In the transition towards a sustainable energy system, building mounted solar photovoltaics (PV) have unique benefits; they require no additional land and the energy is generated directly at load centers. Within residential buildings, multi-family homes (MFH) are particularly interesting because of the economies of scale and their greater potential for emissions reductions.

This thesis identifies and describes value propositions for solar PV within Swedish multi-family houses via three branches of inquiry; system sizing optimization, quantification of investment risk, and the techno-economic potential of PV/thermal (PVT) collectors integrated with ground source heat pumps (GSHP). Underpinning these investigations is a comprehensive review of technical and economic models for solar PV, resulting in a catalogue of performance indicators and applied techniques.

From the sizing analysis, no objective, techno-economically optimal PV system size is found without including the prosumer’s personal motives. Prioritizing return on investment results in small systems, whereas systems sized for net-zero energy can be profitable in some buildings. There is also a strong economic incentive to adopt communal electricity metering to increase self-consumption, system size, and economic return. Monte Carlo analysis is used to quantify investment uncertainty, finding that well-designed systems have an 81% chance of earning a 3% real return on investment, and even without subsidies there is a calculated 100% chance of having a positive return. PVT integrated GSHP can reduce the land needed for boreholes by up to 87% with a lower lifecycle cost than district heating, thereby broadening the heat pump market and reducing barriers to heating electrification.

The quantitative results provide guidance for Swedish MFH owners while the methodology presents solar PV value in a more useful manner for prosumers to identify their personal motives in decision making. This approach is also useful for researchers, business leaders, and policy makers to understand the prosumer perspective and promote adoption of PV in the built environment.

I övergången mot ett hållbart energisystem har takmonterade solceller unika fördelar; de kräver ingen extra mark och elenergin genereras direkt där den behövs. Inom bostadssektorn är flerfamiljshus särskilt intressanta på grund av stordriftsfördelar och deras större möjlighet att bidra till minskade utsläpp.

Denna avhandling identifierar och beskriver värdeerbjudanden för solceller i svenska flerfamiljshus via tre frågeställningar; optimering av installationens storlek, kvantifiering av investeringsrisken och den teknisk-ekonomiska potentialen för PV/termiska (PVT) paneler integrerade med bergvärmepump. Analysen grundas på en omfattande genomgång av tekniska och ekonomiska modeller för solceller, vilket resulterar i en katalog över prestandaindikatorer och tillämpbara utvärderingstekniker.

I analysen av storlekens betydelse hittas inget objektiv, tekniskt-ekonomiskt optimalt system utan bästa storlek beror av prosumentens personliga motiv. Att prioritera avkastning på kapitalet ger mindre system, medan lägre krav kan ge större storlek som når netto-noll energi med godtagbar avkastning. Det finns också ett starkt ekonomiskt incitament att använda gemensam mätning av fastighets- och lägenhetsel för att öka egen-förbrukningen, systemstorleken och den ekonomiska avkastningen. Monte Carlo-analys har använts för att kvantifiera investeringarnas osäkerhet och visar att väl utformade system har 81% chans att ge 3% avkastning, och även utan subventioner finns en 100% chans att få positiv avkastning. Om PVT integreras med bergvärmepump kan markytan för borrhål minskas med upp till 87% och ge en lägre livscykelkostnad än fjärrvärme, vilket kan bredda värmepumpmarknaden och minska hindren för elektrifiering av uppvärmningen.

Resultaten ger vägledning för svenska husägare då metodiken ger verktyg att identifiera personliga motiv i beslutsfattandet. Metoden är också användbar för forskare, företagsledare och beslutsfattare för att förstå prosument-perspektivet och främja installationen av solceller i den byggda miljön.