For those of us who live and work in Skellefteå, the winters are long. This means that the dark and the cold are part of our everyday life for much of the year.

This also tests the energy provision to our homes and truly challenges using the sun as a renewable energy source.

Zero Sun is a real-time experiment aiming to make solar technology more accessible, thereby becoming an integral piece in the puzzle for switching society over to 100 per cent renewable energy.

All of which is in accordance with our vision and with EU climate objectives.

If we can make it here, we can make it anywhere

Building a house that runs completely on its own solar power is one thing.

Doing it in a place where sunlight is absent for months at a time is something else entirely.

The solar energy that is generated during the summer months has to last throughout the year, which make this experiment worthy of its name.

Another way of putting it might be, “If we can make it here, we can make it anywhere”.

Modern one-storey house

Zero Sun is a modern one-storey house from the standard range of the Swedish construction company A-hus.

The only customisations are a small upgrade of the window energy class and the fact that the garage space is not a place to park the car but instead holds the technology system on which the entire experiment depends.

Otherwise it looks just like any other house. Although in the summer when all the snow has melted away, the 122 m² of solar panels on the roof might give it away a little.

A challenge with important lessons for the future

The idea is that anyone should be able to visit or rent the house.

In one way or another, the guests at the Zero Sun will be able to monitor their and Zero Sun’s energy consumption, to look at the energy balance and real time production, and to get a prediction of how long the energy will last.

We believe that it is by challenging ourselves with new and innovative solutions that we can learn important lessons about energy provision of and for the future.

Downloads

Presentation and facts

Solar panels on the roof collect solar energy, which is primarily used for the direct energy consumption of the house. Any leftover energy is then stored in batteries.

Once the batteries are full, the surplus energy goes into producing hydrogen by way of an electrolyser, and this is stored in a separate tank.

During the darkest time of the year, in the winter, the stored hydrogen is used to produce electricity via a fuel cell. That way, the house gets its energy from the sun all year round.

In addition, the fuel cell is cooled by water, which is an important function when connecting fuel cells to a house.

The reason for this is that when operational the system generates hot water, which is brought back into the house to be used for heating, washing, etc.

All of this comes packaged in an equipment box installed in the garage, a solar roof, and storage of seasonal energy in the form of hydrogen on the property.

In addition, the house can fuel cars on the property as needed. If you have an electric car, you charge it with electricity, and if you drive a fuel-cell vehicle, you fill up with hydrogen, of course.

En ny tid

Förhoppningsvis är tiden där vi bygger och installerar snart förbi. Men till skillnad från ett vanligt husbygge tar arbetet inte slut när huset är redo för inneboende. Istället tar då den andra delen av experimentet vid; den med utvärderingar och analyser. Men än är vi inte riktigt där. Gasinstallationen är provtryckt och installerad och nu väntar installationen av styr- och elanslutningen innan vi kan testa säkerhetsfunktionerna – och därefter påbörja vår vätgasproduktion.  Eftersom solen redan nu börjat lysa med sin frånvaro under stora delar av dygnet sjunker både temperaturerna och tillgängligheten på solenergi. De solstrålar som når oss kommer inte räcka till för att ta huset genom den kommande vintern. För att kunna göra ett fullskaligt vintertest kommer vi därför använda vätgas som producerats med el via en skarvsladd. När solen sedan återvänder till våren kommer vi ha fått ett bra underlag på husets faktiska förbrukning. Samtidigt kommer villan precis som den gångna sommaren börja försörja sig helt på energin från solen – och då också börja producera och lagra vätgas för att klara energiförbrukningen under nästa mörka, kalla period.

En tillbakablick

Det finns två stora utmaningar med projektet. En av dem är att huset inte har någon koppling till elnätet, alls. Den andra är att projektet genomförs i en utmanade miljö i norra Sverige, som under stora delar av året har begränsad tillgång till både solljus och temperaturer över nollstrecket. Husets energisystem ska hålla de boende varma även de kallaste vinterdagar. Dagar då tillskottet från solen, på grund av projektets geografiska plats, är i stort sett noll kilowattimmar. Under den mörka, kalla perioden är det vätgasen som nästan helt står för husets el- och värmeförsörjning. En av våra många lärdomar fick vi tidigt i processen, i samband att det kom ovanligt mycket snö ovanligt tidigt under vintern. Vi fick till slut flytspackla husgrunden för att få till det jämna resultat vi ville ha. Några veckor senare fick vi riva gasförrådet. Vi hade landat i en modell av en jordkällare i betong – en lösning som smälte in bra i miljön kombinerat med ett spännande material. Dessvärre blev det snäppet för litet för att rymma de 165 gasflaskorna på 55 liter vardera (totalt 2 000 kubikmeter, med en kapacitet på cirka 6 300 kWh) och samtidigt vara en bra miljö att arbeta i. Här fick vi helt enkelt tänka lite större. I slutändan är det en utmaning som varit ständigt återkommande; att komma ihåg att det är ett innovationsprojekt, där det främsta syftet är att lära, förstå och förbättra.

Under de gångna veckorna har Zero Sun-villan varit helt självförsörjande på el, tack vare batteribanken och ljusa, solstarka dygn. Störningarna i systemet har varit lika få som utbudet av fläktar i valfri butik och det är med goda förhoppningar vi fortsätter arbetet med installationen av vätgas.

En klurig ekvation

Huset är byggt och beräknat för två vuxna och två barn som bor i en vanlig villa. Det var också så tanken såg ut från början, att en familj skulle få bo i huset i tre, fyra år. I slutändan blev det istället så att projektet skulle vara tillgängligt för så många som möjligt – och verkligheten för just det här huset är därför att en stor variation av sällskap kommer bo här under sitt besök på Skellefteå Camping. Att villan kommer hyras ut gör det hela väldigt svårbedömt. Kommer det hit en grupp på 10 vuxna skidåkare som ska duscha blir energiförbrukningen genast en annan än om det skulle vara en familj på fyra personer. Då får vi helt enkelt se om energibalansen går ihop. Om inte? Då blir det mörker och kallvatten!

Prata med en vägg

Vad som produceras (energi eller vätgas), hur mycket produceras, vad har du använt energin till och hur mycket energi har gått åt? Vi vill också att huset ska kunna berätta hur länge energin räcker och ge tips om vad du kan göra av ett eventuellt överskott  – är det kanske läge att starta en diskmaskin eller ladda elbilen? På samma sätt jobbar vi även på en lösning där huset berättar det om det finns energitjuvar, som öppna fönster och rinnande vatten, som behöver åtgärdas. Genom att interagera med huset om våra beteenden tar vi också steget mot att kunna påverka hur och vad du som besökare kan göra för att optimera din energianvändning. Vi vill mäta allt som går mäta och styra det vi kan, för att vi tror att tekniska lösningar är en viktig del i att skapa smartare, och därmed minskad, energianvändning i hela samhället. Att hålla koll på hur du lever hållbart, utan att för den skull behöva begränsa dig, är inte bara kostnadseffektivt utan en viktig komponent inför energiomställningen 2040. Vi är övertygade om att verktyg som dessa bara kommer bli fler. Nu lyfter vi lite på locket.

En historisk dag

Men fredagen den fjärde maj 2018 blev en historisk dag för Skellefteå Kraft och vårt Zero Sun-hus. Strax innan lunch släcktes hela byggnaden ner och kopplades bort från elnätet. En liten stund senare lyste det åter i fönstren ­­när energiförsörjningen från solceller och batterier sattes i drift. Äntligen! En milstolpe är nådd ­– huset är nu helt självförsörjande på solenergi! I sann Zero Sun-anda låg molntäcket tjockt över Skellefteå under dagen. Trots det hade vi hela tiden en stadig energiproduktion på 3-4 kW, vilket täcker husets grundlast. Det är med stärkt självförtroende vi inom kort tar oss an installationen av vätgas.  

Kopplat och klart

Det här är en av alla detaljer som skiljer sig från ursprungsplanen – i början var tanken att använda blybatterier, men vi tyckte inte att det var förenligt med framtiden. Litiumbatterier är moderna och växer allt starkare på marknaden.

Trots att det blev en fördyring av projektet och en större utmaning teknikmässigt (bland annat med ett begränsat urval av kompatibla växelriktare till solcellerna), kände vi att det var den rätta vägen att gå.

Nu tänker du kanske att det ”inte är något nytt under solen” att lagra energin i batterier för nästa dags behov.

Det är helt rätt – den typen av lagring görs redan idag. Det unika med det här projektet är att möjliggöra lagring av energi för flera månader – något som är en betydligt större utmaning. Det är här vätgasen och bränslecellerna kommer in i bilden. I samverkan med batterierna utgör de lagringsprocessen.

Idag kom vi ytterligare en bit på vägen. Tack vare det fantastiska förarbetet från vår elprojektör Elteknik och installatörerna på Eltech är det egentligen bara ”plug and play” när vi väl sätter igång att samla in solenergin till energibanken på 135kWh.

Snart är det dags!

Tillsammans för framtiden

Men några delar vi projektet med redan nu. Med på vår spännande resa mot framtidens energisystem har vi nämligen en rad drivna partners från ett flertal länder. De är både kunniga och erbjuder den senaste tekniken inom sitt område, men framför allt är det deras omedelbara intresse och tilltro för projektet som förenat oss här, under samma tak. Och trots att det har varit en kylig start på det nya året, med temperaturer under -20 grader, har varken vi eller någon av våra partners fått kalla fötter. Tillsammans utforskar vi möjligheten för att en helt vanlig familj i framtiden ska kunna bo i en helt vanlig villa med en helt vanligenergiförsörjning. Precis som en vanlig familj gör idag alltså, med den ”lilla” skillnaden att det som i framtiden, förhoppningsvis, är den där helt vanliga energiförsörjningen i skrivande stund är ett helt unikt system i testfas.

Vårt projekt är ingen solskenshistoria

 De senaste dagarna har våra duktiga leverantörer på Svea Solar varit på plats och monterat husets 72 LG-paneler. Tillsammans har de en effekt på 27kW och täcker en yta på 122 kvadratmeter. Tack vare ett bra samarbete med våra takläggare blev arbetet, som önskat, färdigt innan julafton – trots utmaningarna i en tajt tidsplan och en vinter som tidigt blev snörik. En bedrift alla inblandade kan vara stolta över! Temperaturen har legat stadigt på omkring elva minusgrader och det känns, som alltid den här tiden på året, lite overkligt att vi om några månader kommer ha solljuset ständigt närvarande. Det är en spännande (och mäktig) insikt att den energi vi kan lagra från de knappt fyra månaderna som solen verkligen lyser upp våra breddgrader är det som i slutändan ska leda huset genom det här mörka, kyliga perioden nästa år.

Det blev… ett hus!

De senaste dagarna har de fantastiska byggarbetarna jobbat dygnet runt (känns det som, det är lätt att tappa greppet om vad klockan är i mörkret) med att sätta ihop vår alldeles egen julkrubba. Komplett med tak och fönster.

Nu gnistrar den vita fasaden ikapp med Vitbergsbacken i bakgrunden.

Och alla som någonsin byggt ett hus vet att tidsplaner som hålls inte är något annat än ett mirakel.

God jul!

Första pusselbiten

Innan julledigheten beräknar vi att vår villa i Vinga-modell ska stå färdig utvändigt. En 140 kvadratmeter stor bit i pusslet vi lägger för framtidens energilösningar. Hurra!

Ny bygger vi

17 minusgrader biter arbetarna i kinderna. Betongen som fyller upp det som nyss bara var ett hål i marken är lika kompakt som det omgivande mörkret.

Vi har fällt ner, rivit upp, grävt ur.

Nu bygger vi.

Beslutet är taget – Zero Sun blir verklighet.

Intill Vitbergets fot på Skellefteå Camping, kommer Skellefteå Kraft, i samarbete med A-hus, att bygga en helt vanlig och samtidigt fullkomligt unik villa. En villa som frikopplas från elnätet och blir helt självförsörjande på solkraft, på en plats som större delen av året knappt får någon sol.

Galet? Ja! Spännande? Minst sagt!

Nödvändigt? I allra högsta grad.

Samtidigt har ett annat beslut fattats av regeringen. År 2040 är målet att hela Sveriges energisystem ska vara 100 procent förnybart. Då har samtliga barn som föds i år hunnit fylla 22. För vissa kanske det känns som en evighet bort, men alla som är föräldrar till vuxna barn vet att de där åren springer förbi – och var det inte nyss du själv var precis så gammal?

Så, med knappt två decennier kvar till dess att målet ska vara uppnått står icke förnybar kraft fortfarande för nästan hälften av energin vi använder i vårt land.

Förhoppningarna och angelägenheten inför år 2040 kan alltså verka tuffa att leva upp till. Och helt klart kommer den här enorma omställningen vara en av vår tids största utmaningar.

Alla måste med. Vi börjar resan här, med Zero Sun Project. Ett realtidsexperiment där solens kraft utmanar Skellefteås långa mörka vintrar. Vi tror att det här är vägen framåt. En av pusselbitarna i samhällets anpassning för en ljusare framtid.

”If we can make it here, we can make it anywhere”.