Solenergi: Valet som formar framtiden

När solen skiner måste solcellsforskaren Uwe Zimmermann dra ner persiennerna och tända lampan på kontoret i Ångströmlaboratoriet i Uppsala för att kunna arbeta.

– Jag har fönster åt söder och kan inte se någonting på datorskärmen om jag släpper in solljuset. Då måste jag tända i stället. Det är samma sak i våra föreläsningssalar här. Väldigt osmart. Samtidigt skulle vi kunna täcka våra behov av el med solenergi.

Solpaneler omvandlar solljus till el utan utsläpp av växthusgaser och utan att förbruka dyra bränslen. Men än så länge är det inte lönsamt i Sverige, och bidraget från solenergi till den svenska elproduktionen är nästan obefintligt. Enligt Uwe Zimmermann krävs det framför allt politisk vilja för att ändra på detta.

En privatperson som sätter upp solceller på villataket har svårt att utnyttja elen från dem, eftersom den produceras när solen skiner på dagen och på sommaren, medan vi i våra hem behöver el mest på kvällarna och under vintrarna. Ännu finns det inget riktigt bra sätt att lagra elen. Batterier är dyra och håller bara några år, och tekniken för att tillverka bränslen som vätgas eller metangas med solel befinner sig än så länge på forskningsstadiet.

Uwe Zimmermann tror i så fall mer på att få mata ut sin överskottsel till elnätet så att elen kan förbrukas där den behövs på dagtid: både i lampan på hans kontor och i föreläsningssalarna. Men främst i industrin.

– Om man ser till hela samhället kan vi få balansen att gå ihop om det gemensamma elsystemet kan matas med massor av lokalt producerad el, både från sol och vind. Redan i dag skulle det svenska elnätet kunna täcka upp till 20 procent av årsförbrukningen på detta sätt, eftersom det finns så många förbrukare på dagtid, säger han.

I Danmark finns det sedan två år ett system för nettodebitering, där privatpersoner får dra av den el de själva producerar och levererar till elnätet från sin elräkning varje månad. De kan inte göra någon vinst, men de kan få ner sitt elpris till noll om de har levererat minst lika mycket el till nätet som de har förbrukat.

– Sedan systemet infördes har installationerna av solceller i Danmark flerdubblats. I Sverige beslutade regeringen förra sommaren att försöka komma fram till en reglering för kompensation, förmodligen via skattereduktioner. Men till skillnad från andra europeiska länder måste varje enskild producent förhandla med de stora elbolagen om ersättning, säger Uwe Zimmermann.

Han är säker på att många fler skulle satsa på solceller även i Sverige om det fanns en politisk vilja att införa långsiktigt stöd även här. Solceller kräver inget underhåll och inget bränsle, och de fortsätter att, under hela sin livslängd på minst 20 år, producera el när solen skiner. Installationen kostar förstås, och det kan ta ett decennium innan den har betalat sig.

– Men detta gäller i princip alla kraftverk. Ett kärnkraftverk betalar sig inte på mindre än 20–30 år heller. Och kolkraftverk, som nu byggs på nytt i Tyskland, har också långa återbetalningstider och går egentligen aldrig riktigt runt, eftersom man måste betala för bränslet hela tiden.

Uwe Zimmermann menar ändå att många beräkningar av hur dyrt det är med solenergi bygger på felaktiga prisuppgifter. Även om priserna bara är något eller några år gamla är de redan inaktuella.

– Under de senaste tre åren har priset på solceller halverats, eftersom Kina har satsat hårt och dumpat världsmarknaden, säger han.

År 2008 hade Kina ingen tillverkning av solceller alls. Men man byggde snabbt upp en stor produktionskapacitet och stod år 2010 för hälften av världsproduktionen av kiselsolceller, den äldsta varianten av solpaneler. Tekniken uppfanns redan i mitten av 1950-talet och dominerar fortfarande: 80–90 procent av världens installationer består av kiselsolceller. Resten använder tunnfilmsteknik, en typ av solceller som forskargruppen i Uppsala utvecklar. I en tunnfilmssolcell är det aktiva lagret bara en hundradel så tjockt som i en kiselcell, och därför går det åt mycket mindre material när den tillverkas. Tunnfilmscellerna är dock något mindre effektiva, men när det gäller de kommersiellt tillverkade modulerna är skillnaden inte stor.

– Det som i slutänden är viktigast för elproduktion från solceller är priset på systemnivå per kilowattimme. Då ingår många saker: verkningsgrad, kringkostnader, kablage mellan modulerna och ytan som krävs för att ställa upp solcellsmodulerna. Framför allt är livslängden avgörande: med dubbelt så lång livslängd får man automatiskt halva priset på den producerade elen, säger Uwe Zimmermann.

I medierna uppmärksammas ofta även andra tekniker, som den så kallade Grätzelcellen som innehåller färgämnen och titanoxid, solceller av plast och celler som bygger på nanoteknologi eller kvantfenomen. Men Uwe Zimmermann menar att den kommer att få svårt att ta sig in på marknaden nu när den etablerade tekniken har blivit så billig.

– Företagen som finns i dag har ju haft tid på sig att bygga upp en stor produktionskapacitet för att få ner sina kostnader, och det är nästan omöjligt för nya tekniker att komma i kapp. Deras kringkostnader blir alldeles för höga. Dessutom har de nya teknikerna inte kunnat visa att de är stabila under lång tid, att de verkligen klarar av att stå 20 år i fullt solljus, utan att nämnvärt degraderas.

Trots att solcellerna sjunkit så kraftigt i pris går det alltså långsamt med utbyggnaden i Sverige. Enligt Uwe Zimmermann beror det på att få banker, industrier och privatpersoner kan tänka sig att investera i någonting som blir lönsamt först om tio år. För att ändra på det efterlyser han tydliga politiska beslut inför framtiden.

– Det som verkligen krävs är en långsiktig satsning som sträcker sig över flera mandatperioder, över flera kvartalsrapporter, och helst även över flera länder, säger han.

Internationella satsningar på solenergi förespråkas även av Karl Steininger, som är ekonomiprofessor vid universitetet i Graz, Österrike. Han menar att den mest lovande lösningen för att hejda den globala uppvärmningen är att sätta upp solceller i världens öknar.

– Vi behöver bara använda två procent av världens ökenarealer för att täcka världens totala behov av inte bara el, utan av all energi, säger han.

Han ser en värld med ett globalt elnät, som sträcker sig över tidszoner och årstider och gör att det dygnet runt alltid produceras solel någonstans i nätet. När elen produceras samtidigt som den förbrukas slipper vi lösa problemet med att lagra den och kommer undan höga kostnader för batterier.

 – Det är ett fullt rimligt scenario att vi år 2050 får all vår energi från solkraft, säger han.

Redan i dag pågår projektet Desertec som syftar till att förse Europa med solenergi från Saharaöknen. En första sådan enläggning håller nu på att byggas i Marocko, och Karl Steininger har full tillit till de tekniska möjligheterna. Han tvivlar inte heller på möjligheten till överenskommelser mellan länder om hur elnätet ska dras, eftersom det redan i dag finns avtal om gasledningar och liknande. Däremot ser han att det kan bli problem när anläggningar och elnät ska byggas i utvecklingsländer.

Liksom i många andra infrastrukturprojekt är risken stor att vinsterna bara kommer att gynna eliten och att de redan fattiga och utsatta grupperna kommer att råka illa ut.

– Vi kan teknologin. Men ännu vet vi inte mycket om de sociala konsekvenserna, och hur vi ska göra detta på ett sätt som verkligen kan försäkra en hållbar utveckling för alla, säger han.

Johan Lilliestam, energisystemforskare vid ETH Zürich, menar att det finns mer akuta problem med det politiska läget i vissa av de nordafrikanska länderna just nu. Därför kommer inte något stort projekt att kunna genomföras under de närmaste åren.

– Satsningar i Nordafrika är riskfyllda för tillfället, så det är svårt att hitta investerare. Länder som Egypten har andra problem än solkraft just nu. Det kan säkert finnas goda förutsättningar om Nordafrika stabiliseras och demokratiprocessen fungerar. Men det är svårt att sia om just nu, säger han.

Johan Lilliestam arbetar med energisäkerhetsanalyser av just sådana interkontinentala elnät som Karl Steininger talar om, och har räknat på hur elimport från Afrika kan användas i Europa.

– Potentialen är väldigt stor. Det finns plats för i stort sett hur mycket solkraft som helst i öknen. Men framför allt är det ett alternativ för att reglera svängningarna på elmarknaden och balansera de fluktuerande förnybara energikällor som vi kan ha här i Europa, säger han.

Sol- och vindkraft i Europa kommer alltid att behöva backas upp av andra energikällor som kan leverera el när solen går i moln och vinden mojnar. Men att hitta förnybar energi som snabbt kan regleras och slås på när behovet uppstår är inte lätt när vattenkraften redan är nästan helt utbyggd och vi inte vill göra oss mer beroende av fossila bränslen. Därför kan det mycket väl skapas stora behov av importerad el från Afrika.

Karl Steininger är övertygad om att detta kommer att hända.

– Den enda frågan är om solkraft kommer att vara vår enda energikälla i framtiden eller bara en av de viktigaste, säger han.

Men Johan Lilliestam ser det som ett av många möjliga alternativ.

– Vi kommer inte att se stor import av solel från Nordafrika inom de närmaste åren; åtminstone fram till 2020 kommer elimport inte att vara någon stor sak. Men vi har ett klart definierat problem: vi måste få ner världens utsläpp av koldioxid. På vilket sätt vi lyckas med det är inte så viktigt. Det viktiga är att vi lyckas, och det här är en möjlighet, säger han.

De olika varianterna av förnybar energiförsörjning har sina egna fördelar och svårigheter. Kanske kommer Uwe Zimmermanns kontorslampa i framtiden att hämta sin el från solceller på taket, från solkraft i en öken i Asien via ett interkontinentalt supernät eller någon helt annanstans ifrån. Energiförsörjningen kan lösas lokalt, på nationell nivå, i samarbete mellan grannländer eller internationellt.

Johan Lilliestam tycker att diskussionen nu måste handla om vilken typ av samhälle vi vill ha.

– Frågan är vad det finns för möjligheter och vad alternativen innebär – politiskt, ekonomiskt, socialt och tekniskt. Vad betyder de för naturen? Och vad vill vi? Vill vi ha ett helt decentraliserat system eller ett system där stora företag säljer el till konsumenterna? Det är en diskussion som jag tycker fattas, och som vi måste ta, säger Johan Lilliestam.