-Family Dwellings in Sweden.” Energy Reports 10 (November 2023): 1951–67.

Zainali, Sebastian, Silvia Ma Lu, Bengt Stridh, Anders Avelin, Stefano Amaducci, Michele Colauzzi, and Pietro Elia Campana. “Direct and Diffuse Shading Factors Modelling for the Most Representative Agrivoltaic System Layouts.” Applied Energy 339 (June 2023): 120981.

Zainali, Sebastian, Omar Qadir, Sertac Cem Parlak, Silvia Ma Lu, Anders Avelin, Bengt Stridh, and Pietro Elia Campana. “Computational Fluid Dynamics Modelling of Microclimate for a Vertical Agrivoltaic System.” Energy Nexus 9 (March 2023): 100173.

SOLVE partners