Solenergi er en fornybar energikilde som det forskes mye på. Her kan du lese om hva solenergi er, og ikke minst om hvordan fremtiden for solenergi ser ut både i Norge og resten av verden.
Solenergi er en enorm ressurs
Alle vet at solen er kraftig. Dermed er det også lett å forstå at solenergi har potensiale til å bli en svært viktig energikilde, men det kan likevel være vanskelig å forestille seg størrelsen på den.
Det blir imidlertid litt enklere når vi vet, ifølge SNL, at omfanget av den solenergien som når Jorden hvert eneste år er ca. 15 000 ganger mer enn det som forbrukes av energi i hele verden i løpet av et år.
I tillegg kommer all den energien som strømmer fra sola, men som ikke når planeten vår. Det er over 2 milliarder mer enn den energien som treffer overflaten av Jorden.
Hva er solenergi
Solenergi kan i utgangspunktet deles inn to typer:
- Den primære energikilden
- Direkte utnyttelse av innstrålt solenergi
Den primære energikilden
Sola er allerede den primære kilden til energi på kloden vår. Ved at den varmer opp atmosfæren og havet dannes fenomener som vind, havstrømmer, bølger og nedbør. Dette utnyttes i neste omgang til både turbiner og seil.
I tillegg bidrar solen til fotosyntesen, som omformer vann og karbondioksid til biomasse. Det kan gjennom forbrenningsprosesser bli til varmeenergi. Det er dessuten biomasse som ble omformet for mange millioner år siden som har gitt grunnlaget for dagens fossile brennstoff, som olje, gass og kull.
Derfor kan vi slå fast at solen gir opphav til de fleste energiformer vi kjenner til, med noen få unntak som geotermisk energi og energi fra kjernekraft.
Direkte utnyttelse av innstrålt solenergi
Når vi snakker om solenergi er det likevel som regel direkte utnyttelse av solens stråler det vises til.
De seneste årene har det blitt forsket mye på hvordan man best mulig kan utnytte disse strålene ved å omforme de direkte til nyttbar varmeenergi eller kjemisk bundet energi.
Når solenergien fanges og omformes til elektrisk energi omtaler vi den som solkraft. Det foregår enten ved hjelp av solceller, i det som kalles fotovoltaisk prosess, eller i et varmekraftverk som drives av termisk solvarme.
Solceller sørger for av solenergi som stråler ned til Jorden omformes til elektrisk energi, i en fotovoltaisk prosess.
Det har lenge vært slik at solkraftverk som produserer elektrisitet på denne måten har vært ansett som kostbare, og dessuten lite energieffektive. Imidlertid har den tekniske utviklingen ført til forbedringer både når det gjelder produksjonsteknikk og effektivitet.
Dermed har kostnadene ved solkraft gått ned, og effektiviteten gått opp.
Kostnaden ved å installere solceller har gått så drastisk ned at det mange steder i verden konkurrerer med den prisen forbrukere må betale for kjøp av elektrisk energi over et el-nettet. Dette har ført til at stadig flere sluttbrukere har installert solcelleanlegg i liten eller større skala.
I tillegg har også utnyttelse av solkraft gjennom solceller blitt stadig mer utbredt, siden prisen er blitt mer konkurransevennlig.
Mange steder er det laget flytende solkraftverk. De etableres ofte i en innsjø eller på et kunstig vannmagasin.
Slik fungerer solceller
En solcelle er som regel laget av silisium. Et silisiumatom har fire elektroner i det ytterste skallet. Atomer søker å ha åtte elektroner i det ytterste skallet, derfor deler naboatomer elektronene i det ytterste mellom seg, for at alle skal ha tilgang på åtte elektroner. Det omtales som at atomene er koblet til hverandre i det som kalles et krystallgitter.
Et slik krystallgitter leder ikke strøm særlig godt. Derfor tilsettes andre stoffer som påvirker elektronsammensetningen. Dette omtales som «doping». Vanligvis benyttes bor og fosfor til denne prosessen.
For at elektronene skal kunne bevege seg, og lede strøm, består en solcelle derfor av to lag med silisium med bor og fosfor.
Elektroner søker alltid å fylle en ledig elektronplass. Når silisium dopes med bor kalles det positiv lading, og det oppstår ledige elektronplasser. Når det dopes med fosfor oppstår det motsatte, og det blir overskudd av elektroner.
Sollys kalles lysfotoner. Lysfotoner kan frigjøre elektroner idet de treffer solcellen. Når det skjer kan elektron bevege seg, samtidig som spenningen mellom silisiumlagene gjør at elektronet beveger seg mot den negative siden og den ledige plassen beveger seg mot den positive siden.
Spenningsforskjellen mellom lagene fører til at elektronet ikke går tilbake samme vei som det kom, men i stedet går hele veien gjennom en tilsluttet krets. Denne bevegelsen av elektroner lager strøm.
Tips: Gå til vår forside for å se beste strømavtaler.
Hva er termisk solenergi
Termisk solkraft er en annen måte å utnytte solens energi på enn solceller. I stedet for at solstrålene blir gjort om til elektrisitet, blir de omdannet til varme.
Dermed kan ikke termisk solkraft benyttes direkte til elektrisitet, for å lade batterier, biler eller telefoner.
I stedet kan den brukes til å varme opp hus og varme opp vann.
Termisk solkraft kan imidlertid benyttes indirekte til el-produksjon. Da varmer den først opp væske. Deretter benyttes denne væsken videre, til å produsere elektrisitet.
Lesetips: Les også vår artikkel om geotermisk energi her.
Hvor viktig er solenergi i verden i dag
Solkraft er den energiformen med kraftigst årlig vekst i hele verden.
Ifølge IEA, International Energy Agency, var det i 2021 installert solkraft med kapasitet til å produsere 885 GW i hele verden. De har samtidig uttalt en visjon om at 27 prosent av verdens energiproduksjon vil være dekket av solenergi innen 2050.
De seneste 30 årene har solkraft hatt en årlig vekst på mer enn 35 prosent. I 1990 var den globale produksjonen på 0,087 TWh i 1990, mens den var på 1003 TWh i 2021.
Ledende land innen solenergi
Landene som leder an i utbygging og utvikling av solenergi er Kina, USA, Japan, Tyskland og India.
Australia er imidlertid det landet hvor solenergi for tiden utgjør en størst del av landets energiproduksjon. Solenergi utgjorde i 2021 10,2 prosent av Australias samlede kraftproduksjon. Tilsvarende tall var på 8,9 for Italia, på andreplass, og 8,8 for Japan på tredjeplass.
De tre landene med høyest total produksjon av solenergi er:
- Kina, med 260 TWh i 2020
- USA med 146 TWh i 2021
- Japan med 89 TWh i 2021
De største solenergiverkene i verden
Mye viktig arbeid innen solenergi gjøres i Asia. Det er også der vi finner de største solkraftverkene.
India produserte i 2020 61 TWh solkraft, og ligger dermed på femteplass av de største produsentene, etter Tyskland som er på fjerdeplass.
I India finner vi også verdens største kraftverk basert på solceller. Det heter Bhadla Solar Park.
Bhadla Solar Park dekker et område på 57 km2, og har installert ytelse på 2245 MW. Kraftverket ligger i delstaten Rajasthan. Det er på grensen mot Pakistan, nordvest i India.
Kina har også to av verdens største solkraftverk. Det ene er Longyangxia Dam Solar Park, med en ytelse på 2400 MW. Det andre er Huanghe Hydropower Hainan Solar Park, med en ytelse på 2200 MW.
Utvikling av solenergi i Norge
Blant annet fordi Norge har rikelig med andre tilgjengelige energikilder, har ikke solkraft tradisjonelt vært mye utbygd i Norge. Den utbyggingen som har skjedd har i stor grad vært knyttet til direkte forbruk i områder med vanskelig tilgjengelighet på elektrisitet fra overføringsnettet.
Det vil i stor grad si hytter og fritidsbebyggelse, i tillegg til drift av fyrlykter og ulike fjerntliggende tekniske installasjoner.
En annen faktor som har gjort at det tidligere ikke ble satset mye på utbygging av solkraft i Norge var at man trodde at mye skyer og andre klimatiske forhold ville gjøre det lite attraktivt som energikilde her til lands. Imidlertid har nyere forskning vist at solenergi vil kunne gi viktige bidrag til energimiksen også i Norge.
SNL viser til at målinger har vist at innstrålt solenergi på en optimalt tilpasset flate i Nord-Norge er nesten like bra som innstrålt effekt i Mellom-Europa.
Nettopp i Mellom-Europa er det for tiden kraftig økning i bruk av solenergi. Det kan derfor ventes at det samme vil skje i Norge. Det vil også kunne bli drevet frem av nye bygningstekniske krav til det som kalles passivhus og plusshus – hvor termisk og fotoelektrisk solenergi spiller en viktig rolle.
For tiden er det i Norge registrert om lag 12500 solcelleanlegg som er tilkoblet strømnettet. Samlet kapasitet for disse anleggene er 227 MW. Bare i 2020 ble det installert hele 2158 solcelleanlegg, og de hadde til sammen 41 MW i kapasitet. I tillegg kommer en rekke mindre anlegg som går direkte til forbruk, uten å være koblet til strømnettet.
Bakgrunnen for utbyggingen av solkraft de siste årene er høyere kraftpriser generelt, og at prisen på solceller har gått ned. Utsikter til vedvarende høye kraftpriser i Norge gir grunn til å tro at denne trenden vil fortsette.
Solkraft på Sola
Et norsk solkraft-prosjekt som har fått oppmerksomhet også utenfor landets grenser er solcelleparken på Stavanger lufthavn, Sola.
Den ble nylig offisielt åpnet, og er en del av en stor satsing fra Avinor på fornybar energi. Ifølge en pressemelding fra Avinor kan det være kommersielle elfly-ruter på Sola allerede i 2026. Foreløpig skal solcelleparken dekke energibehovet til driften av flyplassen.
Solcelleparken på Sola dekker 10 mål. Den har en kapasitet på om lag 800 000 kWh. Det gjør den til en av de største solcelleanleggene som er bakkemonterte i Norge. Solcelleparken er en del av det såkalte Elnett21-prosjektet, som du kan lese mer om på deres nettsider.
Lufthavndirektør ved Stavanger lufthavn, Anette Sigmundstad, sier i en pressemelding at solcelleparken på Sola er et ledd i en større satsing fra Avinor.
Avinor ønsker å være en pådriver for fossilfri luftfart. Dermed har de satt seg som mål at lufthavnene skal være tilrettelagt med tilstrekkelig infrastruktur for lading innen 2030. Det forventes at helelektriske flyruter ikke er veldig langt frem i tid, og da vil strømforbruket mangedobles.
Solcelleparken på Sola er estimert å ha en årlig produksjon på 800 MWh. Videre forventes det at det vil utgjøre om lag 400 tur- returreiser med et lite elfly (ni seter) mellom Stavanger og Bergen. Alternativt tilsvarer det drift av banelys og navigasjon på lufthavnen i to og et halvt år.
Det har vært investert 13 mill. kroner i solcelleanlegget på Sola. Det er estimert at det vil ha en nedbetalingstid på 6,5 år, med en strømpris på 2,5 kr/KWh.
Stavanger lufthavn, Sola, er Norges eldste sivile lufthavn, med sine 85 år, og er en av de fire store flyplassene i landet (ved siden av Oslo, Bergen og Trondheim).
Fremtiden for solenergi
Solkraften på Sola er bare ett av stadig flere eksempler på viktige satsinger innen solkraft, både i Norge og ellers i verden. Det er av mange knyttet store forventninger til videre utvikling av denne energiformen.
Jordkloden tar imot mer enn 10 000 ganger mer energi fra Solen enn det vi forbruker av energi. Likevel er det fortsatt en del haker ved produksjonen av solenergi. Det inkluderer:
- Ujevn tilførsel av sollys, og dermed av produksjon av solkraft
- Effektiviteten på solceller er til dels lav, men den utvikles stadig
- Utbygging av solkraftverk krever store arealer
- Karbonavtrykk, fra utvinning av silisium og andre kjemikalier til produksjon av solceller
Til tross for disse ulempene er det knyttet store forventinger til solkraft som en viktig erstatter for fossilt brennstoff. Store land som Kina og USA satser på teknologiutvikling. Når så store markeder fører an i utviklingen, vil det også kunne bidra til videre reduksjon av kostnadene.
Som ved andre energikilder er det også et politisk spørsmål hvorvidt man legger til rette for, og støtte opp om, videre forskning og utbygging, både lokalt, nasjonalt og globalt.
Oppsummert
- Solenergi er allerede en viktig faktor for å dreie større deler av energiproduksjonen globalt i en mer bærekraftig retning. Nyere forskning viser at det er godt grunnlag for utnyttelse av solenergi også i nordlige områder, som Norge.
- Samtidig som ytelsen fra solcelleanlegg har økt de seneste årene, har kostnadene ved utbygging av slike anlegg gått nedover. Dette er en trend det er grunn til å tro at vil fortsette også de nærmeste årene.
