DEBATT: Solenergi

- Det er ikke økonomisk lønnsomt å produsere de mest miljøvennlige solcellene

Uten at det blir et konkurransefortrinn å produsere miljøvennlig, vil det være vanskelig for norske solcellebedrifter å overleve, skriver innsenderne

Norsk solcelleindustri har ikke klart å øke produksjonen i takt med markedsveksten. Det er markedskreftene som bestemmer om vi skal nå våre utslippsmål eller ikke, påpeker innsenderne.
Norsk solcelleindustri har ikke klart å øke produksjonen i takt med markedsveksten. Det er markedskreftene som bestemmer om vi skal nå våre utslippsmål eller ikke, påpeker innsenderne. (Illustrasjonsfoto: Unsplash)

Uten at det blir et konkurransefortrinn å produsere miljøvennlig, vil det være vanskelig for norske solcellebedrifter å overleve, skriver innsenderne

  • energi

Dette debattinnlegget gir uttrykk for skribentens meninger. Debattinnlegg kan sendes til nettdesk@tu.no

Det er et paradoks at mens verden kjøper og installerer solceller som aldri før, sliter de norske produsentene med å overleve.

Birgyt Ryningen (Forsker i Sintef, solcellesilisum), Trude Nysæther (Bærekraftsleder, REC Solar), Tyke Naas og Ronny Gløckner er Senior FoU-ingeniører i REC Solar.
Birgyt Ryningen (Forsker i Sintef, solcellesilisum), Trude Nysæther (Bærekraftsleder, REC Solar), Tyke Naas og Ronny Gløckner er Senior FoU-ingeniører i REC Solar. Foto: Privat

I 2018 produserte verdens solcellepaneler 570 TWh elektrisk energi, fire ganger så mye som Norges vannkraftproduksjon, og i 2019 økte kapasiteten med enda en norsk årsproduksjon. Det installeres mer enn ti solcellepaneler hvert sekund, og dette øker med 20-30 prosent hvert år.

IEA (The International Energy Agency) har i alle år undervurdert veksten i fornybar energi, men selv de spår at solceller vil stå for en firedel av verdens installerte kapasitet innen 2040 med dagens politikk.

Prisen og produksjonskostnad faller raskt

Samtidig med den voldsomme veksten faller prisen og produksjonskosten for solcellepaneler langt raskere enn det som er vanlig i nye industrier. I et slikt marked er det vanskelig å henge med. For å overleve må det være investeringsvilje og tilgjengelig kapital, og norsk solcelleindustri har ikke klart å øke produksjonen i takt med markedsveksten.

Der Norge for tjue år siden var ledende i verden, sitter vi nå igjen med tre mindre aktører for produksjon av høykvalitets solcellesilisium som er basisen for de fleste solceller. Hittil har disse produsentene allikevel klart seg ved å satse på høy kvalitet, høy automatiseringsgrad og innovative prosesser.

Den nye prosessen vil redusere energiforbruket med 85 prosent sammenlignet med den tradisjonelle Siemensprosessen.

REC Solar har jobbet i over 30 år med å utvikle en mest mulig miljøvennlig prosess for produksjon av solcellesilisium. Dette er råstoffet for 95 prosent av solcellene som produseres og står normalt for nesten halvparten av klimafotavtrykket for et standard solcellepanel. Norsun,

Norwegian Crystals og REC Solar er alle produsenter av andre trinnet i produksjon av solcellesilisium som er en energiintensiv prosess. REC Solar produserer også råmaterialet.

I tillegg til at de norske produsentene drar fordel av å benytte vannkraft med lavt CO2-fotavtrykk som energikilde, har de utviklet energieffektive produksjonsmetoder. Et teknologivalg basert på bærekraft og miljøhensyn ville favorisert de norske selskapene, men i dag er det bare i det franske markedet at solcellepaneler med lavt CO2-fotavtrykk verdsettes kommersielt.

Uten at det blir et konkurransefortrinn å produsere miljøvennlig, vil det være vanskelig for norske bedrifter å overleve. Det vil også være vanskeligere for verdenssamfunnet å nå de utslippsmålene vi har satt oss.

Verdens mest miljøvennlige solceller

All produksjon av solcellesilisium starter med reaksjon mellom kvarts (SiO2) og karbon i en ovn av samme type som brukes i norsk smelteverksindustri. Det som kommer ut av disse ovnene er riktignok ikke rent nok og det må flere rensetrinn til før vi kan snakke om solcellekvalitet på materialet.

I den vanligste renseprosessen (Siemens-prosessen) går materialet via gassfase som krever enormt med energi. Resultatet er et materiale med renhet 9N, dvs. en renhet på ni N'er, 99,9999999 prosent. Forurensningsnivået tilsvarer mengden koffein i en kopp koffeinfri kaffe blandet ut i 10 tonn vann. Renheten er mye høyere enn det som kreves for bruk i dagens solcellepaneler. REC Solar i Kristiansand har siden 2009 levert solcellesilisium som er produsert med metallurgisk rensemetode i tre trinn, i stedet for å gå via gassfase.

Les også

Resultatet er et vesentlig kutt i energiforbruk og dermed CO2-fotavtrykk, men hvor rent er dette materialet? Hvor mange «N’er» har det? Tilgjengelige analysemetoder er ikke følsomme nok til å gi et nøyaktig svar, men innholdet av forurensninger som går ut over solcellekvaliteten tilsvarer en renhet rundt 8N, og man lager like gode solceller med dette materialet som med konkurrerende råstoff med renhet 9N.

Ny prosess vil redusere energiforbruket med 85 %

REC Solar er nå i gang med å ta denne prosessen et steg videre. For å lage solceller, må blokker av silisium sages opp i 0,2 mm tynne skiver, såkalte wafere. I sageprosessen går så mye som 30 prosent av materialet tapt i form av sagestøv. I 2018 utgjorde sagestøvet fra all waferproduksjon i verden grovt regnet 100 000 tonn silisium, og mengden øker i takt med solcelleindustriens vekst. REC Solar har funnet ut hvordan man kan ta dette avfallet og rense det tilbake til solcellekvalitet, ved en ny prosess basert på den etablerte metallurgiske prosessen.

Utbyggingen av fabrikken i Kristiansand er i gang, og produksjonen i det ombygde anlegget starter i januar 2020. Den nye prosessen vil redusere energiforbruket med 85 prosent sammenlignet med den tradisjonelle Siemensprosessen. Videre vil CO2-fotavtrykket reduseres med 96 prosent når vi bruker norsk energimiks i beregningen.

Reduksjonen i energibruk kommer både av at gassfasetrinnet unngås og av at man tenker sirkulært og benytter et tidligere avfall som råvare. Det er reduksjonen i energibruk som gir den store miljøgevinsten. Dersom alle produsentene i Kina hadde tatt i bruk denne produksjonsmetoden, ville det ha gitt en utslippsreduksjon fra 141 til 18 kg CO2-ekvivalenter per kg silisium. For den nye fabrikken i Kristiansand vil utslippet være 5 kg CO2-ekvivalenter per kg silisium.

FIGURTEKST: Klimagassutslipp målt i CO2-ekvivalenter per kg produsert solcellesilisium for ulike teknologier.
FIGURTEKST: Klimagassutslipp målt i CO2-ekvivalenter per kg produsert solcellesilisium for ulike teknologier. Standard Siemens-prosess med kinesisk energimiks gir utslipp på 141 kg CO2 pr. kg produsert silisium. Når den nye fabrikken med resirkulering av sagestøv står klar, vil utslippet reduseres til 5 kg CO2 pr. kg produsert silisium. Den siste søylen viser et tankeeksperiment hvor REC sin prosess benyttes med kinesisk energimiks (18 kg CO2 pr kg produsert silisium)

Beregningen av CO2-fotavtrykk er gjort etter metoden som brukes av franske myndigheter i offentlige anbud. Om man hadde brukt bare vannkraft i beregningene, ville miljøfordelen blitt forsterket ytterligere.

Det er viktig hvilken solcelle du velger

70 prosent av alle solcellepaneler produseres i dag av kinesiske produsenter som bruker den energikrevende Siemens-prosessen og kinesisk energimiks, med en stor andel av kullkraft. Det må understrekes at solcellepaneler basert på Siemens-teknologi og høyt fossilt bidrag fortsatt produserer strøm med lavt CO2-fotavtrykk, spesielt om man sammenligner med direkte bruk av kullkraft.

Selv om fotavtrykket på produsert strøm fra et solcellepanel vil variere med både produksjonsmetode og hvor de installeres, vil strøm fra kullkraft uansett ha et fotavtrykk som er langt over 10 ganger så stort.

Solcellepaneler produsert i Kina er fortsatt et miljøvennlig valg, men dersom man sammenligner disse med solcellepaneler som er produsert med europeisk energimiks eller, enda bedre, ved hjelp av metallurgisk rensing og europeisk energimiks, vil CO2-fotavtrykket til et kinesisk solcellepanel være omtrent tre ganger så høyt over hele levetiden.

Les også

Om hele verden hadde lagt om sin solcelleproduksjon til den metoden REC Solar bruker, ville man kunne spare 29 til 49 ganger Norges årlige CO2 utslipp i perioden 2020-2050, avhengig av hvilket fremtidsscenario man tar utgangspunkt i beregningene. Det første tallet er basert på IEAs prognoser som hittil alltid har undervurdert veksten i solcellemarkedet grovt. Det andre tallet baserer seg på prognosene fra det EU-tilknyttede organet; The European Technology and Innovation Platform for Photovoltaics (ETIP-PV).

Nærmer oss grensen for to-gradersmålet 

Tidsaspektet er også en viktig faktor. Utslippene skjer ved produksjon av solcellene, og dersom verdenssamfunnet skal nå sine utslippsmål innen 2030 og 2050, er det ikke nok at CO2-fotavtrykket er relativt lavt over en 30-års periode. Utslippene er så store ved produksjon at vi risikerer å skyte langt over den kritiske grensen, lenge før vi får noen effekt av det lave CO2-fotavtrykket fordelt over levetiden.

Dette er viktig fordi vi bare har noen få år igjen før vi har sluppet ut så mye CO2 som to-gradersmålet tillater.

I dag er det er åtte nye kullkraftverk under bygging i den kinesiske provinsen Xinjang, og det er også i denne provinsen mye av den nye produksjonen av solceller bygges ut. Tidsaspektet begynner å bli nesten like viktig som de totale utslippsreduksjonene over tid.

Vi har dårlig tid og vi har tilgjengelig teknologi, men det er markedskreftene som bestemmer om vi skal nå våre utslippsmål eller ikke. Vi må se til Frankrike og gi forbrukerne en reell mulighet til å gjøre en forskjell.

Les også

Kommentarer (14)

Kommentarer (14)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå