Skyh?ye str?mpriser h?sten 2021 har gjort at ettersp?rselen etter solkraft har ?kt. Det er ikke like enkelt ? sette opp en vindm?lle i hagen, eller skaffe seg en foss. P? verdensbasis er solkraft en sv?rt popul?r kilde til str?m, men i Norge snakker vi lite om solenergi.
– I Norge er det mindre fokus p? utbygging av annen fornybar kraft fordi vi har vannkraften, og fordi vi har hatt lavere kraftpriser, samt at det blir senere l?nnsomt i Norge sammenliknet med land som har st?rre innstr?ling, forklarer Josefine Selj, ved Institutt for Energiteknikk.
Denne teksten er basert p? en episode av Universitetsplassen podkast - en podkast om forskning fra Universitetet i Oslo. I denne episoden m?ter du forsker Kristin Bergum ved Senter for Materialvitenskap og Nanoteknologi som forsker p? solceller i samtale med Josefine Selj som er forsker ved Institutt for Energiteknikk. H?r denne, og andre spennende episoder, i din podkastapp.
Forsker p? mindre giftige, mer effektive, og like billige solceller
Solcellene nyttiggj?r omtrent 20-30 % av sollyset til energi. Den teoretiske maksgrensen for solceller laget av silisium er like under 30 %. Likevel er de regnet som en billig og god kraftkilde. Det er mulig ? lage solceller som er mer effektive enn dette.
| En solcelle virker ved at den gj?r om energien i lys til str?m. N?r sollys skinner p? panelet, har noe av dette sollyset nok energi til ? sl? ut et elektron fra et av atomene inne i panelet. Dette elektronet sitter ikke lenger fast p? atomet, og kan bevege seg fritt i solcellen. Der elektronet var blir det et hull, som ogs? kan flytte seg. Det er mulig ? separere hull og elektroner, fordi begge er elektrisk ladd, med et elektrisk felt inne i solcellen. Disse ladningene vil bevege seg i motsatt retning av hverandre. Str?m er egentlig bare elektroner i bevegelse, og det er dette som gj?r at vi kan hente ut str?mmen fra solceller. |
|---|
Kristin Bergum er en av forskerne som jobber med ? f? solcellene bedre, men samtidig s?rge for at de er b?rekraftige og billige. If?lge henne er det det to ting du kan gj?re med selve solcellen for ? forbedre den. Det f?rste er ? forbedre teknologien ved ? s?rge for at elektronene, str?mmen, ikke blir hindret p? noen m?te. Slike forbedringer har det v?rt jobbet med siden de f?rste solcellene kom p? 1950-tallet. Elektronene kan bli sittende fast i urenheter og feil i materialet, eller i overganger mellom ledning og panel. Selv om dagens solceller er mye bedre enn p? 50-tallet, jobber forskerne fremdeles med ? forbedre denne teknologien.
Den andre m?ten ? forbedre solcellene p? er ? bruke teknologier som ikke brukes i kommersielle solceller i dag. En slik teknologi er ? legge to eller flere solceller opp? hverandre. Dette gj?res f?rst og fremst i solceller p? satellitter eller romsonder hvor prisen ikke spiller s? stor rolle.
– Den beste solcellene ligger i dag p? rundt 50 % effektivitet, og det er med seks solceller som er stablet opp? hverandre, forklarer Bergum.
Det er ogs? mulig ? utnytte mer av lyset enn vi gj?r i dag. Alt lyset som ikke har nok energi til ? flytte p? et elektron g?r til spille. Det samme gjelder lyset som har h?yere energi enn det som skal til. Da g?r mye av energien som er til overs tapt. Derfor jobber forskere med ? lage materialer som kan konvertere noe av sollyset til riktig energiniv? eller legge solcellene opp? hverandre til ett panel slik at de ulike lagene kan nyttiggj?re ulike deler av lyset.
Gift = bedre materialer?
For Bergum er det ogs? viktig at solcellene de jobber med er b?rekraftige. Da er det flere ting som m? p? plass. For eksempel er det viktig ? unng? ? bruke giftige stoffer.
– Det kan virke som en generell regel i materialteknologi at dersom man legger til et giftig materiale s? fungerer det mye bedre, smiler Bergum.
Et eksempel p? et slikt stoff som det finnes noe av i solceller, er bly. Det er likevel lite bly i solceller sammenliknet med mye annen teknologi, men det er et m?l ? klare ? unng? det fullstendig i fremtiden.
Et annet b?rekraftsaspekt er at det er en fordel ? bruke billige materialer som det finnes mye av. For at det skal bli mulig ? dekke store deler av verdens energibehov med solceller er det viktig at vi ikke g?r tom for materialet de lages av. Dagens solceller er basert p? silisium, som er et av de vanligste stoffene i jordskorpa.
– Den st?rste delen av solcellen er basert p? silisium, som finnes i sand, forklarer Bergum.
Det siste punktet handler om ? lage solcellene med teknikker som er mulig ? anvende i faktisk produksjon. Det betyr at prosessene helst ikke b?r v?re veldig energikrevende, tidkrevende eller involvere utstyr som er vanskelig ? f? tak i.
Solenergi kan bli viktigst i verden – men det brukes lite i Norge
Solenergi er p? verdensbasis er ansl?tt til ? bli v?r viktigste kilde til str?m globalt i l?pet av de neste ti?rene.
– Hvordan ligger vi an i Norge?
– Norsk industri har satset mye p? sol, og er i en s?rstilling i Europa. P? installasjonssiden har vi selskaper som er blant de st?rste globalt, s? deler av Norge har satset p? sol. Hvis vi snakker om bruken av solkraft i Norge, s? er vi en kjempesinke, b?de globalt, og i forhold til v?re naboland Sverige og Danmark, sier Selj.
Energiprisene p?virker ettersp?rselen
If?lge henne har vi mye mindre sol installert, trolig fordi vannkraft har v?rt en viktig del av den fornybare energien. Selv om kraftprisene for ?yeblikket er sv?rt h?ye, er pris en viktig faktor ved installering av solkraft. N?r du betaler for et solcellepanel kan du se for deg at du gj?r en investering i fremtidig energi. Det l?nner seg hvis prisene i fremtiden er h?ye, men det er ikke sikkert dersom prisene er lave. Dermed kan investeringsprisen v?re en barriere ved installering av solcellepanel fordi du betaler hele prisen med én gang.
– Det har v?rt en ?kt ettersp?rsel n? i h?st, s? folk er definitivt p?virkelige. H?yere kraftpriser gir et umiddelbart ?nske om mer solkraft, s? det er positivt for ?kt installasjon, sier Selj.
Tilgangen til vannkraft har ogs? bidratt til at str?mprisene historisk har v?rt lave i Norge, og dermed har det ? investere i annen fornybar energi ikke v?rt s? l?nnsomt. F?r n?. Oljeindustrien har ogs? gjort at mye av forskningsressursene har dreid seg om den typen teknologi, fremfor ? forske p? for eksempel solenergi.
– Det er provoserende ? se at solkraft ikke blir nevnt sammen med hydrogen, karbonlagring, eller havvind, som er mer popul?re p? den politiske agendaen i Norge, sier Selj.
Lite lys
Den mest ?penbare ?rsaken til at det er lite satsing p? sol i Norge er v?r beliggenhet langt nord, med tidvis lite lys. Samtidig kan dette bidra til at solkraft er sv?rt gunstig deler av ?ret og if?lge Selj kan bruk av solkraft om sommeren bidra til reduserte str?mpriser om vinteren.
– Solkraft er en viktig del av energimiksen og passer godt inn i Norge fordi vi har vannkraft som er fleksibel og regulerbar. Derfor kan solkraft utkonkurrere vannkraft prismessig om sommeren, og s? kan vi spare vann i magasinene til senere, forklarer Selj.
Solceller kan dekke hele verdens energibehov
– Det er egentlig ikke vanskelig ? dekke hele verdens str?mbehov med solceller. Det vil kunne ta litt tid ? installere alt, men utfordringen er heller ? dekke energibehovet der vi trenger det, n?r vi trenger det, sier Selj.
I tillegg trengs det lagringsl?sninger som gj?r at det er mulig ? ta vare p? energien over tid. Eksempler p? slik lagringsteknologi er batterier og hydrogenteknologi.
– Det er ogs? mulig ? bruke overskudd fra solenergi til ? pumpe vann tilbake i magasinene, sier Bergum.
Grunnen til at det er s? viktig ? ha gode lagringsl?sninger, og tilgang til ulik fornybar energi er at det ikke alltid er sol n?r vi trenger str?m.
– Stort sett er sol og vind komplement?re, det vil si at i store deler av verden er det litt mer vind n?r det ikke er sol, forklarer Selj.
Det samme gjelder delvis for sol- og vannkraft. Et av utfordringene denne h?sten har v?rt at det er lite vind samtidig som at det er lite vann i magasinene etter en t?rr sommer. Det er noe av forklaringen p? de h?ye str?mprisene, og det viser hvor viktig det er ? ha flere bein ? st? p? n?r det gjelder fornybar energi.
Solceller kan utnytte arealer dobbelt
Vindkraft har m?tt motb?r fordi det legger beslag p? store naturarealer. Solkraft kan ogs? gj?re det, men det er lettere ? kombinere solkraft med ? bruke arealet til flere ting.
– En av de store fordelene med solkraft er at den er distribuert, og at den kan brukes sammen med annen utnyttelse av det samme arealet, enten det er landbruk, bygg, eller det er flytende sol, forklarer Selj.
Blant annet er det gjort unders?kelser av hvor mye bygningsmasse som kan brukes til solceller. En unders?kelse Norges Vassdrags- og Energidirektorat har gjort viser at det er realistisk ? f? 7 TWh (innen 2040) fra solkraft p? denne m?ten. Til sammenlikning f?r vi 130 TWh per ?r fra vannkraft. Potensialet for solkraft p? bygg er betydelig st?rre enn dette, trolig opp mot 50 TWh, fordi utvalget av bygg som er gjort i denne analysen er ganske snever, if?lge Selj.
Hun mener at en storstilt installasjon av solceller i Norge b?r v?re bygningsintegrert. Det betyr at solcellene er en del av taket og fasaden, fremfor ? bli montert for seg.
– En del teknologer er veldig glade i ? ha vanlige solceller p? taket og synes at det ser pent ut, og jeg heier p? det ogs?, men jeg synes at det er flere hakk mer estetisk n?r det er integrert, sier Selj.
En annen fordel med at solcellene ikke bare befinner seg p? taket er ren praktisk:
– En fordel med ? ha solceller p? fasaden i Norge er at kraftproduksjonen om vinteren blir litt h?yere, sammenliknet med ? ha dem p? taket. Du har ganske stor vinkel p? sola vinterstid og samtidig kan du f? refleks av sn?en, forklarer Bergum.
Systemet m? ogs? fungere optimalt
For ? utnytte solcelleteknologien best mulig er det ogs? viktig at systemene rundt fungerer bedre.
– Det er viktig ? passe p? at du har god drift av anlegget, at du ikke har nedetid, at du klarer ? skille mellom ulike typer tap slik at du vet hvordan du skal optimalisere teknologien, hvilket tap som skyldes varme eller ditt og lort, og hva som skyldes nedetid p? nett, forklarer Selj.
If?lge henne b?r det ogs? forskes mer p? algoritmer og analyser som gj?r solparkene mer effektive. Det er en billig m?te ? f? mer ut av teknologien p?. I tillegg kommer ?produksjonsvarsel?, et slags v?rvarsel for energibruk. S?kalt ?produksjonsvarsel? blir viktig i det gr?nne skiftet fordi det sier noe om hvor mye kraft som produseres av sol, vind, og vann, samt hvor mye forbrukerne er forventet ? benytte. Dersom det ligger an til ? bli gode tider for sol er det for eksempel mulig ? la vannkraften v?re. Eventuelt kan det regne og bl?se, og dermed bli produsert s? mye kraft at det er gunstig ? lagre overskuddet. Slik at den energien som finnes benyttes p? en smartere m?te.
Lytt til mer fra Universitetsplassen podkast
Universitetsplassen er en forskerbasert podkast om samfunnet produsert av Universitetet i Oslo. Her m?tes b?de unge og erfarne forskere for ? snakke om det de mener er viktig og aktuelt, sammen med gjester fra norsk samfunnsliv.
Vil du gi oss tips og tilbakemeldinger kan du sende en epost til podkast-universitetsplassen@uio.no.