Til tross for at de kritiske prosessene er patentert velger Dynatec å være tilbakeholden med å vise frem den nye reaktoren. Deler av bildet måtte sladdes fordi eksperter vil kunne forstå for mye av konstruksjonen om alt ble vist.
Jöns Jakob Berzelius identifiserte som førstemann silisium som grunnstoff. Det var også Berzelius som ga grunnstoffet navnet Silisium. Daguerrotopi tatt i 1845 av professor M. Mitscherlich. Kilde: Svensk biografisk leksikon (Bilde: M. Mitscherlich)
Sverre Sørensen (t.v.) har ledet arbeidet med å utvikle en helt ny, automatisert og rimeligere produksjon av silisium til solceller. Med seg hos IFE har han avdelingsingeniør Hallgeir Klette og til høyre i bildet Werner Filtvedt som både er forsker på IFE og som jobber i FoU-avdelingen til Dynatec.
Silisium fra Dynatec-reaktoren (t.v.), til høyre silisium fra en Siemens-reaktor. Fra den første drysser det ut på egenhånd, fra Siemens-reaktoren må det hamres løs manuelt. (Bilde: Joachim Seehusen)

Silisiumrevolusjon fra Askim

Silisium

  • Et grunnstoff med kjemisk symbol Si, atomnummer 14, periode 3. Silisium er et halvmetall og en halvleder.
  • Silisium ble funnet i 1787, da trodde man det var en kjemisk forbindelse. Først i 1823 ble det identifisert som grunnstoff av svenske Jöns Jakob Berzelius, som ga det nye grunnstoffet sitt navn.
  • Silisium er det nest vanligste grunnstoffet i jord-skorpen etter oksygen og utgjør 25.7 vektprosent. Silisium finnes ofte forbundet med oksygen, blant annet som kvarts, Si02.
  • Silisium benyttes mye i elektronikkindustrien og i solcellepaneler.
  • Dynatec-reaktoren produserer silisium med en renhetsgrad på 99,99999999 prosent. Det som da står igjen er enkeltatomer som kan være nær sagt hva som helst, ofte oksygen.

Solenergi

  • I to rapporter fra International Energy Agency (IEA), levert i september i fjor, går det frem at solen kan bli verdens viktigste kilde til elektrisitet innen 2050. Den vil da være viktigere enn fossile brensler, vindkraft, vannkraft og kjernekraft.
  • Ifølge IEA vil solceller da kunne dekke 16 prosent av verdens elektrisitetsbehov mens solfangere vil kunne bidra med ytterligere 11 prosent av verdens elektrisitetsbehov. Sammen vil disse to kraftformene bidra til å kutte 6 milliarder tonn CO2-utslipp hver år.
  • Inntil 2030 vil det meste av veksten i bruk av solenergi komme gjennom solceller, eller fotovoltaiske prosesser, deretter kan termiske systemer overta tetrollen.
  • I dag er både veksten og bruken av solceller størst i Kina, tett fulgt av USA. Hovedtyngden av brukerne er sluttbrukere, som i boliger, industribygg og kjøpesentre.

Soltall

  • Solen er 150 millioner kilometer fra jorden, og den stråler ut 383 000 000 000 megawatt.
  • Årlig gjennomsnittlig innstråling på jorden er 1.37 kW/m2. Jordens overflate er 510 072 000 km2 og mottar da 698 798,64 terrawatt engergiinnstrålling fra solen.
  • Ifølge IEA var klodens totale energibruk i 2012 på 8979 millioner tonn oljeekvivalenter. Det skal tilsvare 11 630 000 MWh, og er betydelig mindre enn energi-innstrålingen fra solen.

Rett før sommeren ble en ny reaktor montert på Institutt for Energiteknikk (IFE) på Kjeller utenfor Oslo. Det var versjon to, i et utviklingsprosjekt som Dynatec i Askim startet i 2008.

– Forsøkene med versjon én var vellykket. Versjon to har større kapasitet og er noe oppgradert. Vi er så sikre på suksess at vi allerede har startet forberedelsene til en industriell versjon, sier Werner Filtvedt.

Fire patenter

Han jobber delvis i forsknings- og utviklingsavdelingen i Dynatec, og delvis som forsker på IFE.

Prosjektet startet med en idé i 2008, og allerede i 2009 var de første patentene klare. I dag er Dynatec-reaktoren beskyttet av fire patenter.

Prosjektleder hos Dynatec, Sverre Sørensen, forteller at om lag 90 prosent av silisiumet som brukes i solcellepaneler blir produsert med en såkalt Siemens-reaktor.

– Utfordringen med den er at produksjonskosten ligger rett over 20 dollar per kilo ferdig silisium. Nå er spotprisen for silisium rett under 20 dollar, og det er ikke god butikk. Med vår løsning kan vi produsere rimeligere, sier Sørensen.

I en Siemens-reaktor blir silisiumholdige gasser ført inn. Under temperaturer på 1000 grader blir silisium frigitt. Men der silisiumet blir avsatt må det kjøling til. Dette er en svært energikrevende produksjonsprosess. Silisiumet må deretter bankes løs manuelt, før nok en produksjonsrunde kan starte.

Les også:Robot blir raskt lønnsom hos Nortura

Silisium fra Dynatec-reaktoren (t.v.), til høyre silisium fra en Siemens-reaktor. Fra den første drysser det ut på egenhånd, fra Siemens-reaktoren må det hamres løs manuelt. Joachim Seehusen

Sentrifuge

Løsningen Dynatec har utviklet skiller seg betraktelig fra Siemens-prosessen. De fører silisiumholdig gass inn i en sentrifuge. Dette kan være triklorsilan eller silan, begge brukes også i Siemens-reaktoren. Gassen blir ledet mot veggen av sentrifugalkreftene. Der blir gassen varmet opp til 600–700 grader. Dette fører til en dekomponering, og silisium felles ut.

– Vi har «vrengt» reaktoren. I stedet for å deponere faststoff et sted der gassen ikke er så sørger vi for å få gassen dit den skal være, og lar silisium gro der. Dynatec-reaktoren er raskere og det er langt mindre temperaturforskjeller. I sum betyr det at vi får økt produksjonskapasitet i forhold til arealet i reaktoren, sier Filtvedt.

Det eneste restproduktet i denne prosessen blir hydrogen. Dette kan enten tas inn i prosessen på nytt, eller det kan bli et eget kommersielt produkt.

Hallgeir Klette, avdelingsingeniør for solenergi på IFE bekrefter at ideen helt og holdent stammer fra Dynatec.

– Det er deres reaktor. Vi bidrar med lokaler, gass og med sikkerhet. Det var først et treårig forskningsprosjekt med versjon én før vi nå fortsetter med versjon to, sier Klette. Alt er støttet av Norges Forskningsråd.

Les: Automatiserer for 50 millioner på Sokna

Sverre Sørensen (t.v.) har ledet arbeidet med å utvikle en helt ny, automatisert og rimeligere produksjon av silisium til solceller. Med seg hos IFE har han avdelingsingeniør Hallgeir Klette og til høyre i bildet Werner Filtvedt som både er forsker på IFE og som jobber i FoU-avdelingen til Dynatec.

Enormt marked

Ingen av de vi treffer på IFE har detaljerte tall på hvor stor verdensproduksjonen av silisium er. Men veksten alene mer enn antyder at det her ligger et stort marked.

– Bare i løpet av det siste året har produksjonen vokst med 100 000 tonn. Det tilsvarer kapasiteten til 500 av våre reaktorer i ferdig industriversjon.

Dynatec har allerede begynt å se etter lokaler som egner seg for produksjon, de ser på utvidelser av eget mekanisk verksted og har også startet samtaler med potensielle leverandører.

– Med versjon to skal vi vise at vi klarer å høste silisium uten å kjøle det ned. Når det er gjort er det siste som gjenstår å utvikle en robotisert høsteprosess, sier Filtvedt.

Sørensen legger til at de skal se nærmere på skalérbarhet, en industriell reaktor bør være noe større enn prototypen som nå er installert hos IFE.

– Den versjonen vi har installert på IFE vil sannsynligvis klare 80 tonn på et år, men den er ikke rigget for industriell produksjon.

For teknologene på Dynatec er det ikke noe «hvis vi får det til». Det er heller «når vi blir klare», og det blir de, om vi skal tro dem, allerede i inneværende år.

– Vi er i seriøse samtaler med tre mulige pilotkunder, og vi begynner å prosjektere en ferdig industriversjon av reaktoren i løpet av året, sier Filtvedt.

Les også: Stabler i esker uten topp og bunn

Dr. Erik Stensrud Marstein, IFE Joachim Seehusen

– Skyter ikke fra hofta

Professor Erik Stensrud Marstein jobber ved fysisk institutt på Universitetet i Oslo, og er forsker på IFE og direktør ved Norwegian Centre for Solar Cell Technology. Han kjenner Dynatec-prosjektet godt, og han er positiv til det.

– Alt vi har sett foreløpig er positivt, det er gode grunner til å være optimist. De skyter ikke fra hofta, men de har vist at de er i stand til å levere, sier Marstein.

Han peker på at omsetningen innen solenergi ventes å passere 1000 milliarder kroner i 2015. Han våger seg ikke på noe anslag om hvor mange enheter Dynatec vil ha muligheter til å selge, men mener det vil være mange.

– Det avhenger av hvor mye nytt som blir bygget og hvor mange som vil skifte fra gammelt til nytt utstyr.

Marstein peker også på at selv om det er mange forskjellige løsninger under utvikling så er det få som er så markedsnære som Dynatec-reaktoren.

Selv om Dynatec har patenter er det alltid en viss mulighet for at noen vil forsøke seg. Marstein mener Dynatec har sikret seg så godt som mulig, blant annet ved en gjennomtenkt salgsstrategi.

– De må velge de riktige partnerne. Åpenbart selger de ikke til en større produsent som vil kjøpe kun én reaktor fra dem. Da vil de pille den fra hverandre for å lage sin egen.

Se også: Instrumenterer kraftverk for å finne virkningsgraden