Image
Solcellepanel

Forskerne mener fremtidens solceller i større grad blir en integrert del av bygningene. Foto: Colourbox.

Glemmer Norge sola når vi satser på fornybar energi?

På verdensbasis er solkraft en av de billigste og raskest voksende kraftkildene. I Norge snakker vi mest om vann og vind.

Skyhøye strømpriser høsten 2021 har gjort at etterspørselen etter solkraft har økt. På verdensbasis er solkraft en svært populær kilde til strøm, men i Norge snakker vi lite om solenergi.

– Vi har vannkraften og vi har hatt lavere kraftpriser. Solkraft blir senere lønnsomt i Norge sammenliknet med land som har større innstråling, forklarer Josefine Selj, forsker ved Institutt for Energiteknikk. 

Denne teksten er basert på en episode av Universitetsplassen podkast - en podkast om forskning fra Universitetet i Oslo. Hør hele episoden her:

Vil lage bedre og billigere solceller

Solcellene nyttiggjør omtrent 20-30 prosent av sollyset til energi. Den teoretiske maksgrensen for solceller laget av silisium er like under 30 prosent. Likevel er de regnet som en billig og god kraftkilde, men det er mulig å lage solceller som er mer effektive enn dette. 

Fakta

Slik virker solcellen

En solcelle gjør om energien i lys til strøm. Når sollys skinner på panelet, har noe lyset nok energi til å slå ut et elektron fra et av atomene inne i panelet. Elektronet sitter ikke lenger fast på atomet, og kan bevege seg fritt i solcellen. Elektronet etterlater et hull som også kan flytte seg. Det er mulig å 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. Strøm er bare elektroner i bevegelse, og det er dette som gjør at vi kan hente ut strømmen fra solceller. 

Forsker Kristin Bergum ved Senter for Materialvitenskap og Nanoteknologi er en av forskerne som jobber med å få solcellene bedre. Samtidig skal hun sørge for at de er bærekraftige og billige. Ifølge henne er det to ting som kan forbedres med selve solcellen. Det første er å bedre teknologien ved å sørge for at elektronene, strømmen, ikke blir hindret på noen måte. Dette har det vært jobbet med siden de første solcellene kom på 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 på 50-tallet, kan teknologien fremdeles forbedres.

Den andre måten er å bruke teknologier som ikke brukes i kommersielle solceller i dag. Et eksempel er å legge to eller flere solceller oppå hverandre. Dette gjøres først og fremst i solceller på satellitter eller romsonder hvor prisen ikke spiller så stor rolle. 

– Den beste solcellene ligger i dag på rundt 50 prosent effektivitet, og det er med seks solceller som er stablet oppå hverandre, forklarer Bergum. 

Det er også mulig å utnytte mer av lyset enn vi gjør i dag. Alt lyset som ikke har nok energi til å flytte på et elektron går til spille. Det samme gjelder lyset som har høyere energi enn det som skal til. Da går mye av energien som er til overs tapt. Derfor jobber forskere med å lage materialer som kan konvertere noe av sollyset til riktig energinivå eller legge solcellene oppå hverandre til ett panel slik at de ulike lagene kan nyttiggjøre ulike deler av lyset. 

Gir gift bedre materialer?

For Bergum er det også viktig at solcellene er bærekraftige. For eksempel er det viktig å unngå å bruke giftige stoffer. 

– Det kan virke som en generell regel i materialteknologi at dersom man legger til et giftig materiale så fungerer det mye bedre, smiler Bergum.

Et eksempel på 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 mål å klare å unngå det fullstendig i fremtiden.

Det er også en fordel å bruke billige materialer som det finnes mye av. For at det skal bli mulig å dekke store deler av verdens energibehov med solceller må vi ikke gå tom for materialet de lages av. Dagens solceller er basert på silisium, som er et av de vanligste stoffene i jordskorpa. 

– Den største delen av solcellen er basert på silisium, som finnes i sand, forklarer Bergum. 

Det er også viktig at produksjon av solcellene ikke er for energikrevende, tidkrevende eller involvere utstyr som er vanskelig å få tak i. 

Solenergi brukes lite i Norge

Solenergi er på verdensbasis anslått til å bli vår viktigste kilde til strøm globalt i løpet av de neste tiårene. 

– Hvordan ligger vi an i Norge?

– Norsk industri har satset mye på sol, og er i en særstilling i Europa. På installasjonssiden har vi selskaper som er blant de største globalt, så deler av Norge har satset på sol. Hvis vi snakker om bruken av solkraft i Norge, så er vi en kjempesinke, både globalt, og i forhold til våre naboland Sverige og Danmark, sier Selj. 

Kristin Bergum og Josefine Selj snakker om solenergi i Universitetsplassen podkast.

Energiprisene påvirker etterspørselen

Ifølge henne har vi mye mindre sol installert, fordi vannkraft har vært en viktig del av den fornybare energien. Selv om kraftprisene for øyeblikket er svært høye, er pris en viktig faktor ved installering av solkraft. Når du betaler for et solcellepanel kan du se for deg at du gjør en investering i fremtidig energi. Det lønner seg hvis prisene i fremtiden er høye, men det er ikke sikkert dersom prisene er lave. Dermed kan investeringsprisen være en barriere ved installering av solcellepanel fordi du betaler hele prisen med én gang. 

– Det har vært en økt etterspørsel nå i høst, så folk er definitivt påvirkelige. Høyere kraftpriser gir et umiddelbart ønske om mer solkraft, så det er positivt for økt installasjon, sier Selj. 

Tilgangen til vannkraft har også bidratt til at strømprisene historisk har vært lave i Norge, og dermed har det å investere i annen fornybar energi ikke vært så lønnsomt. Før nå. Oljeindustrien har også gjort at mye av forskningsressursene har dreid seg om den typen teknologi, fremfor å forske på for eksempel solenergi. 

– Det er provoserende å se at solkraft ikke blir nevnt sammen med hydrogen, karbonlagring, eller havvind, som er mer populære på den politiske agendaen i Norge, sier Selj. 

Lite lys er en barriere

Den mest åpenbare årsaken til at det er lite satsing på sol i Norge er vår beliggenhet langt nord, med tidvis lite lys. Samtidig kan dette bidra til at solkraft er svært gunstig deler av året. Ifølge Selj kan bruk av solkraft om sommeren bidra til reduserte strømpriser 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 så kan vi spare vann i magasinene til senere, forklarer Selj. 

Solceller kan dekke hele verdens energibehov

– Det er egentlig ikke vanskelig å dekke hele verdens strømbehov med solceller. Det vil kunne ta litt tid å installere alt, men utfordringen er heller å dekke energibehovet der vi trenger det, når vi trenger det, sier Selj. 

I tillegg trengs det lagringsløsninger som gjør at det er mulig å ta vare på energien over tid. Eksempler på slik lagringsteknologi er batterier og hydrogenteknologi. 

– Det er også mulig å bruke overskudd fra solenergi til å pumpe vann tilbake i magasinene, sier Bergum. 

Grunnen til at det er så viktig å ha gode lagringsløsninger, og tilgang til ulik fornybar energi er at det ikke alltid er sol når vi trenger strøm. 

– Stort sett er sol og vind komplementære, det vil si at i store deler av verden er det litt mer vind når det ikke er sol, forklarer Selj.

Det samme gjelder delvis for sol- og vannkraft. En av utfordringene denne høsten har vært at det er lite vind samtidig som at det er lite vann i magasinene etter en tørr sommer.

Solceller kan utnytte arealer dobbelt

Vindkraft har møtt motbør fordi det legger beslag på store naturarealer. Solkraft kan også gjøre det, men det er lettere å kombinere solkraft med å 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 undersøkelser av hvor mye bygningsmasse som kan brukes til solceller. En undersøkelse Norges Vassdrags- og Energidirektorat har gjort viser at det er realistisk å få 7 TWh (innen 2040) fra solkraft på denne måten. Til sammenlikning får vi 130 TWh per år fra vannkraft. Potensialet for solkraft på bygg er betydelig større enn dette, trolig opp mot 50 TWh, fordi utvalget av bygg som er gjort i denne analysen er ganske snever, ifølge Selj. 

Hun mener at en storstilt installasjon av solceller i Norge bør være bygningsintegrert. Det betyr at solcellene er en del av taket og fasaden, fremfor å bli montert for seg. 

– En del teknologer er veldig glade i å ha vanlige solceller på taket og synes at det ser pent ut, og jeg heier på det også, men jeg synes at det er flere hakk mer estetisk når det er integrert, sier Selj. 

En annen fordel med at solcellene ikke bare befinner seg på taket er ren praktisk: 

– En fordel med å ha solceller på fasaden i Norge er at kraftproduksjonen om vinteren blir litt høyere, sammenliknet med å ha dem på taket. Du har ganske stor vinkel på sola vinterstid og samtidig kan du få refleks av snøen, forklarer Bergum. 

Systemet må også fungere optimalt

For å utnytte solcelleteknologien best mulig er det også viktig at systemene rundt fungerer bedre. 

– Det er viktig å passe på god drift av anlegget, at du ikke har nedetid, at du klarer å skille mellom ulike typer tap slik at du vet hvordan du skal optimalisere teknologien, forklarer Selj. 

Ifølge henne bør det også forskes mer på algoritmer og analyser som gjør solparkene mer effektive. Det er en billig måte å få mer ut av teknologien på. I tillegg kommer «produksjonsvarsel», et slags værvarsel for energibruk. Såkalt «produksjonsvarsel» blir viktig i det grønne skiftet fordi det sier noe om hvor mye kraft som produseres av sol, vind, og vann, samt hvor mye forbrukerne er forventet å benytte. Dersom det ligger an til å bli gode tider for sol er det for eksempel mulig å la vannkraften være. Eventuelt kan det regne og blåse, og dermed bli produsert så mye kraft at det er gunstig å lagre overskuddet. Slik at den energien som finnes benyttes på en smartere måte.