Lys framtid for solkraft i nord

Flere steder i Norden har minst like stort potensiale som solenergikjempen Tyskland.

Publisert
- Norden er godt egnet for solenergi, sier førsteamaniensis Espen Olsen ved UMB. Her står han foran solceller som brukes til å undervise studentene i miljøteknologi. (Foto: Arnfinn Christensen)
- Norden er godt egnet for solenergi, sier førsteamaniensis Espen Olsen ved UMB. Her står han foran solceller som brukes til å undervise studentene i miljøteknologi. (Foto: Arnfinn Christensen)

Solceller og temperatur

Forklaringen i artikkelen er sterkt forenklet. Her er en litt mer teknisk forklaring:

Ved lavere temperatur øker båndgapet i solcellen, og konsentrasjonen av ladningsbærere synker.

Dette resulterer i en økt spenning ved åpen krets, og en høyere maksimal elektrisk effekt fra solcellen.

Dette kan gi opp til flere prosent forandring i effektiviteten virkningsgraden til en solcelle innenfor rimelig normale temperaturvariasjoner.

For multikrystallinske silisium-solceller kan man typisk gå fra en virkningsgrad på 16% ved 25 oC til 17-18% ved null grader.

(Kilde: Trygve Mongstad, Institutt for Energiteknikk)

- Vi har blitt tutet ørene fulle av at solenergi ikke passer i Norge. Det er ikke nødvendigvis riktig, sier Espen Olsen.

Førsteamanuensisen ved Institutt for matematiske realfag og teknologi ruller et stativ med solceller ut av en garasje.

Været er ikke med oss i dag. Etter et kort gyllent streif har skyene igjen trukket over Universitetet for miljø og biovitenskap (UMB) på Ås.

Godt egnet for solkraft

Men Olsen vil gi meg en tankevekker, den samme som forsøkene her ute har gitt ham og studentene hans.

- Store områder i Norden er godt egnet for solkraft. Dette er riktignok ingen overraskelse for oss. Det følger tekstboka, men er alt for lite kjent utenfor fagmiljøene, understreker han.

Det som kanskje kan virke overraskende, er at denne innsikten først kom fra Northern Research Institute (NORUT) lengst i nord. Men som vi skal se, er ikke høye breddegrader nødvendigvis noe handicap.

I 2010 la NORUT fram en fagartikkel som spådde lyse utsikter for solenergi i Norden. Simuleringer viste at enkelte solrike områder kunne produsere omtrent like mye energi som solrike Freiburg sør i Tyskland.

Tyskland leder, Norden bak

Og Tyskland er verdens solsupermakt, takket være generøs offentlig støtte. I 2011 kunne sola levere rundt rundt 3 prosent av det totale forbruket.

En lørdag i mai i år ble faktisk rundt halvparten av landets strømforbruk produsert av solanleggene.

Her i nord står det langt dårligere til. Sverige er fremst, med rundt 0,6 promille av Tysklands produksjon.

Bare rundt to tredeler av dette er koblet til strømnettet. Resten er lokale småanlegg for hytter og lignende.

Men produksjonen hos søta bror er rundt doblet de siste årene. Dette har skjedd etter to runder med offentlig støtte til etablering og flere år med driftsstøtte, blant annet i form av grønne sertifikater.

Og her på berget? Norge har litt over halvparten av den svenske produksjonen, og økningen er laber og jevn. Effekten av de felles grønne sertifikatene har ikke slått inn ennå.

I Norge er også bare halvannen prosent av solpanelene tilkoblet strømnettet. Resten dekker hyttetak, vipper i solgangsbrisen på lystbåter eller får fyrlykter til å blinke i havgapet.

Over forventet

Solcelleparken i Piteå ligger i ett av de mest solrike områdene i Sverige, langs Bottniska viken. Anlegge driftes av PiteEnergi, i samarbeid med det nordnorske forskningsinstituttet NORUT. Resultatene viser at anlegget kan konkurrere med tilsvarende anlegg i Tyskland, der det satses stort på solenergi. (Foto: PiteEnergi)
Solcelleparken i Piteå ligger i ett av de mest solrike områdene i Sverige, langs Bottniska viken. Anlegge driftes av PiteEnergi, i samarbeid med det nordnorske forskningsinstituttet NORUT. Resultatene viser at anlegget kan konkurrere med tilsvarende anlegg i Tyskland, der det satses stort på solenergi. (Foto: PiteEnergi)

Men nå er noe i ferd med å skje. NORUT har gått fra simuleringer til virkelige forsøk. I Piteå i Sverige stod et forsøksanlegg klart vinteren 2012.

PiteEnergi har bygget og drifter anlegget, delvis med offentlig støtte. Solcellene leverer resultater til NORUTs forskere, og strøm til PiteEnergi sitt hovedkvarter.

I mars måned produserte deler av anlegget mer enn ventet ut fra standarden for solstråling.

Dette kom trolig blant annet av refleksjoner fra snøen, forteller Daniel Fåhraeus i selskapet PiteEnergi i en epost til forskning.no.

Foreløpige forskningsresultater fra NORUT viser at anlegget i Piteå har gitt enda litt mer energi enn simuleringene tilsa. Produksjonen er høy, selv i europeisk målestokk.

Solrike Piteå

Stedet er ikke tilfeldig valgt. Piteå ligger nord i Bottenviken, ett av de solrikeste områdene i Sverige.

Måler du over året som helhet, så er solinnstrålingen i Piteå er faktisk høyere enn i midtre deler av Tyskland. Der er det nemlig mer skyer.

Den klare himmelen og de lange sommerdagene mer enn veier opp for de mørke vintrene i nord. 

Spesielle krav i nord

Men skal du utnytte all denne sommersola, så får du en del ekstra utfordringer.

For det første: Det nytter ikke å sette solpanelene fast på bakken.  Jo lenger nord, desto lengre bue tegner sola over sommerhimmelen, fra nordøst via syd til nordvest.

Solpanelene må snu seg etter sola, som store, mekaniserte kronblader. Det var slike solfølgende solcellepaneler som satte rekorden i Piteå sist mars.

For det andre: Det at panelene må svinges etter sola, stiller krav til størrelsen.

Da  gir det best utbytte å bruke de solcellene som har høyest virkningsgrad, det vil si de beste silisiumcellene.

For det tredje: Snøen som gir ekstra bonus i form av reflekser, kan også dekke til og skygge for solcellene og fokke seg inn i mekanismen som roterer panelene.

Kjølig vær gir større effekt

Jo lavere temperatur, desto mer effektive blir solcellene. Her viser førsteamanuensis Espen Olsen hvordan høyre del av solcellen blir avkjølt med vifte, mens venstre del isoleres med plast. (Foto: Arnfinn Christensen)
Jo lavere temperatur, desto mer effektive blir solcellene. Her viser førsteamanuensis Espen Olsen hvordan høyre del av solcellen blir avkjølt med vifte, mens venstre del isoleres med plast. (Foto: Arnfinn Christensen)

Men her i nord har vi også en spesiell fordel: Det er kaldere.

Solpanelet som Espen Olsen har rullet ut på parkeringsplassen her på UMB i Ås, er delt i to områder. Det ene blir kjølt ned med en vifte. Det andre er dekket av plast, og blir varmere.

- Vind er viktig for å kjøle solpanelene. Jo kaldere vind, desto bedre kjøling, sier Olsen.

Kulde gir mindre kaos

- Varme er nemlig det samme som at atomene i stoffer vibrerer. Disse kaotiske vibrasjonene blir mindre når temperaturen synker, forklarer Trygve Mongstad.

Han er forsker på avdeling for solenergi ved Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller.

- Enkelt forklart blir kalde stoffer mer ideelle, mer perfekte. Elektronene blir mindre forstyrret, og transporterer mer av den elektriske energien ut av solcellen, fortsetter Mongstad.

God lønnsomhet

Effekten er ikke så veldig stor. Når temperaturen synker 20 grader, går energiproduksjonen opp med rundt en tidel av verdien den hadde.

Men marginene teller, når solenergien skal lande på den økonomiske bunnlinja.

Og forsøkene i Piteå viser at bunnlinja holder. Et anlegg med bevegelige paneler i Piteå lager rimeligere energi enn et fastmontert anlegg i Tyskland.

Brukbart i vest, bedre i øst

Trygve Mongstad fra Institutt for energiteknikk. (Foto: Arnfinn Christensen)
Trygve Mongstad fra Institutt for energiteknikk. (Foto: Arnfinn Christensen)

Hva så med gamlelandet? Er ikke været for dårlig her? Forbløffende nok viser simuleringene til NORUT at det er mye å hente, selv i områder med mer skyer.

Et solfølgende anlegg i kystbyen Narvik får nesten like mye sol som et fastmontert anlegg i solrike Freiburg, lengst sør i Tyskland.

Og beveger du deg lengre øst, er utsiktene til sol og solenergi enda bedre.

Bare 15 mil fra Oslo, nær Arvika i Sverige, ligger også en solcellepark på Glava Energy Center.

- Denne solcelleparken får veldig gode resultater, omtrent som gjennomsnittet fra Tyskland. Dette er de samme resultatene som nå kommer fra forsøkene til NORUT i Piteå, forteller Mongstad.

Nyttige solmålinger

Og været nær Arvika er ikke så forskjellig fra været på norsk side av grensa – for eksempel i Ås.

- Her på UMB har vi en av Europas lengste tidsserier med logging av soldata. Den går helt tilbake til 1949, forteller Espen Olsen.

Den  gangen, da UMB het Landbrukshøyskolen, var det viktig å samle inn værdata. De hadde betydning for jordbruket.

- Fortsatt registrerer vi solstrålingen ved forskjellige bølgelengder, i samarbeid med Meteorologisk institutt. Og det er ikke lite sol her. Norge er godt egnet for utbygging av solkraft, avslutter Olsen.

Referanser og lenker:

C. Good et. al: Towards Cost-Efficient Grid-Connected PC Power Plants in Northern Scandinavia, 26th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition 2011.

Hanna Persson et.al: Initial Results From a Grid-Connected 2-axis Solar Tracking PV System at 65°N in Piteå, Sweden,  27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition 2012, se sammendrag

PiteEnergi om solcelleparken i Piteå

NORUT om solcelleparken i Piteå

Glava Energy Center, om solmodulparken

PVEducation om effekten av temperatur på virkningsgraden til solceller