Strøtanker om bæredygtighed

Den typiske solcelle er i dag fremstillet af materialer som selen og gallium, som har en begrænset forekomst. Derfor er det et virkeligt spændende nybrud, når IBM nu i samarbejde med Solar Frontier, TOK (Tokyo Ohka Kogyo) og DelSolar har udviklet en ny type solceller, som ikke bare kan gøres ultratynde, men som er fremstillet af almindeligt forekommende råstoffer som kobber, zink og tin.

Samtidig har man med den nye film slået verdensrekord med en effektivitet på 11,1% – hvilket vil sige, at 11,1% af den solenergi, som rammer fladen, omdannes til elektricitet. Dette svarer til en forbedring på omkring 10% i forhold til det hidtil bedste.

Forskerne bag udviklingsarbejdet siger videre, at man håber på inden for et par år at kunne nå op på en effektivitet på 15% for denne type film.

Det er yderst glædeligt nyt, for det er altsammen med til at sandsynliggøre, at energi fra solceller inden for få år i store dele af verden vil være den billigste tilgængelige energi i en lang række situationer.

Og dermed vil det massive markedsmæssige pres, som i dag findes for for at skaffe stadig mere gas og olie gennem miljømæssigt set absurde forehavender som fracking, udvinding af tar sand- og arktiske forekomster, gradvist klinge af.

Vi nærmer os således med små skridt den elegance, hvormed planteriget formår at skabe små fotosyntese-solceller af materialer, som kan opsamles af et frø over alt i verden, og efter endt brug kan opløses i dele, som helt uproblematisk går videre i næste konstellation.

Meagan Treacy: IBM Develops High Efficiency Solar Cell Using Abundant Materials, Treehugger 03.09.2012.

Bob Yirka: IBM sets new efficiency mark for abundant material solar cell, PhysOrg.com 21.08.2012.

Martin Lamonica: IBM Breaks Efficiency Mark with Novel Solar Material, MIT Technology Review 20.08.2012.

Teodor Todorov & David Mitzi: Shedding light on new frontiers of solar cell semiconductors, IBM Research 17.08.2012.

Ligeom herhjemme har solen i dagene op til pinse velsignet størstedelen af Tyskland. Det gjorde, at den tyske elproduktion fra solcelleanlæg for første gang nåede op over 20 GWh – nærmere bestemt 22 GWh. Fredag midt på dagen svarede det til en tredjedel af det samlede tyske elforbrug, og lørdag midt på dagen svarede det til halvdelen af elforbruget.

Det er resultatet af en massiv satsning på vedvarende energi i de senere år, og Tyskland har i dag næsten lige så meget solcellekapacitet installeret som resten af verden tilsammen. Stadig er det på årsbasis kun nok til at dække omkring 4% af energiforbruget. Men udbygningen af vindkraften er også massiv, og I Tyskland er man nu på årsplan oppe på at dække omkring 20% af sin energiforsyning med vedvarende energikilder, og som det fremgår af grafen herover, har man planer om inden 2030 at nå op på, at to tredjedele af energiforsyningen kommer fra vedvarende energikilder.

I skyggen fra den japanske A-kraft-ulykke ved Fukushima-Dai-ichi-værket besluttede man i Tyskland at udfase samtlige A-kraftværker senest i 2020 samtidig med, at man øjeblikkeligt lukkede den ældste halvdel, så der har efterfølgende været rejst tvivl, dels om Tyskland kunne overholde sine klimaforpligtigelser – hvilket ikke ser ud til at være noget problem – dels om det overhovedet var muligt at udfase A-kraften så hurtigt. Men Tyskland klarede sig gennem selv den koldeste vinter med ni A-kraft-værker lukket ned, og uden at måtte importere strøm fra nabolandene. Tyskland har fået lagt sin omlægning til vedvarende energi ind i en solid rytme, og foreløbig vil man kunne fordoble sin solcellekapacitet uden at have “problemer med” overproduktion på de mest solrige dage.

Når de toppræsterer som her under pinsesolen, yder de tyske solcelleanlæg tilsammen en effekt svarende til 20 A-kraftværker. 20 gigantiske enheder med behov for konstant teknikeropsyn, strålingsovervågning,  sikkerhedsopsyn og sikkerhedsafstand, og med kolossale endnu kun næsten løste bortskaffelses- og lagringsproblemer, den dag, værkerne ikke mere er i produktion … over for tynde blånistrede solcelleflader spredt ud over titusindvis af tagflader, helt uden risiko for terrorangreb eller store blackouts. Er vi alligevel her i ellevte time på vej til at lære af naturen, at en af dens store genistreger er, at den løser selv store problemer i meget lille skala?

Prisen pr. installeret kvadratmeter solcelle er stadig for nedadgående – det er en fremtidens energiform, og nordgrænsen for deres rentabilitet er i disse år ved at nå Danmark. Solcellerne er stadig under udvikling, og der er plads til et par teknologiske kvantespring, før de for alvor viser deres potentiale. I dag er det mest et stort areal af optimalt solorienterede paneler på huse, tage og marker, men sandsynligvis vil vi i de kommende år se dem indlejret over alt, hvor vi har brug for energien – i vores overtøj, i vores transportcontainere, i vores mobiltelefoner osv. – ligesom verdens i særklasse mest raffinerede solfanger: bladet, som med sin fotosyntese formår at skabe brændstof  af solens energi. Træer klarer sig fint uden at være tilsluttet nettet, uden markedspriser, tilskudsordninger, feed-in-tariffer, oplysningskampagner, tilskud, teknikere og CO₂-kvoter. De fornyer sig selv af materialer, som findes lokalt i rigelige mængder og kan komposteres og genanvendes uden kedelige restprodukter, når de er udtjente.

Der findes allerede eksempler hist og her – som havelampen, der ved aftenstide afgiver dagens opsugede lys. Da jeg startede i gymnasiet, fik jeg en lommeregner, som var udstyret med en lille (5,5 cm²) solcelle. Jeg har den endnu, bruger den næsten dagligt. Den har fungeret upåklageligt i snart 40 år uden nogensinde at skulle have været opladet eller have skiftet batteri.

Vi er omgivet af al den energi, vi kan ønske os. Vi må lære at se den, orientere og organisere os i forhold til den, turde basere os på den og lære os at høste den begavet.

Se tidligere blog-indlæg: Svigtende strømforsyninger og Fra kulmine til energilager og geotermisk anlæg.

Erik Kirschbaum: Germany sets new solar power record, institute says, Reuters 26.05.2012.

Malene Breuch Hansen: Weekendrekord: Tyskland producerede solenergi som 20 atomkraftværker, Ingeniøren 30.05.2012.

Tokelau har blot 1.500 indbyggere, så det hører blandt verdens allermindste lande. Officielt er Tokelau stadig en new zealandsk koloni, omend selvstændiggørelsen er under vej. Det lille samfund har ingen lufthavn, end ikke en egentlig havn, men har bådforbindelse med omverdenen hver fjortende dag.

Tokelau er et atolsamfund i Stillehavet, hvis tre små øer 500 km nord for Samoa tilsammen dækker blot 12 km² landareal. Som sådan har det skæbnefællesskab med en lang række små atolriger i Stillehavet og Det Indiske Ocean, hvor selv små havstigninger vil få drastiske konsekvenser for livsbetingelserne. Tokelaus højeste punkt er 5 m over havet, men størstedelen ligger under 2 m over havoverfladen. Derfor ser man også verdens øriger blandt de stærkeste fortalere for en hurtig og konsekvent klimaindsats.

Til forskel fra Kiribati, som har søgt New Zealand om land til at overflytte sin befolkning og målrettet arbejder på at gøre sin befolkning klar til at fungere andre steder i verden, har man ikke sådanne planer på Tokelau. Men i dag lever der omkring 8.000 tokelauanere på New Zealand. La Nina har i de senere år ændret nedbørsforholdene, så det regnvand, man er afhængig af som tilførsel af drikkevand, er svindende. Og den globale overfiskning af tunbestanden har ramt det lokale fiskeri hårdt.

Under klimaforhandlingerne i Durban fremlagde Tokelaus leder Foua Toloa planer for, hvordan det lille øsamfund fra midten af næste år vil være fuldt ud drevet af vedvarende energi – og udfordrede verdens ledere til at gøre det samme.

Hidtil er Tokelaus strømforsyning sket ved dieselgeneratorer. Men et fælles solcelleanlæg forventes at kunne dække 93% af øens strømforsyning, en batterikapacitet vil kunne klare forsyningen i nattetimerne og en nygenerator drevet på kokosolie, som er en rigelig ressource på øen, vil kunne fungere som nødstrømsforsyning i perioder med svigtende sollys. De hidtidige udgifter til diesel og vedligeholdelse har været store, så tilbagebetalingstiden forventes at være blot 10 år.

Tokelaus strømforsyning vil kunne klares med 200 m² solceller – så omlægningen til vedvarende energi er klart enklere i lande, som endnu ikke har overtaget de industrialiserede landes vaner og uvaner fuldt ud. Derfor er det også vigtigt at stille spørgsmålstegn ved en række hastigt voksende udviklingslandes påkalden sig retten til først at udvikle sig til egentlige industrilande, med al den kulafbrænding, det måtte kræve, for derefter at omlægge til vedvarende energi. Det kan gøres smartere, og det er så meget enklere før man har føet sig gjort sig afhængig af allehånde moderne unødvendigheder. Men det kræver, at den rige verden frisætter sin grønne teknologi og er med til at finansiere omstillingen i sydlandene.

Se tidligere blog-indlæg: Stillehavsøer forsvinder i havet og Ti steder hvor klimaforandringerne er en realitet allerede i dag.

Sally Whittle: Putting an island in touch with the world, The Gaurdian 25.10.2007.

Alice Laurel Driver: Tokelau: Education and the Preservation of an Island Language, 13.02.2010.

Wendy Zukerman: Coconuts and sunshine will power South Pacific islands, New Scientist 13.09.2011.

Tokelau: Living by The Sun, YouTube video 28.06.2011.

Mariella Moon: Island to get its energy purely from coconuts and sunlight, 23.09.2011.

John Vidal: Pacific micro-state switches entirely to renewable energy, The Guardian 08.12.2011.

Tiny Island Chain Becomes World’s First Solar-Powered Territory, Voice of America 07.11.2012.

Jerico Espinas: Tokelau Succeeds In Becoming Fully Renewable Nation, Greener Ideas 14.11.2012.

Atafu Atoll, Tokelau, Southern Pacific Ocean, NASA.

Tokela, wikipedia.org.

Japans største shipping-firma Nippon Yusen K.K. har planer om i samarbejde med Toyota inden 2010 at udvikle skibe med 30% mindre energiforbrug – en gangske ambitiøs målsætning, som man kunne ønske sig spredte sig til hele branchen.

I den forbindelse søsatte Nippon Yusen K.K. fredag et 60.000 ton (200 m langt) fragtskib, som efter sigende skulle være det første delvist soldrevne fragtskib. Kønt er det ikke, men det store skrog kan rumme 6.400 biler til eksport. Skibets foreløbig 328 solpaneler er ikke monteret direkte på skibet, men på de transportere, som holder på øverste dæk. De yder i alt 40 kW, hvilket svarer til blot 0,2 % af den nødvendige energi til at drive skibet – eller nærmest intet i forhold til de markante brændstofbesparelser der kan opnås blot ved at sejle blot en enkelt knob langsommere. Strømmen bliver da foreløbig også blot brugt som supplement til skibets belysning. Onde tunger ville kalde projektet et lidt ubehjælpsomt greenwashing-projekt. Men der er potentiale i tanken at udvikle transportenheder, hvis flader er solfangere, som akumulerer energi lige meget om de står på et skib, på en lastbil, på en togvogn eller på en kaj.

Hvis solenergien skal give et reelt tilskud, skal selve skrogets flader i stor stil inddrages, og skibets udformning tilbage til noget, som ikke er formgivet efter at vi havde stor mængder billig olie til rådighed. Stadig vil der være langt mere at hente i vindkraften, som igennem århundrederne har drevet handelsflåden – og snarest igen burde gøre det, som på eksemplet til venstre, hvor store sejlflader samtidig har solcelleoverflader.

Se også tidligere blog-indlæg: Magnus-effekt på skibsfarten, Himmelsejl over Atlanten og Mærsk producerer lige så meget CO₂ som hele Danmark.

Japan’s first solar cargo ship, (AFP) Straits Times 19.12.2008.

Nippon Yusen, Nippon Oil to Use Solar Power to Move Cargo Ship, JCN Network 26.08.2008.

Halvandet år har det taget schweiziske Louis Palmer at kommer jorden rundt, men så er det også sket på en for miljøet usædvanlig skånsom måde – med en solcelledrevet bil. Til gengæld har turen taget næsten halvandet år.

Palmer har timet turen, så han i går efter 52.000 km kørte i mål i Poznan, hvor politikere i disse dage arbejder på at få en klimaaftale skrue en sammen. Han krydsede målstregen med lederen af klimaforhandlingerne Yvo de Boer som passager på det sidste stræk.

Ved ankomsten fortalte Palmer, at over alt på hans tur, havde mennesker ønsket sig en bil som hans. Der er derfor ingen grund til, at bilindustien ikke laver biler som hans. De ville lynhurtigt kunne lave den i en meget bedre udgave. Teknologien er der. Den er økologisk, den er økonomisk, den er pålidelig. Vi kan stoppe den globale opvarmning, siger Palmer.¹

Se mere om om Palmers tur i et tidligere blog-indlæg: Jorden rundt på solenergi.

Alister Doyle: Solar-Powered Car Completes Round-The-World Trip, Reuters 04.12.2008.

‘Solar taxi’ goes round the world, BBC News 05.12.2008.

Vanessa Gera: Solar car completes 1st ever round-the-world trip, (AP) Journal Gazette 05.12.2008.¹

Schweiziske Louis Palmer har i mange år haft en drøm om at køre jorden rundt. Og i disse klimaudfordringstider, hvor transportsektoren med dens tørstige forbrændingsmotorer er en af de helt store udfordringer for at komme videre fra det fossile samfund, har han valgt at gøre det i en rent soldrevet bil: “With this tour I want to show that solutions against global warming are available and that it can be stopped,” sagde han på et stop i Delhi.¹

Palmer lagde ud fra Lucerne i juli sidste år med kurs mod Saudi-Arabien. Siden har han været tværs over Indien, på Bali, Australien, New Zealand, op gennem Malaysia og Singapore til Kina og Japan. Dernæst med båd over Stillehavet, hvorefter han har krydset det amerikanske kontinent. Og nu er han nået til New York.

Hjemturen går over Nordafrika og Spanien, med en lille omvej over Polen til COP14 i Poznan, det sidste stormøde inden klimatopmødet COP15 i København næste år. Palmer regner med at være tilbage i Schweiz til jul. Med 50.000 km tilbagelagt gennem 50 lande i 5 kontinenter vil han til den tid være den første, som har været jorden rundt i et rent solcelledrevet køretøj.

For nogle dage siden stod jeg foran en el-bil på Gammel Strand og spurgte naivt, hvorfor der ikke var el-paneler på bilens tag for i det mindste at lave noget af strømmen under vejs. Men det gav så lidt, at det var ligegyldigt, svarede manden, som viste bilen frem. Palmers køretøj er da også en lille asfaltboble, som trækker en 6 m lang trailer med solfanger bag sig. Og denne solfanger producerer dog blot halvdelen af den energi, han har brug for. Palmer har lavet den ‘regel’ for sin jordomkørsel, at han undervejs kan trække 6.000 kWh fra nettet, som modsvares af et tilsvarende solpanel hjemme i Schweiz. Ellers ville det sidste stræk hjem gennem et vintermørkt Centraleuropa nok komme til at tage ganske lang tid.

15.000$ har køretøjet kostet, og det er lavet med hjælp fra studerende fra fire universiteter. På en solrig dag er tophastigheden 90 km/t, så det lægger op til en rejseform, hvor vi har mere tid. Men i en tid, hvor charterturismen står for fald, har vi her en mulighed for en CO₂-neutral rejseform.

På solartaxi.com er der masser af information om Louis Palmers rundtur, heriblandt en side med videoklip fra hans mange stop under vejs.

UN chief prefers solar-powered taxi! Zee News 12.09.2008.

Chad Smith & Christina Boyle: This taxi is sun kind of wonderfuel, Daily News 10.09.2008.

Alex Nunez: Solartaxi: Around the world on solar power, forecast earth 19.08.2008.

Meenakshi Sinha: Around the world in a solar taxi, The Times of India 28.10.2007.¹

I det sydvestlige Californien er de to solcellefirmaer OptiSolar og SunPower i gang med at opføre, hvad der i særklasse vil blive verdens største solcelleanlæg. De to anlæg, som skal være færdige til ibrugtagelse i 2012 og 2013, får tilsammen en effekt på 800 MW, eller lige så meget som et større kulfyret kraftværk. De vil da også tilsammen komme til at fylde 32 km² – et areal svarende til 5.000 fodboldbaner eller en tredjedel af Amager.¹ Alene opstillingen af OptiSolars 550 MW vil give arbejde til 300 mand i 3 år.

Tidligere i år fremgik det, at det californiske el-selskab SunEdison vil montere 6 mio. m² solpaneler på hustage i det sydlige Californien med en samlet effekt på 250 MW. Californien satser hermed markant på at udvikle en el-produktion fra solenergi i disse år.²

Den i dag største igangværende solcelleanlæg ligger i Spanien og har en effekt på 23 MW,³ og i Portugal er et anlæg på 62 MW under opførelse. Udbygningen med solceller i Californien vil således sætte helt nye standarder for skalaen.

Nu har de meget plads i USA, og det er nok godt at tænke stort for overhovedet at synliggøre, at solcellebaseret el-produktion skalamæssigt kan matche a-kraftværker og kulfyrede kraftværker. Men en af fordelene ved solenergien er, at den er tilgængelig over alt og derfor kan ‘høstes’ decentralt over alt, helt ned til ure, lommeregnere, mobiltelefoner, computertasker, biltage – måske fremtidens container var beklædt med solceller, så den var med til at producere sin strøm på sin vej rundt i verden pr. bil, tog eller skib.

Frem for at lave kvadratkilometer-store anlæg som en slags monokultur-solcelle-ørkener er der i mine øjne mere perspektiv i at udvikle den decentrale placering og udnytte potentialet i en produktion tæt på forbrugsstedet, hvor transmissionstab og kapacitetsbehov på el-nettet kan holdes på det minimale. Eller i det mindste at overveje, om man ikke kunne kombinere solcellefarme med produktion af afgrøder, som i det solrige klima havde glæde af halvskyggen under måske lidt mere spredt placerede kollektor-flader.

Matthew L. Wald: Two Large Solar Plants Planned in California, New York Times 14.08.2008.¹

Thomas Djursing: Verdens klart største solcelleanlæg skyder op i Californien, Ingeniøren 21.08.2008.¹

Thomas Djursing: Californien i verdens største satsning på solceller, Ingeniøren 08.04.2008.²

John Vidal: World’s biggest solar farm at centre of Portugal’s ambitious energy plan, The Guardian 06.06.2008.³

Topaz Solar Farm. Community Friendly Solar Power, optisolar.com 24.04.2008.

SunPower Case Studies, (med eksempler på solfarme) sunpower.com.

Solcellerne er i disse år i fokus, fordi den giver adgang til en CO₂-fri energiproduktion. Dr. Richard Swanson, en af solcelleindustriens pionerer, giver i videoen Solar PV: The Path From Niche to Mainstream Supplier of Clean Energy (se nedenfor) en times introduktion til solceller og deres udvikling fra de første prototyper til et produkt, som står overfor et omfattende kommercielt gennembrud. 

Danmark ligger meget nordligt, når det gælder solcellernes effektivitet – energitætheden er op imod 4 gange større når man kommer nærmere ækvator. Men i områder med blot lidt højere solintensitet nærmer solcelleproduceret energi sig hastigt konkurrencedygtige priser. Således er Tyskland og Spanien i dag verdens to største solcellelande.

Med videoen Solar PV: The Path From Niche to Mainstream Supplier of Clean Energy giver Swanson en førstehånds-beskrivelse af solcellens udvikling. Hvor de første skridt blev taget med stadig støtte fra NASA, er solceller i dag ved at være standardudstyr på japanske typehuse. Man ser solceller indbygget i tagsten, så de er fuldstændig integreret i det arkitektoniske udtryk, det største anlæg i dag er et 20 MW solcelle-anlæg i Spanien. Swansons forelæsning fandt sted ved PARC (Palo Alto Research Center) i april 2006, så det er en teknisk betonet forelæsning med masser af god information.

Læs mere »