Page 1

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

Energifakta Solenergi Del 1  

Handbok där praktisk fungerande kunskap som på allvar driver fram den termiska solenergin till framtidens basenergi presenteras.

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you