ENERGIFAKTA
Solenergi 2010 Guidelines och tekniska anvisningar – professional edition
Solenergi 2010
1
ju
pi
te
r
m
te
m
ar
s
us ll
us
us
ri
n
cu
ve
er
ce
re
s
Solenergi 2010
2
tu sa rn us n ep us
us
n
an
tu
ur
er is
o ut pl
�Climate change, and how we address it, will define us, our era and ultimately the global legacy we leave for future generations.� Ban Ki-moon. FN:s generalsekreterare.
Solenergi 2010
3
solen – framtidens basenergi Jorden fullkomligt översvämmas av energi. Inom loppet av 10 minuter har solens strålar kastat lika mycket energi över jordens yta som hela mänskligheten förbrukar under ett helt år. Samtidigt är vi mitt uppe i en kronisk energikris med en stadigt ökande användning av fossila bränslen och ökade utsläpp av växthusgaser. Vi närmar oss peak-oil – det vill säga den tidpunkt då den maximala råoljeproduktionen är uppnådd, vilket gör att energipriserna riskerar att öka dramatiskt om inget görs. Energianvändningen måste bli effektivare och vi behöver i ökad utsträckning använda nya energikällor. Det är här som solen kommer in i bilden. Solenergin har idag endast 0,2 procents andel av marknaden för all världens energi för uppvärmning och kyla. Det är en andel som måste öka för att vi ska komma ur den globala energikrisen. Enligt bedömare finns en potential att solenergin om 50 år kan komma att stå för hälften av världens energiproduktion. Samtidigt är det viktigt att vi agerar direkt och i ökad utsträckning börjar använda solen som energikälla. Kan vi komma upp från dagens O,2 procent till 5 procent motsvarar det 1 500 000 000 ton CO2 varje år. Vilket motsvarar cirka 65 procent av den koldioxid som all världens skog och mark binder varje år. Den svenska solenergibranschen har föreslagit rege ringen ett planeringsmål om 8 TWh solenergi till 2020. 4 TWh solel räcker för att försörja 800 000 villor med hushållsel. Ytterligare 4 TWh kan genereras av solvärme, motsvarande uppvärmningsbehovet i en stad av Göteborgs storlek. Det finns två solenergiområden som är speciellt intressanta. Det första området är solceller för elproduktion. Tekniken finns redan idag på marknaden, men är knappast ett kommersiellt hållbart alternativ för storskalig energiproduktion. Omfattande forskningsprojekt pågår dock och vi kan vänta oss ökade verkningsgrader och lägre produktionskostnader i framtiden. Det andra området, som redan idag är kommersiellt gångbart, är den termiska solenergin, det vill säga värmeoch kylproduktion genom solfångarteknik. Termisk solenergi genererar överlägset större energimängder jämfört med elproducerande solceller.
4
Den termiska solenergin har en förutsägbar energikostnad på cirka 30–70 öre/kWh. Solenergin är därför redan i dagsläget en lönsam investering. Dessutom är solenergin den energiteknik som genererar lägst utsläpp – inklusive CO2 – under sin livscykel. Den termiska solenergin är robust, beprövad och fungerar utmärkt även i nordiska förhållanden. Konstruktion, beräkningar och installation är att betrakta som enkla. Om man vet hur man gör vill säga. För att solenergisystem ska fungera är det oerhört viktig att systemet är rätt utformat och dimensionerat och sedan installerat på ett sätt som stämmer med intentionerna. Här finns det tyvärr många konsulter och installatörer som för närvarande inte har tillräcklig kunskap, vilket leder till att det byggs anläggningar med undermålig kvalitet som ger missnöjda kunder. Det är en av anledningarna till att den termiska solenergin halkat efter som ett reellt och effektivt energislag på marknaden. Det finns dock otaliga exempel på professionella solvärmeanläggningar som fungerar utmärkt och som har producerat ”gratisenergi” problemfritt i över trettio år. Anläggningar som konstruerats och installerats rätt från början. Det är från dessa fall vi samlat råd, kunskap och erfarenheter som vi nu publicerar i denna handbok om termisk solenergi genom stöd av landets främsta solenergiexperter. Handboken vänder sig till professionella användare som till exempel stadsplanerare, fastighetsägare, arkitekter, tekniska förvaltare, konsulter och installatörer. Vårt mål med den här handboken är att bli ett av bidragen till praktisk fungerande kunskap som på allvar driver fram den termiska solenergin till framtidens basenergi.
Stockholm februari 2010.
Klas Ståhl, VD på S-Solar Robert Sundqvist, forsknings- och utvecklingschef på S-Solar
Solenergi 2010
innehåll
6
vad är energi?
10
energikällor
12 Energianvändning 18 Hur länge räcker energin? 20 Klimathotet står överst på agendan 22
energimyndigheten om energisituationen
24 Solenergi är en del av lösningen 26 Solinstrålning 34 Martin Hedberg om Klimathotet 36 Marknadsutveckling Solenergi 2010
5
�Everything in the universe is made of energy.�
6
Solenergi 2010
vad är energi? Energi kan vara både enkelt och komplext på samma gång. För att reda ut begreppen så tar vi det hela från början. Energi är fundamentet för allt liv. Energin ger oss ljus, värme och näring. Faktum är att allting i hela universum är gjort av energi. Energi kan inte skapas eller förstöras. Energi kan bara omvandlas, från en form till en annan. Lagen om energins bevarande är en av universums hörnstenar. Detta betyder att oberoende av vilken process som studeras så måste summan av energin vara oförändrad i slutändan. All den energi som finns i dagens universum måste därmed ha funnits lagrad i en ofattbart liten volym för cirka 13 miljarder år sedan Big Bang inträffade. I vår värld är solen bas för ett gigantiskt energisystem med en solenergiinstrålning som är cirka 15 000 gånger större än vad människan använder idag. Eller omräknat på ett års energiförbrukning räcker det med 15 minuter solinstrålning.
Det är skillnad på effekt och energi. Energi kommer från grekiskans ”i” och ”ergon” och betyder ungefär ”inneboende kraft”. Energi är rörelse eller möjlighet till rörelse. Energi mäts och uttrycks i den internationella standardenheten joule (J). Joule är en liten energimängd och det går till exempel åt drygt 4 joule att värme ett gram vatten en grad. Det finns ett direkt samband mellan joule (J) och det energibegrepp som de flesta använder till vardags, det vill säga kWh (kilowattimme). 3 600 000 J är detsamma som 1 kWh. Effekten som vi mäter i watt (W) kan beskrivas som den arbetskapacitet en maskin eller en glödlampa har. Om energimängden 1 joule (J) omvandlas under tiden 1 sekund (s) är effekten 1 watt (W). En glödlampa med effekten 40 W som är påslagen ett dygn har använt 1 kWh, som är det samma som 1 000 Wh. Energin i glödlampan är i egentlig mening inte förbrukad, utan har istället omvandlats till ljus och värme.
”Energi kan inte förstöras eller nyskapas, endast övergå i andra energiformer.” Termodynamikens första huvudsats
Energi och effekt När vi ska göra jämförelser mellan olika energislag är det helt avgörande att använda samma begreppsbild. Tyvärr blir det många gånger förvirrat i debatten. En av anledningarna till detta är sammanblandningen av de grundläggande begreppen effekt och energi. Så här ligger det till:
Solenergi 2010
40W
x 24h = 1 kWh
En glödlampa med effekten 40 W som är påslagen 1 dygn har använt 1 kWh, som är det samma som 1 000 Wh.
7
vad är energi? Tycker du att det är svårt det här med energi och effekt? Du är inte ensam. Vid en undersökning bland landets vvs-konsulter så var det faktiskt cirka 25 procent som inte kunder redogöra för skillnaden på ett korrekt sätt. För att förenkla energi- och effektbegreppet kan vi jämföra med vatten som rinner från en kran. Om du fyller en tillbringare med en liter vatten, men inte vrider på kranen fullt, tar det kanske en minut. Genom att vrida upp kranen fullt kan du fylla samma tillbringare på ett par sekunder. Volymen är med andra ord flödet gånger tiden. Här kommer kopplingen mellan energi och effekt. Energi är lika med vattenvolymen och effekten är lika med flödet. Vattenvolym mäts i liter Vattenflöde mäts i liter per sekund Energi mäts i joule Effekt mäts i W (eller kWh) (eller joule per sekund)
Känsla för energi Det går åt:
1 kWh för att använda en spisplatta under en timme 1 MWh vid användning av en kyl och frys under ett år 1 GWh att värma 40 elvärmda villor under ett år 1 TWh i Sverige per dygn i genomsnitt. Alla energislag och transporter inräknade
8
enheter
prefix
kilo
symbol
k M G T
faktor
103
mega
106
giga
109
tera
1012
”Det finns ingen process vars enda resultat är att värme från en enda värmekälla helt omvandlas till mekaniskt arbete.” Termodynamikens andra huvudsats
Energi har olika kvalitet (exergi) Energi kan ha olika kvaliteter beroende vilken typ det rör sig om. Allt hänger på hur omvandlingsbar energin är. Kvalitetsmåttet på energi kallas för exergi och varierar för olika typer av energislag. El och mekaniskt arbete är till 100 % omvandlingsbar medan värme är betydligt mindre omvandlingsbar. Elektrisk energi har hög exergi och kan relativt enkelt omsättas i till exempel värmeenergi. Att istället omsätta värme till elektrisk energi är svårare, eftersom värme har låg exergi. 1 kWh el har alltså högre kvalitet än 1 kWh värme, och räcker till att utföra mer arbete. För att höja exergivärdet från en lägre nivå till en högre krävs energi av en högre nivå, till exempel en värmepump.
Solenergi 2010
Exergi olika energiformer % Exergi
Lägesenergi
100
Rörelseenergi
100
Elektrisk energi
95
Kärnenergi
93
Solljus
95
Olja/gas
95
Biobränsle
90
Het ånga
60
Fjärrvärme
30
Spillvärme
5
Källa: http://exergy.se
vad har exergin för praktisk betydelse? Till skillnad från energi som inte kan förstöras är exergi något vi måste hushålla med, och utnyttja på effektivaste sätt. Ur exergisynpunkt är det mindre lämpligt att använda el för att framställa värme när det finns andra energiformer som passar bättre.
Solenergi 2010
9
10
Solenergi 2010
Energikällor Vi delar vanligtvis in våra energikällor i två huvudkategorier: förnybara och icke förnybara. Ett vanligt misstag är att blanda ihop begreppen energikälla och energibärare. Fjärrvärme är ett exempel på energibärare som kan ha fått sin energi i allt från en solvärmeanläggning till en stenkolseldad värmepanna. El är ett annat exempel på en bärare av energi som kan ha skapats från så olika energikällor som vind- eller kärnkraft. Därför är det direkt felaktigt att påstå att fjärrvärme per automatik har en hög miljöprofil om du inte samtidigt har kontroll på hur energin i fjärrvärmenäten producerats.
Förnybara energikällor Till de förnybara energikällorna räknas solenergi, vind- och vågenergi, vattenkraft, bioenergi i form av biogas, pellets, flis, ved och geotermisk energi.
slagen har ju också en naturlig slutpunkt eftersom lagren är begränsade och de någon gång i framtiden tar slut. Nu är inte de förnybara energislagen helt utan utmaningar heller. Vattenkraften och vindenergin tar stora landarealer i anspråk. Bioenergi riskerar att utarma den biologiska mångfalden, konkurrera med livsmedelsproduktion och byggmaterial- och pappersmasseindustrin. Bioenergi ger dessutom upphov till utsläpp i luften, eftersom energiutvinningen bygger på förbränning. Att ta stora andelar bioenergi i anspråk förkortar cykeltiden för CO2, vilket innebär att vi går miste om en möjlig CO2-sänka jämfört med om träden istället fått stå kvar en längre tid. Den metangas som bildas vid soptippar och rötning är en mycket kraftfull växthusgas. Ur klimatsynpunkt måste den här metangasen förbrännas och gå före andra energikällor, inklusive bio- eller solenergi.
Icke förnybara energikällor Hit räknas fossila energislag som naturgas (berggas), råolja och stenkol som återbildas mycket långsamt och har begränsade lager. Uran, som är råvaran till kärnkraft, är också en icke förnybar energikälla. Den svenska torven räknas som ett mellanting mellan förnybart och fossilt bränsle genom sin relativt korta förnyelsetid på runt 100 år. Skillnader på olika energislag. De olika energi slagen har sina för- och nackdelar. Ur miljösynpunkt är de flesta bedömare ense om att de förnybara energislagen är bäst. De belastar inte miljön på samma sätt som de fossila bränslena olja och kol och bidrar inte heller till ökningen av växthusgaser i samma mängd. De icke förnybara energi
Solenergi 2010
Värmevärde för några vanliga bränslen Mängd Bränsle enhet
KWh/ GJ/ enhet enhet
1 ton Stenkol
7 560
27,2
1 m3 Råolja
10 070
36,3
1 m3 Rapsolja
9 340
33,6
1 m3 Motorbensin
9 100
32,8
1 m Etanol
5 900
21,2
1 000 m3
Naturgas
11 048
39,8
1 ton
Pellets, 11 % fukt
4 670
16,8
1 ton Trädbränslen, 30 % fukt
3 530
12,7
1 ton Torv, 35 % fukt
3 550
12,8
3
1 ton
Hushållsavfall
2 800
10
I kg
Naturligt uran
140 000
504
Källa: Jernkontorets energihandbok
11
”80 procent av världens energiförsäljning utgörs av fossila bränslen.”
12
Solenergi 2010
Energianvändning Människan använder mer och mer energi – totalt sett och per person. Ökad levnadsstandard och högre krav på komfort och bekvämlighet är de faktorer som främst driver på energianvändningen. Sedan 1965 har den globala energianvändningen fördubblats och den årliga ökningen ligger på en till två procent. För att visa hur användningen ser ut kommer här några sidor med siffror och fakta hur energianvändningen ser ut på global nivå och i Sverige specifikt. Vi börjar med världen.
rocent. Förnybar energi står för 13 procent och kärnkraften p för cirka 6 procent. Det är stora skillnader i energianvändningen mellan regioner, både i användning per capita och per energislag. Skillnaderna beror på olika länders skillnader i tillgång på energi, ekonomisk utveckling, infrastruktur och klimat. En eventuell obalans mellan tillgång och efterfrågan på ett energislag i en region sprids snabbt och påverkar hela världen.
Världen Fossila bränslen dominerar världens energiförsörjning och utgör drygt 80 procent av tillförseln. Oljan med sina 33 procent är störst följt av kol 26 procent och naturgas 21 GLOBAL TILLFÖRSEL AV BASENERGI 1990–2006
VÄRLDENS OLJEANVÄNDNING 1990–2007
TWh
TWh
150 000
50 000 Kina
vattenKraft
övrigt
120 000
40 000
aSien exKl Kina
KärnKraft
90 000
naturgaS
afriKa
30 000
eu övriga
20 000
60 000
rySSland
olja
10 000
30 000
nordameriKa
Kol & KoKS
6
5
20 0
4
20 0
3
20 0
2
20 0
1
20 0
0
20 0
9
20 0
8
19 9
7
19 9
6
19 9
5
19 9
4
19 9
3
19 9
2
19 9
1
19 9
19 9
19 9
06
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
20
99
20
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
90
19
19
0
0
0
Källa: IEA Energy balances of Non OECD countries, 2008
Solenergi 2010
13
FIGUR 51
50 000
Sverige VATTENKRAFT
30 000
EU
värmepumpar i fjärrvärmeverK naturgaS, StadSgaS
600
ÖVRIGA KärnKraft Brut to
20 000
500
RYSSLAND vattenKraft
10 000
300
06
05
20
04
20
20
100
06
20
04
20
02
20
20
98
19
96
19
94
19
92
19
90
19
88
19
86
19
84
19
82
80
19
78
19
19
76
74
19
72
19
70
19
19
00
oljeproduKter
Sedan år 1970 har råolja och oljeprodukter har minskat med cirka 43 procent.
SVERIGES TOTALA ENERGIANVÄNDNING 1970–2007 FIGUR 8 TWh
FIGUR 10
Sveriges totala andel förnybar energianvändning
800
700
Procent UTRIKES TRANSPORTER OCH ANVÄNDNING TILL ICKE ENERGIÄNDAMÅL
700
VÄRMEPUMPAR I FJÄRRVÄRMEVERK 600 NATURGAS, STADSGAS andel förnyBar energianvändning
45
OMVANDLINGS- OCH DISTRIBUTIONSFÖRLUSTER
40
500
35
400
KÄRNKRAFT BRUTTO
FÖRLUSTER I KÄRNKRAFTEN VATTENKRAFT
300
BIOBRÄNSLEN KOL
06 20
04
Källa: Energianvändningen 2008. Energimyndigheten.
14
FIGUR 11
Solenergi 2010
06
04
00
98
20
96
19
19
19
92
19
90
19
88
19
86
19
84
19
82
19
80
19
78
19
76
19
74
19
72
70
OLJEPRODUKTER
94
20
02 20
00 20
98 19
96 19
94 19
92
100 Vattenkraften är det energislag som bidrar mest till att andelen förnybar energi ökar. Sedan 0 kommer ökad användning av förnybar energi inom industrin och bostadssektorn. Användningen av förnybar energi i transportsektorn står för en liten del.
19
06
20
04
20
20
00
20
98
19
96
19
94
19
92
19
90
88
19
19
86
84
19
82
19
80
19
78
19
76
19
74
19
19
72
70
19
02
INDUSTRI
0
200
19
100
19
BOSTÄDER, SERVICE M M
19
200
90
25
20
300
30
02
INRIKES TRANSPORTER
20
400
20
500
19
02
01
20
00
20
99
20
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
200
03
NORDAMERIKA BioBränSlen Kol
0
20
400
19
06
05
AFRIKA
0
600
KINA
ASIEN EXKL KINA
700
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
20
99
20
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
90
19
19
40 000
TWh
90
ÖVRIGT Den effektiva energianvändningen år 2007 uppgick i Sverige KÄRNKRAFT till 404 TWh (624 TWh totalt, om vi även räknar med för luster i distributionen samt bunkerolja till utrikes sjöfart 90 000 NATURGAS och kärnkraftens förluster). Industrin använder i stort sett 60 000 lika mycket energi idag som år 1970 medan bostads- och servicesektorn har minskat sin användning något. TransOLJA 30 000 portsektorns användning har ökat med cirka 87 procent sedan år 1970 och domineras fortsatt av oljeprodukter. KOL & KOKS 0 Bostadsoch servicesektorn har el och fjärrvärme som de viktigaste energibärarna och industrins energianvändning domineras av el och biobränslen.
120 000
SVERIGES TOTALA ENERGItillförsel exkl. nettoelexport
19
150 000
19
Energianvändning
FIGUR 49
30
20 06
20 04
20 02
20 00
19 98
19 96
19 94
19 92
19 90
25
FIGUR 12
AREELLA NÄRINGAR 7 %
ÖVRIG SERVICE 4 % BOSTÄDER OCH LOKALER 87 %
FRITIDSHUS 2 %
INDUSTRI
Energianvändning i bostads- och servicesektorn Bostads- och servicesektorn som omfattar bostäder, fritidshus, lokaler exklusive industrilokaler, jordbruk, byggsektorn, vägbelysning, reningsverk samt el- och vattenverk står för 35 procent av den slutliga energianvändningen, vilket motsvarar 143 TWh. Antalet bostäder i landet ökar. År 2006 fanns nästan 4,5 miljoner bostäder, vilket är en ökning med ungefär 40 procent sedan 1970-talet. Den totala energianvändningen är dock relativt jämn, trots ökningen i antalet bostäder. 58 procent av energianvändningen i bostads- och servicesektorn kommer från förnybar energi. Den ökande andelen beror på fjärrvärmens utbyggnad med stor andel förnybar energi, där det främst är flerbostadshusen som konverterar, samt småhusens ökande investeringar i värme pumpsteknik och biobränsleuppvärmning.
FIGUR 12
Fördelning av energin
AREELLA NÄRINGAR 7 %
ÖVRIG SERVICE 4 % BOSTÄDER OCH LOKALER 87 %
FRITIDSHUS 2 %
Fördelning av energin inom sektorn bostäder och service 2006.
Sveriges totala andel förnybar energianvändning TWh 80
Solenergi 2010
elvärme
60 50 huShållSel
40 30 20 10
06
20
02
20
00
20
98
20
96
19
19
94
92
19
90
19
19
88
86
19
19
84
82
19
80
19
78
19
76
19
19
74
72
19
70
04
driftel
0
19
Elanvändningen inom bostads- och servicesektorn har ökat sedan år 1970. Driftelen i lokaler står för den största ökningen från 8,4 TWh år 1970 till drygt 30 TWh år 2006. Anledningar till ökningen är nya behov i form av mer belysning och komfortkyla. Elanvändningen är i genomsnitt lägst i skolor, med 62 kWh/m2 (exklusive uppvärmning), jämfört med 78 kWh/m2 i vårdlokaler och 102 kWh/m2 i kontor.
70
19
Ökad elanvändning framför allt i lokaler
15
Energianvändning
Uppvärmning inklusive varmvatten 2006 användes 81 TWh för uppvärmning inklusive varmvatten, vilket motsvarar 60 procent av energianvändningen. Av dessa användes 42 procent (34 TWh) i småhus, 32 procent (26 TWh) i flerbostadshus och 26 procent (21 TWh) i kontorsoch affärslokaler samt offentliga lokaler. En tredjedel av småhusen använder elvärme. Av dessa har drygt hälften direktverkande el installerad och resten vattenburen elvärme. I småhus är det vanligt med kombinationer med elvärme. År 2006 hade ungefär 40 procent kombinerade uppvärmningssystem. Slutlig energianvändning
Den vanligaste kombinationen var biobränsle och el, vilket användes i drygt 23 procent av småhusen. Användningen av värmepumpar har ökat kraftigt under de senaste åren, och 2006 fanns en värmepump i ett av tre småhus. Endast 10 procent av småhusen har fjärrvärme I flerbostadshusen är fjärrvärme det vanligaste uppvärmningsalternativet. Under år 2006 värmdes ungefär 76 procent av lägenhetsytorna med enbart fjärrvärme. 10 procent av ytorna värmdes med kombinationer med värmepumpar. Totalt användes 22 TWh fjärrvärme, 1,5 TWh elvärme, 1,5 TWh olja, 0,3 TWh gas och 0,2 TWh biobränsle. Även i kontors- och affärslokaler samt offentliga lokaler är fjärrvärme det vanligaste med en täckning på 59 procent.
TWh 200 övriga Br änSlen
Höga oljepriser bidrar till omställning
BioBränSle, torv m m
150 fjärrvärme
100 el
50
driftel oljeproduKter
19 70 19 72 19 74 19 76 19 78 19 80 19 82 19 84 19 86 19 88 19 90 19 92 19 94 19 96 19 98 20 00 20 02 20 04 20 06
0
Slutlig energianvändning inom sektorn bostäder och service m m 1970–2007.
16
De höga oljepriserna har drivit utvecklingen mot minskad energianvändning och en övergång till el, fjärrvärme och biobränslen. (Samtidigt leder också övergången till el- och fjärrvärme till att omvandlings- och överföringsförlusterna ökar i hela energisystemet.) En annan bidragande orsak till att energianvändningen inom bostads- och servicesektorn minskar är ökningen av antalet värmepumpar. Förutom dessa förändringar bidrar även faktiska energibesparande åtgärder som till exempel tilläggsisolering och fönsterbyten i gamla hus till en minskad energianvändning.
Solenergi 2010
”60 procent av energianvändningen i bostads- och servicesektorn går till uppvärmning och varmvatten.”
Solenergi 2010
17
Ändliga och förnybara ernegislag i jämförelse Jämförelse mellan ändliga och förnybara energireserver (TWår). För de ändliga energislagen visas totala energireserven. För de förnybara energislagen visas den årliga potentialen. Källa: shc solar update april 2009.
25 0
–7 n s g a år ur W at 5 T
21
år TW VÅGENERGI 3 2– 0,
d n V i r/år å TW
r /å
3–
Solen 23 000 TWår/år
an r ur Wå T 00
l
–3
Å 16 rli TW g g år lo /å ba r
90
en
er
gi
an
vä n
d
n
in
g
1
OLJAWår T 0
24
c te r o r/å å TW
11 a r ass /å m år o bi 6 T W 2–
t af år kr år/ en W tt 4 T va 3–
isk r å rm år/ te o TW ge 6–2 0,
en tt /år va år d W ti ,3 T 0
rv se år re W l 0T ta 90 to
Ocean Thermal Energy Conversion. Teknik för elproduktion baserad på temperaturskillnader mellan stora djup i haven.
1
18
Solenergi 2010
Hur länge räcker energin? Det finns egentligen ingen energibrist på jorden. Den effekt som vi på vår planet använder i varje given stund är cirka 15 TW, varav 2 TW utgörs av el. I naturen finns det cirka 120 000 TW i form av solenergi, vindkraft, vågenergi och bioenergi. Det innebär att vi har tillgång till 7 000 gånger mer effekt än vi behöver. De problem som vi har är att vi inte ännu har skapat system för att kunna tillgodogöra oss dessa enorma energitillgångar som finns runt omkring oss.
Eftersom vi baserar ända upp till 80 procent av vår energiproduktion på icke förnybara energislag så är det ett faktum att dessa kommer att ta slut en dag. Enligt bedömare inom EU ser slutdatumet ut enligt nedan för de vanligaste icke förnybara energislagen, med hänsyn till den ökningstakt av energiförbrukningen vi har idag:
Energireserver
Olja [fat]
Kol [ton]
Total reserv i världen, 1 jan 2009:
1 206 780 968 626
Total reserv i världen, 1 jan 2009:
841 086 192 000
Användning i världen per sekund:
986 fat
Användning i världen per sekund:
203 ton
Beräknas vara slut:
22 oktober, 2047
Beräknas vara slut:
19 maj, 2140
Total reserv i världen, 1 jan 2009:
174 436 171 550 404
Total reserv i världen, 1 jan 2009:
18 096
Användning i världen per sekund:
92 653 m
Användning i världen per sekund:
0,0000042222017 ton
Beräknas vara slut:
12 sep, 2068
Beräknas vara slut:
28 nov, 2144
Naturgas [m3]
Uran [ton U-235] 3
Noggrannheten i ovanstående datum är uppskattningar och ett sätt att beskriva världens behov av hållbara och förnybara energikällor. Källa: EU:s energiportal: www.energy.eu
Solenergi 2010
19
Klimathotet står överst på agendan Vi vet att tillgången på icke förnybara energislag är begränsad, men det är knappast det som är det stora problemet i dagsläget. Miljö- och klimathotet överskuggar allt annat just nu och det är en fråga som går före en eventuell tillgångsdiskussion. CO2-halterna i atmosfären är idag 30 procent högre än vid tiden före industrialiseringen för drygt 150 år sedan.
Experterna inom FN:s klimatpanel IPCC menar att ökningen redan har förändrat klimatet på jorden. Till exempel har jordens medeltemperatur ökat med en halv grad det senaste seklet. Glaciärer har börjat smälta och havsnivån har stigit med tre centimeter. Sambandet mellan mänsklig påverkan orsakad av ökade koldioxidhalter i atmosfären genom förbränning av kol och olja anses vara nästan helt klarlagd.
utsläpp av koldioxid från förbränning per invånare och BNP år 2005 i EU och OECD-länderna Kg CO2 per BNP [2000, US dollar] Ton CO2 per invånare
2,50
2,00 tjecKien polen
uSa
luxemBurg
25 ,0
22 ,5
20 ,0
,5
japan driftel danmarK & StorBritannien
15 ,0
7, 5
25 0,
iSland norge
auStralien
Kanada
Belgien irland
eu
,5
portugal franKriKe SchWeiZ Sverige
0 0
Spanien italien
5, 0
0,50
turKiet mexiKo
nya Zeeland öSterriKe tySKland Korea finland nederländerna
ungern
17
greKland
1,00
12
SlovaKien
10 ,0
1,50
Utsläpp av koldioxid från förbränning per invånare och BNP år 2005 i EU och OECD-länderna Källa: OECD in figures, 2007
20
Solenergi 2010
Co2 emission år 2002
18
BNP per capita $
AUSTRALIEN
19
USA
20
SAUDIARABIEN
Ton per capita
MER ÄN 20 000 10 000–20 000 5 000–10 000
16
2 000–5 000
15
KANADA
17
MINDRE ÄN 2 000
MALI
UGANDA
MOZAMBIQUE
BANGLADESH
TOGO
NIGERIA
PAKISTAN
JEMEN
GUATEMALA
INDIEN
URUGUAY
KINA
GABON
INDONESIEN
ETIOPIEN
0
FILIPPINERNA
1
BRASILIEN
2
EGYPTEN
MEXIKO
3
TURKIET
4
THAILAND
världsmedel
ARGENTINA
SVERIGE
MALAYSIA
TYSKLAND
5
IRAN
6
FRANKRIKE
7
SYDAFRIKA
8
URKRAINA
9
JAPAN
10
RYSSLAND
11
STORBRITANNIEN
12
TJECKIEN
13
NORGE
14
Källa: Världsbanken
Redan vid två graders uppvärmning riskerar miljontals människor att lida brist på rent vatten och upp till 30 procent av ekosystemen riskerar att utrotas. Vid omkring tre graders uppvärmning går en gräns då forskarna räknar med att hav och biosfär växlar till att bli en koldioxidkälla, istället för en koldioxidsänka som de är idag. En temperaturstegring på över fyra grader är då oundviklig. Glaciärer smälter, planeten blir helt fri från is och havsnivån stiger. Vid fem grader inträder den gräns som är tröskeln för utplåning av nästan allt liv på jorden.
Ett scenario värt en tanke De mängder koldioxid som är resultatet från mänsklig förbränning är ingenting mot vad som kan hända i ett ”värstascenario”. På oceanernas djupa bottnar och i den arktiska permafrosten finns enorma kvantiteter frusen metan. Metanen
Solenergi 2010
är fast tack vare en kombinationen av låga temperaturer och högt tryck. När jordens medeltemperatur och därmed havstemperaturen ökar finns det en risk för att dessa så kallade metanhydrater frigörs. Metan är en växthusgas som har 21 gånger högre klimatpåverkan jämfört med koldioxid. Om metan frisläpps i atmosfären i dessa enorma mängder då har vi hamnat i ren katastrofsituation och ett system som skenar med ständigt ökande temperaturer och ännu mer metan. En okontrollerbar global uppvärmning är dock inte ett troligt scenario även om forskarna blir mer och mer övertygade om att det hänt förr i jordens historia. För 250 miljoner år sedan spred vulkaner i Sibirien enorma mängder koldioxid i atmosfären. Temperaturen steg då med 5 °C och 95 % av allt liv släcktes ut från planetens yta. Ett av IPCC:s scenarier pekar på en risk för en temperaturstegring med 6 °C under detta sekel. Det är ett scenario värt en tanke.
21
Tomas Kåberger, generaldirektör för Energimyndigheten
Tomas Kåberger, Energimyndigheten Tomas Kåberger är generaldirektör för Energimyndigheten. Han har lång erfarenhet och är ett välkänt namn inom energiteknik och energifrågor med erfarenhet av ett flertal statliga utredningar, forskning och adjungerad professur inom universitetsvärlden och en rad förtroendeposter. • Vilka energiutmaningar står Sverige/Europa/världen inför? Den globala utmaningen är att ordna ett energisystem som kan ge globalt välstånd under lång tid. Effektiv användning av förnybar energi med uthålliga materialsystem kan klara den utmaningen. • Den totala energianvändningen ökar både i Sverige och på global nivå. Är det en trend som kommer att gå att bryta? Energianvändning ökar inte i alla rika länder. Effektivisering och tillväxt kan – och bör – ta ut varandra hos de rika. • Var finns den största potentialen att effektivisera vår inhemska energianvändning? Svårt att säga var potentialen är störst. En del effektivisering är mycket lönsam, på andra områden kan energianvändningen minska mycket men kostnaderna gör lönsamheten
22
mindre. Ett lovande teknikskifte är introduktionen av dioder för belysning. Det ger en minskning av elbehovet till en tiodel eller tjugondel. Samtidigt kan ljuskällorna göras på helt nya sätt – i tapeter, takskivor möbler och glasskivor. • Vad gör Energimyndigheten för att bidra till omställningen till ett mer klimatmässigt uthålligt energisystem? Energimyndigheten arbetar med forskning och utveckling, stöd till kommersialisering, rådgivning till energianvändare och stöd till de politiska beslutsprocesserna. • Hur ser du på solenergin som energikälla i framtiden? Solenergin kommer att bli samhällets dominerande energikälla. • I debatten om framtidens energikällor finns stort fokus på vindkraft och till viss del även el från solceller. Den termiska solenergin har inte tagit lika mycket plats. Vad har du för kommentar till detta? Solvärmen är enkel och inte så spännande att forska om. Den är redan så pass konkurrenskraftig att den inte behöver några politiskt grandiosa stöd, och den syns inte lika tydligt som vindkraft. Men utbyggnaden i världen är av samma storleksordning som vindkraften och större än solcellskapaciteten.
Solenergi 2010
• Försäljningen av solfångare och solenergisystem har ökat kraftigt i Sverige de senaste åren, i och för sig från en väldigt låg nivå. Samtidigt ligger vi väldigt långt efter länder som t ex Tyskland och Österrike, där solenergi också har blivit en industri. Varför ligger vi så mycket efter, och vad krävs för att vi ska få fart på efterfrågan och den industriella tillverkningen i Sverige? ... och vi ligger även efter Kina per capita! Marknadspotentialen är stor i Sverige. Vi saknar en leverantör som lycktas ordna en rationell, pålitlig installation och enkel försäljningsprocess. Men någon blir nog snart lycklig och rik genom att ta den rollen. Det finns många solel-produkter, typ P-automater och autonoma belysningar, i världen som behöver dimensioneras om med större solceller och större el-lager för att fungera på våra breddgrader. Ytterligare en ledig nisch att fylla. • Inom vilka tillämpningsområden ser du att solenergi har störst potential att utvecklas? I Sverige kan vi ha flera kvadratmeter per invånare för värme och varmvatten, i andra delar av världen får vi se solvärmekraft och drift av absorbtionsvärmepumpar för kylning. De första arkitekter som lär sig använde solenergiteknik i fasader och tak kommer att bidra till mycket lönsam solenergi. Det spelar ingen roll vad som är störst. Man bör göra allt som är lönsamt så fort man hinner!
Solenergi 2010
• Ser du några fördomar och bromsande föreställningar om solenergin? Ja, massor. Men strunt i dessa. Solvärme är enkelt, ofta lönsamt och kan användas som komplement till alla värmesystem. Det är det viktiga! • Hur ser framtidens ideala energisystem ut? Det vet jag inte. Framtiden kommer att vara ständig utveckling. Förhoppningsvis en utveckling som inte förstör förutsättningar för den fortsatta utvecklingen. • Vad har du för råd att ge till en kommun eller ett fastighetsbolag som vill satsa på solenergi? Mycket som har varit omöjligt eller olönsamt är idag både möjligt och lönsamt. Ta hjälp av folk som är duktiga på solenergi att leta efter lönsamma möjligheter så kommer ni att hitta sådana, både för solel och solvärme. • Vad har du för personliga drivkrafter kring frågan om energi och klimat? Jag är tillräckligt ung för att vilja rädda världen, tillräckligt erfaren för att veta att det måste vara roligt att rädda världen om det skall lyckas och tillräckligt klok för att börja med sådant som är också är lönsamt.
23
Solenergi är en del av lösningen Energin som strålar från solen till jorden är gratis och kommer aldrig att sina under mänsklighetens livstid. Solenergi är en nödvändighet för att kunna minska den fossila förbränningen. Det kommer emellertid inte att räcka med att tillföra mer energi. Vi måste samtidigt lära oss att använda energi på ett mer effektivt sätt. Begrepp som energiekonomi, energibokföring och ”energy management” kommer att bli allt viktigare i framtiden. Vi ser att initiativ till effektivisering sker genom nya EU-direktiv. Utfasningen av glödlampan är ett exempel som beräknas att reducera Europas elförbrukning med motsvarande hela Ungerns elförbrukning. Energifrågan handlar även om oberoende och trygghet. Dagens olje- och råvaruberoende energisystem är oerhört sårbara ur ekonomisk och politisk synpunkt. Priser innehåller ett stort mått av risk och energin kan lätt bli brickor i både marknadsspel och politiska maktspel. Solenergi som form har en inbyggd stabilitet och trygghet. Dessutom är produktionstekniken fullt ut kalkylerbar och det går att räkna ut vad energipriset blir de kommande 20–30 åren. Därtill innebär en solenergianläggning att energiköparen får ett bättre förhandlingsläge jämfört med att enbart kunna välja en specifik energikälla från en leverantör. Solenergin kommer inte att kunna vara det enda energislaget, även om de solstrålar som träffar ett vanligt,
24
svenskt villatak ger fem gånger mer energi än husets totala energianvändning under ett år. En kall vinterdag kommer det att behövas komplement och framför allt den termiska solenergin behöver samverka med andra energislag, till exempel biobränslebaserad fjärrvärme. Det handlar därför om att ha ett öppet synsätt kring teknikens förutsättningar och att även ha förståelse och kunskap om hur andra energislag fungerar och hur de kan fås att samverka i ett system.
Verkningsgrad 80
SOLVÄRME [50–75 %]
70 60 50 40 30 SOLEL [12–21 %]
20 10 0
BIOBRÄNSLE [0,002 %]
Verklig verkningsgrad för olika typer av solenerginyttjande: Solvärme 50–75 %, Solel 12–21 %, Biobränsle 0,002 %.
Solenergi 2010
COP, 50–200 för solenergi annat värmepumpsbranschen. En värmepump ligger på ett COP på runt 3–4, viket innebär att en del tillförd energi (el) ger tre till fyra delar nyttig energi (värme). Genom att även använda COP-begreppet för en solenergianläggning (el eller värme) nås ett COP på 50–200.
COP, från engelskans Coefficient Of Performance är ett begrepp som anger verkningsgraden för till exempel värmepumpar eller andra sätt att framställa energi. Enkelt uttryckt: nyttig energi dividerat med tillförd energi. COP-värdet har kommit att bli ett viktigt försäljningsargument inom bland
Effektuttag för solcell och solfångare i genomsnitt [W/m2] ANCHORAGE
87
EDINGBURGH
94
OSLO
95
DUBLIN
99
502
ST OUT
548 571
STOCKHOLM
104
HAMBURG
105
LONDON
109
600 606 629
MÜNCEN
124
PARIS
125
715 721
131
BERN
PV OUT
542
756
TOULOUSE
143
NEW YORK
147
848
SEATTLE
147
848
BOSTON
149
CHICAGO
155
825
860 894
KANSAS CITY
171
ROM
176
MADRID
177
ATLANTA
182
LISSABON
185
1067
ALGER
186
1073
SALT LAKE CITY
189
1090
ATEN
190
1096
TUNIS
196
1131
HOUSTON
197
1137
MALAGA
199
1148
FREETOWN
200
1154
SAN FRANCISCO
204
ALBUQUERQUE
207
LIBERIA
210
LIMASSOL
215
ACCRA
217
MIAMI
219
LAS VEGAS
221
LOS ANGELES
225
TRIPOLI
229
DAKAR
232
NAIROBI
234
KAIRO
237
GAMBIA
240
ADDIS ABEBA
243
HONOLULU
248
OUAGADOUGOU
251
MOGADISHU
252
BAMAKO
254
987 1015 1021 1050
1177 1194 1212 1240 1252 1263 1275 1298 1321 1338 1350 1367 1385 1402 1431 1448 1454 1465
266
DJIBOUTI
1535
273
NOUAKCHOTT
0
1575
500
1000
1500
2000
Genomsnittlig effekt av solinstrålning på en horisontell yta. Omräknat till effektuttag för solceller respektive solfångare. Källa: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/withouthotair/c6/page_46.shtml
Solenergi 2010
25
SOLINSTRÅLNING Solinstrålning är benämningen på den solenergi som når en given yta under en given tidsrymd. Ett vanligt mått på energin från solinstrålningen är kWh/m2 och år eller per dag. S len står i zenit är vinkeln 90 grader och den direkta solinstrålningen är maximal. Den direkta instrålningen minskas i atmosfären genom partiklar och moln. Den direkta strålningen INSTRÅLNING OCH REFLEKTION
Sverige är cirka 45–65 procent innehåller energi, vilket gör att det är möjligt att ta tillvara solinstrålningen även en molnig dag. Typen av solinstrålning påverkar valet av solfångare och dess placering. Mer om detta i kommande kapitel. ÅRLIG SOLINS
W/m2
Kartan visar medelvärde för den årliga solinstrålningen mot marken. Mot en söderorienterad takyta med 30° lutning erhålls mellan 900 och 1 100 kWh/m2 beroende på breddgrad och lokalt klimat.
26
Solenergi 2010
Årlig solinstrålning [kw/m2/dag]
1,5–2,0 2,0–2,5 2,5–3,0 3,0–3,5 3,5–4,0 4,5–6,0
1,5–2,0 2,0–2,5 2,5–3,0 3,0–3,5
Kartan visar genomsnittlig solinstrålning på årsbasis baserad på månatliga mätningar perioden 1983–1993. Källa: Hugo Ahlenius, UNEP/GRID-Arendal. 3,5–4,0 4,5–6,0
Årlig solinstrålning [w/m2] kWh/m /dag 2
0
januARI 1984–1993
>8,5
APRIL 1984–1993
Källa: NASA Visible Earth http://visibleearth.nasa.gov/view_rec.php?id=1683.
Solenergi 2010
27
Tekniker för solenergi Det finns flera olika möjligheter att ta tillvara solens energi via solfångarteknik. Det finns färdigutvecklade och väl beprövade teknikområden och även områden som är under utveckling.
Verkningsgrad = Hur effektivt vi utnyttjar energi vid olika tillfällen.
Solel Solceller. Solljus kan omvandlas till elektricitet i solceller – en teknik som skapades redan på 1950-talet för att för sörja de första satelliterna med el. En solcell består av en tunn skiva av ett halvledarmaterial som ofta utgörs av kisel. När solljuset träffar solcellen polariseras den så att framsidan får en negativ laddning och baksidan får en positiv laddning. SOLCELLER
28
En elektrisk spänning bildas som ger en elektrisk ström via metallkontakter på solcellens fram- och baksida. Spänningen på varje kiselsolcell är endast cirka 0,5 volt. Därför serie kopplas mellan 30–36 stycken celler i en modul för att komma upp i en hanterbar spänning och för att kunna ladda batterier eller ansluta till en växelriktare. Solceller av kisel har en verkningsgrad på cirka 15 procent och kan generera cirka 50 till 150 kWh elektrisk energi per m2 och år. Det finns två olika modultyper. Kristallina kiselsolceller och amorfa kiselsolceller, som i dagligt tal benämns som tunnfilmsolceller. Den kristallina solcellsmodulen är den vanligaste med en marknadsandel på 80–90 procent. Tunnfilmsmodulerna består av en film som endast är några mikrometer tjock. Det går därför åt betydligt mindre halvledarmaterial vilket ger lägre tillverkningskostnad jämfört med kristallina solceller. Tunnfilmssolceller har dock något lägre verkningsgrad. Solel är idag konkurrenskraftigt för användning i områden där det skulle vara för dyrt, eller allt för komplicerat, att dra el från det allmänna elnätet. Vanliga användningsområden är i fritidshuset, på båten eller ute i otillgänglig terräng. En annat vanligt tillämpningsområde är trafiköver vakningsutrustning utmed vägarna. Men möjligheten finns att skapa anläggningar som är anslutna till det allmänna elnätet. I Sverige finns flera större anläggningar på offentliga byggnader. Ett exempel på en större anläggning Sverige är idrottsarenan Ullevi i Göteborg där 750 m2 solceller producerar cirka 65 000 kWh per år.
Solenergi 2010
El från solceller är i dag mycket dyrare än exempelvis el från vindkraft. Detta beror framförallt på att solceller tillverkas och används i relativt liten skala samt att nyttjandetiden är högre för vindkraft. Själva investeringskostnaden för vindkraft i kr/kW är annars motsvarande solcellsinstallationer. I Sverige har regeringen infört ett stöd för installation till alla typer av nätanslutna solcellssystem. Syftet är att bi-
KONCENTRERAD SOLENERGI
jobb och företag inom energiteknikområdet. Målet är att användningen av solcellssystem och antalet aktörer inom solcellsområdet ska öka i Sverige, att systemkostnaderna ska sänkas och att den årliga elproduktionen från solceller ska öka med minst 2,5 GWh under stödperioden juni 2009– december 2011. SOLCELLSMODUL
Solceller benämns ofta PV efter engelskans photovoltaic cells.
Solenergi 2010
KONCENTRERAD SOLENERGI. Koncentrerad solenergi, (CSP) Concentrating Solar Power, är ett system med speglar som koncentrerar värmestrålningen till en viss punkt. Där används värmen för driva en ånggenerator som genererar elektricitet på samma sätt som i traditionella kraftverk med turbin SP-anläggningar som skapar energi genom solcellsteknik och andra hybridlösningar. Nevada Solar One är en av världens största CSPMW. Elproduktionen uppgår till 134 GWh/år.
29
TEKNIKER FÖR SOLENERGI
TERMISK SOLENERGI Principen bakom alla termiska solenergisystem är enkel. Solinstrålningen fångas av en yta och den värme som bildas överförs till ett medium som kan vara en vätska eller gas. Det uppvärmda mediet används antingen direkt för till exempel uppvärmning av badanläggningar eller indirekt via en värmeväxlare. Den termiska solenergin kan användas inom ett brett område för till exempel tappvarmvatten, lokaluppvärmning eller torkning av trävaror. Ett annat intressant område är att använda termisk solenergi för att producera kyla. Området är extra intressant genom det faktum att cirka 15–20 procent av all el i världen går åt till olika kyl- och värmepumpssystem och att solinstrålning och kylbehov nästan alltid sammanfaller. En solfångare producerar värme och ger mellan 350–700 kWh/m2 och år under svenska förhållanden. De termiska solfångarna kan delas upp i glasade och oglasade solfångare. PLANA SOLFÅNGARE GLASAT UTFÖRANDE
GLASADE SOLFÅNGARE are och vakuumrörsolfångare. PLANA SOLFÅNGARE. Den plana solfångaren består av en isolerad låda med täckglas. Den innehåller en absorbator som absorberar solinstrålningen och som i sin tur oftast värmer en glykolblandning inuti. Täckskivan och baksidans isolering minimerar värmeförluster mot omgivningen. Värmen transporteras i en sluten krets till ett värmelager som kan vara en varmvattenberedare eller ackumulatortank och som är en del av solenergisystemet.
30
Solenergi 2010
VAKUUMRÖRSOLFÅNGARE
VAKUUMRÖRSOLFÅNGARE. Vakuumrörsolfångaren består
VAKUUMRÖRSOLFÅNGARE
Sidneytypen, som är ett dubbelglasat vakuumrör. Det yttre röret är transparent och det inre är själva absorbatorn. Det vakuumrörsolfångare. Dels kan man använda en absorbator, som i en plan solfångare, dels kan man använda en heat pipe. Då låter man ett medium i röret ta upp värme genom förångning för att sedan avge värme genom kondensering på en kyld värmeväxlare i rörets topp.
Solenergi 2010
Vakuumrörsolfångarens inre rör absorberar solljuset och det yttre fungerar som isolator.
31
Tekniker för solenergi
Poolsolfångare
Oglasade solfångare Oglasade solfångare finns i två utföranden: poolsolfångare och luftsolfångare/ventilationssolfångare. Luftsolfångare/ventilationssolfångare
Poolsolfångare. En poolsolfångare består av en absorbator i UV-beständig polymer som tål klorerat vatten. Sol instrålningen absorberas i absorbatorn som blir varm och kyls med en vätskekrets (ofta poolvattnet). En poolsolfångare är oisolerad och har låg verkningsgrad när den är mycket varmare än omgivningen. Tack vare lågt pris är det här en lösning som fungerar utmärkt för lågtemperaturanläggningar som just poolanläggningar.
täckglas solcell
Absorbator
TILLUFT
ISOLERING
utlopp
Luftsolfångare/ventilationssolfångare. En luftsolfångare är ett enkelt sätt att ventilera och torka till exempel fritidshus och ladugårdsbyggnader. Ett mörkt bakstycke absorberar värmen från solen. Genom en luftspalt med kanaler leds där luften från ena änden till den andra och värms upp på vägen. Därefter leds den varma luften in via en termostatstyrd fläkt direkt in i huset eller dess ventilationssystem.
Termisk solenergi benämns ibland ST efter engelskans Solar Thermal.
32
Solenergi 2010
SOLCELL FÖR ELPRODUKTION
SOLCELL FÖR ELPRODUKTION
SOLFÅNGARE
PRODUKTION
LAGRING
BATTERI
ACKUMULATOR
SOLENERGISYSTEM När det gäller solenergilösningar är det viktigt att fokusera på hela energisystemet och inte enbart på själva solfångaren eller solcellsmodulen. I stort sett är ett solenergisystem uppbyggt på samma sätt som alla andra energisystem. Med stegen energiproduktion, distribution och användning. SOLFÅNGARE
ANVÄND
A LYK/EMRÄV
Principiell uppbyggnad av ett storskaligt solvärmesystem som integrerats i
Solenergi 2010
Exempel på två lokala solenergisystem. Solceller för elproduktion och solfångare för värme. Systemlösningen är i princip densamma för båda lösningarna.
33
Martin Hedberg om klimathotet Martin Hedberg är meteorolog och grundare av Swedish Weather and Climate Centre SWC och nätverket Climate Broadcasters Network Europe (tillsammans med Europeiska Kommissionen). Martin Hedberg är engagerad i klimatfrågor och en flitigt anlitad föreläsare hos myndigheter och företag. De senaste åren har han arbetat med information och strategier om klimatförändringar gentemot allmänhet, kommuner och företag samt med framtidsanalyser och förändringsprocesser. • Vilken är den största konsekvensen av klimatets förändring? Det går inte att säga vad som är störst, det beror ju alldeles på vad man fokuserar på. Isar som smälter, havsnivåhöjning, biologisk mångfald eller tröskeleffekter, så kallade tipping points, som exempelvis att naturen själv kan börja nettoleverera växthusgaser... Till följd av att klimatet förändras finns det även humanitära och säkerhetspolitiska konsekvenser liksom förändringar av näringsliv och industri. • Vad är lösningen, enligt din mening? Man måste först bestämma vilket problem man ska lösa innan man pratar om en lösning. Men även i stora internationella sammanhang förenklar man och presenterar lösningar utan att definiera vilket konkret problem man tar hand om. Frågar du forskarna så säger många att man ska rikta in sig på att undvika tipping points, det vill säga att naturen själv börjar generera återkopplingar som i sin tur driver på förändringarna. Det får absolut inte hända, menar många. Vi kanske ska sträva efter att behålla ungefär det klimat vi
34
har idag. Många forskare menar att det är där vi måste börja dra gränsen. Problemet är att vi ingen kan säga exakt vilka hot som väntar om vi passerar den gränsen. Men vi vet att mycket blir annorlunda och att mycket av det är till det sämre för oss. • Du har vid ett tidigare tillfälle sagt att vi inte lider någon brist på energi på den här planeten. Precis, vi lider ingen brist på energi, eller egentligen effekt. Det kommer hit mer än tillräckligt av den varan från solen. Men vi måste bygga infrastruktur för att ta vara på den. Det finns tillräckligt med stora energiflöden från naturen själv, men vi har helt enkelt inte skapat ”energitappningssystem” som tar tillvara på den energi som finns där, och som skulle kunna ligga till grund för välfärd, säkerhet och sådant som vi idag bygger på fossil energi. När man väl kom på att man kunde plocka upp olja och hade byggt den infrastrukturen, var oljan så energirik, mångsidig, lätt att lagra och transportera att man har kört vidare på den. Det har vuxit upp en stor industri kring det fossila bränslet. De alternativa energislagen som baseras på förnybar energi har inte så svårt att slå igenom som man ibland får intryck av via media. Däremot kommer inte den etablerade fossilindustrin att upphöra av sig självt. Problemet med att minska utsläppen av t ex koldioxid är inte främst att tillföra ny energi, problemet är att ta bort den gamla fossila. Vi som användare är fast i det system som finns. Det kanske inte finns något framtaget alternativ för oss som konsumenter om vi vill lämna det fossila.
Solenergi 2010
Martin Hedberg, meteorolog och grundare av Swedish Weather and Climate Centre SWC och nätverket Climate Broadcasters Network Europe.
• Vilka förnybara energikällor skulle du vilja framhäva, och varför? Solenergi. Det är så energin kommer till den här planeten, det är råvaran till de andra energikällorna. Sen kan man ackumulera den på olika sätt, som vindkraft, vågkraft eller biobränsle. Allt börjar med solen. Men man kommer inte bara att kunna förlita sig bara på sol, utan man behöver även de andra formerna. Och det finns ingen anledning att bara gå på en energikälla, utan vi måste ta tillvara på mångfalden.
nader, varför skulle man inte ta tillvara på det? Så börja nyttja de tekniska innovationer som finns för att fånga det som är gratis. Dessutom kan man betrakta t ex solpaneler som aktiv fasadbeklädnad likväl som energikälla. Som fastighetsägare kan du bli en nettoproducent av energi, utslaget på hela året. Kräv t ex att få koppla in dig på fjärrvärmenätet – varför ska du inte få leverera värme också? Det minsta du ska begära är att kvitta energin mot det du köper.
• Vad tror du om solenergi som framtida energikälla? Många har fördomar om solenergi. Eftersom den inte ger så mycket på vintern här i Sverige så stryker man den helt och hållet – och missar all nytta den gör på sommaren. Sol är ju både värme och elektricitet. I många andra länder sker stora framsteg avseende såväl små- som storskalig energiproduktion från solenergi. Solenergi tillvaratagen som el eller värme är många gånger effektivare per ytenhet än t ex biobränsle. Givetvis ska vi använda mångfalden i såväl biomassa som sol- och vindenergi.
Hur kan solenergin utvecklas i Sverige? I Sverige har vi varit framgångsrika genom att bygga industri kring järnmalm och stål, skog, lastbilar, flygplan, datorspel och mobiltelefoner – så varför inte på sol-, vind- och vågenergi? Det behövs individer och företag som går förväg, institutioner som bygger ut och stat och myndigheter som ser framtiden och stöttar. Bara man kommer med relevant och korrekt information om den inneboende potentialen så borde det där sköta sig självt, så borde det ju vara. Det finns så mycket att tjäna på det – strategiskt, ekonomiskt, ur ett energiförsörjningsperspektiv, ur ett miljöperspektiv etc. Industrin förstår att det är en viktig fråga, men många företag har ännu inte insett att det är strategiskt viktigt. Att det inte bara handlar om att ta hand om problemen, utan är en möjlighet att göra affärer. Min erfarenhet är att det brukar börja med ett par individer på ett företag, som är personligt engagerade i frågan och som i slutänden väcker hela sitt företag.
• Vad vill du säga till bygg- och fastighetsindustrin när de ska välja energisystem för framtiden? Fastighetsägare och producenter bör sikta på att bygga fastigheter som producerar mer energi än de förbrukar. Det här tänket finns på sina håll, men det behöver spridas. Först betraktades det som en tokig tanke, men det är det inte om man tänker efter. Det faller in solenergi och blåser över bygg-
Solenergi 2010
35
20 000 18 000 16 000 14 000 12 000
ENERGI PV-VÄRDEN GWh/år
10 000
02 20
20
98 19
96 19
94 19
00
ENERGI ST EUROPA GWh/år
8 000 6 000 4 000 2 000 0
20 000 18 000
Marknadsutveckling 16 000 14 000 12 000
ENERGI PV-VÄRDEN GWh/år
10 000
ENERGI ST EUROPA GWh/år
8 000 6 000
20
00
20
98
19
96
19
94
19
02
4 000
Kina dominerar marknaden för solvärme med tre fjärdedelar 2 000 Solceller av världens installerade kapacitet. Skälet är att solvärme ofta 0 Solcellsindustrin omsätter på global basis cirka 100 miljarär det enda alternativet för varmvattenförsörjning i bostäder. der kronor per år. Den installerade effekten uppgick 2008 Europa kommer på andra plats med flest solfångare i Tyskland till 5,95 GW. men räknat per capita ligger Cypern, Grekland och Österrike långt före övriga länder i Europa. Dessa länder utmärks av en FIGUR 12Fördelning av energin stödjande energipolitik i detta hänseende. ITALIEN 0,24 GW I Sverige finns cirka 15 000 solvärmesystem installerade JAPAN 0,23 GW SYDKOREA 0,28 GW USA 0,36 GW och det tillkommer cirka 2 000 nya system per år, de flesta minRESTEN AV EUROPA 0,31 GW RESTEN AV dre. Trots att Sverige och andra kallare länder har färre timmar VÄRLDEN 0,21 GW solinstrålning än trakterna runt Medelhavet, är det troligt att utbyggnaden ändå kommer att vara relativt stor på grund av allmänt ökande energikostnader. Sverige har också några av världens största anläggningar. Det största solfångarfältet i Sverige finns i Kungälv med 10 000 m2 solfångare som levererar SPANIEN 2,46 GW 4 miljoner kWh fjärrvärme per år. I Danska Marstal finns värlTYSKLAND 1,86 GW dens största solvärmeanläggning med 18 000 m2 solfångare. solenergiproduktion [GWh/år] 20 000 18 000 16 000 14 000 12 000
ENERGI PV-VÄRDEN GWh/år
10 000
20 06
20 04
20 02
20 00
19 96
19 94
19 98
ENERGI ST EUROPA GWh/år
8 000 6 000 4 000 2 000 0
Marknaden för solceller och solvärmeanläggningar har en brant tillväxtkurva, även om volymerna i jämförelse med andra energiformer fortfarande är ganska blygsamma.
20 000 18 000 16 000 14 000
36
12 000 10 000
ENERGI PV-VÄRDEN GWh/år ENERGI ST EUROPA GWh/år
Solenergi 2010
Termisk solenergi
Sverige. Idag finns det cirka 375 000 m2 (ca 270 MWth) glasade solfångare i Sverige som år 2008 genererade drygt 100 GWh. Dessutom finns det cirka 120 000 m2 (ca 85 MWth som ger 40 GWh/år)poolsolfångare. Det finns vidare cirka 65 000 m2 solceller (ca 8 MWe) i Sverige som under 2008 genererade cirka 7 GWh el. Det ger en total mängd solenergi om cirka 200 GWh/år. Potentialen är stor och vi har precis börjat.
Den termiska solenergin i världen hade 2007 en installerad effekt på cirka 150 GW (värme) vilket motsvarar 210 miljoner m2 solfångare. Solvärmemarknaden i termer av installerad kapacitet överträffar vindkraften idag.
installerad effekt – Termisk solenergi
79 898
Total kapacitet [MWth]
7 105
8 000
6 054
7 000
4 866
6 000
5 000
4,3
2,4
1,0
LITAUEN
ESTLAND
NORGE
3,7
8,0
FINLAND
LETTLAND
12
LUXEMBURG
NAMIBIA
14
13
MAKEDONIEN
21
IRLAND
19
UNGERN
MALTA
31
25
ALBANIEN
BULGARIEN
48
35
RUMÄNIEN
58
49
THAILAND
61
KANADA
BARBADOS
79
69
TJECKIEN
SLOVAKIEN
82
BELGIEN
79
TUNISIEN
SLOVENIEN
153
102
POLEN
SCHWEIZ
ITALIEN
FRANKRIKE
AUSTRALIEN
USA
INDIEN
ÖSTERRIKE
ISRAEL
JAPAN
TYSKLAND
KINA
Solenergi 2010
TURKIET
0
NYA ZEELAND
173
164
SYDAFRIKA
197
176
SVERIGE
STORBRITANNIEN
PORTUGAL
231
213
NEDERLÄNDERNA
311
278
MEXIKO
DANMARK
557
321
CYPERN
684
593
JORDANIEN
878
847
TAIWAN
SPANIEN
1 178
1 000
1 014
1 734
2 000
1 505
2 501
GREKLAND
2 094
2 511
3 000
BRASILIEN
3 456
4 000
37
anteckningar
38
Solenergi 2010
S-Solars affärside bygger på övertygelsen om solenergi som en ekologisk och kommersiellt hållbar energikälla. Vår mission är att förse världen med förnybar solenergi och därigenom skapa välstånd och tillväxt.
Solenergi 2010
39
40
Solenergi 2010