Solenergins historia

Grunden för dagens solenergiteknologi lades redan på 1830-talet när fysikern Alexandre Edmond Becquerel upptäckte den fotovoltaiska effekten. Denna upptäckt blev startskottet för utvecklingen av solceller, som är kärnteknologin i moderna solpaneler. På 1950-talet utvecklade forskare vid Bell Labs de första effektiva solcellerna av kisel. Denna teknik började snabbt användas inom rymdindustrin och öppnade senare upp för bredare tillämpningar av solenergi.

Solenergins framtid

Solenergi förväntas spela en allt viktigare roll i den globala energimixen i takt med att efterfrågan på ren och förnybar energi ökar. Teknikutveckling, sjunkande kostnader och ett ökat fokus på klimatfrågor och hållbarhet driver denna tillväxt. Framtida innovationer förväntas ytterligare stärka solenergins potential. Som en förnybar och koldioxidfri energikälla är solenergi avgörande i kampen mot klimatförändringar. Ökad solenergiproduktion kan kraftigt minska utsläppen från fossila bränslen.

Effektivitet och potential

En solcellsanläggning kan under sin livstid producera upp till 20-25 gånger mer energi än vad som gick åt för att tillverka den. Varje timme träffas jordens yta av tillräckligt med solinstrålning för att täcka hela världens energibehov under ett helt år, vilket motsvarar ungefär 173 000 terawatt (TW) energi per timme. Om denna enorma mängd solenergi kunde nyttjas effektivt, skulle den kunna ersätta alla nuvarande energikällor flera gånger om och göra jorden självförsörjande på ren energi. Solenergi är därmed en av de mest lovande förnybara resurserna och har potential att bidra avsevärt till en hållbar global energiförsörjning.

Hur fungerar solenergi?

Solceller är vanligtvis tillverkade av halvledarmaterial som kisel. När solljus träffar solcellen, absorberas fotoner (ljuspartiklar) av kiselatomerna i cellen. Denna energiöverföring frigör elektroner, som börjar röra sig genom materialet och skapar en elektrisk ström. Solcellen har en positiv och en negativ sida, vilket skapar en elektrisk krets. När elektronerna rör sig från den negativa till den positiva sidan, genererar de likström (DC). Eftersom de flesta hushåll och elnät använder växelström (AC), måste likströmmen från solcellerna omvandlas via en växelriktare. Växelriktaren omvandlar DC till AC så att den kan användas i hemmet eller skickas ut på elnätet.

Teknik och konstruktion

Det finns två typer av solceller – monkristallina och polykristallina.

Monokristallina solceller: Tillverkade av en enda kristall av kisel, vilket gör dem effektiva men något dyrare att producera. Dessa har ofta en högre verkningsgrad.

Polykristallina solceller: Tillverkade av flera kiselskivor som smälts samman. Dessa är oftast billigare men har något lägre verkningsgrad än monokristallina solceller.

Solcellerna täcks av ett lager härdat glas för att skydda dem från väder och yttre påverkan, såsom hagel, regn och smuts. Glaset är ofta antireflekterande för att minimera ljusförlust och maximera mängden ljus som når solcellerna. Ett lager av EVA (en transparent plastfilm) fungerar som ett skyddande lager ovanpå och under solcellerna, vilket håller dem på plats och skyddar dem från fukt, mekanisk påverkan och degradering. Baksidan av solpanelen är ett isolerande och skyddande lager, ofta tillverkat av polymermaterial, som skyddar mot väderpåverkan och fuktinträngning, vilket ökar panelens livslängd och säkerställer att den är isolerad från elkomponenter.
Solpanelen är innesluten i en aluminiumram som ger stabilitet och skydd, vilket underlättar monteringen. Ramen bidrar också till ventilationen runt panelen och hjälper till att hålla temperaturen nere, vilket ökar panelens effektivitet.

Solenergiproduktion i Sverige

Sverige har visat sig vara väl lämpat för solenergi, särskilt under vår och sommar när dagarna är långa och solinstrålningen är hög. Under 2023 hade Sverige över 3973 MW installerad solenergi med 3,1 TWh producerad el, vilket motsvarar cirka 1,9 % av den totala elproduktionen i landet.

Batterier och frekvensmarknaden

Batterier och frekvensmarknaden spelar en viktig roll för stabiliteten i moderna elsystem, särskilt i takt med att förnybara energikällor som sol- och vindkraft integreras i energimixen. Både batterier och frekvensmarknader bidrar till att balansera produktion och konsumtion i realtid, vilket är avgörande för att hålla frekvensen i elnätet stabil.
Effektbalansering: Batterier kan användas för att snabbt fylla luckor i effektbalansen när det finns oväntade störningar i elnätet.
Peak Shaving: De kan ladda upp när elpriserna är låga och leverera el när priserna är höga, vilket bidrar till att minska effekttoppar och stabilisera nätet.
Frekvensmarknaden är ett system där elproducenter, batterianläggningar och andra aktörer kan erbjuda sina resurser för att stabilisera elnätets frekvens. I Norden, liksom i många andra delar av världen, är målfrekvensen i elnätet 50 Hz. När balansen mellan produktion och konsumtion rubbas, påverkas frekvensen, vilket kan leda till störningar i elnätet om det inte åtgärdas snabbt.

Övervakning och driftkontroll

En central del av solparksförvaltningen är att kontinuerligt övervaka och analysera anläggningens prestanda. Genom att använda fjärrövervakningssystem kan man följa realtidsdata om produktion, effektförluster, väderförhållanden och komponenthälsa. Systemen kan varna för eventuella avvikelser, vilket gör det möjligt att snabbt upptäcka och åtgärda problem innan de påverkar produktionen.
För att undvika oväntade fel är regelbundet förebyggande underhåll viktigt. Detta innefattar inspektion och rengöring av solpanelerna, särskilt i områden med damm, snö eller kraftigt regn som kan minska effektiviteten. Andra kritiska delar som kräver regelbunden kontroll är växelriktare, kopplingsboxar och kablage, vilka kan utsättas för slitage och påverka produktionen om de inte fungerar optimalt.

Återvinningsprocessen för Solpaneler

Återvinning av solpaneler är ett viktigt och växande område, särskilt när antalet installerade solpaneler ökar och fler paneler når slutet av sin livslängd. Solpaneler har en lång livslängd, och för att minimera miljöpåverkan behöver komponenterna återvinnas på ett hållbart sätt.

  • Metallram: Aluminiumramen runt panelerna är lätt att återvinna och är värdefull, eftersom aluminium kan återvinnas utan förlust av kvalitet.
  • Kisel: Kiselceller kan återanvändas eller återvinnas till nytt kiselmaterial, vilket minskar behovet av ny kiselproduktion.
  • Metaller: Solpaneler innehåller små mängder värdefulla metaller som silver och koppar, som kan återvinnas och användas i nya produkter.
  • Plast och andra material: Plastkomponenter och polymerer är svårare att återvinna men kan i vissa fall återanvändas eller energiåtervinnas genom förbränning.

Nätbolag i Sverige

I Sverige finns det cirka 170 elnätsbolag som ansvarar för distributionen av elektricitet till hushåll och företag över hela landet. Dessa elnätsbolag är indelade i olika nivåer beroende på vilken typ av nät de ansvarar för: stamnät, regionnät och lokalnät.

  • Svenska Kraftnät ansvarar för stamnätet, vilket är ryggraden i Sveriges elnät och transporterar högspänd el över långa avstånd.
  • Regionnäten hanteras av de tre största elnätsbolagen i Sverige: E.ON, Vattenfall och Ellevio. Dessa nät utgör en viktig länk mellan stamnätet och lokalnäten.
  • Lokalnäten förvaltas av cirka 167 mindre nätbolag som ansvarar för att distribuera el direkt till hushåll och företag över hela landet.

Energiskatt och solcellsanläggningar

Anläggningar under 500 kW: El som produceras från solenergi och används för egen konsumtion är befriad från energiskatt under vissa förutsättningar. Detta innebär att privatpersoner, företag och andra aktörer som producerar egen el via solceller på sin fastighet inte behöver betala energiskatt på den el de använder själva, så länge anläggningen har en installerad effekt på under 500 kW.
Anläggningar över 500 kW: För solcellsanläggningar med en installerad effekt över 500 kW gäller andra regler, som gör att de måste betala energiskatt även på el som produceras och används inom den egna verksamheten. Detta kan minska lönsamheten för större solcellsanläggningar.

Nätnytta

Genom att producera el nära användningsområden minskar behovet av att transportera el över långa avstånd, vilket minskar belastningen på stamnätet och regionnäten. I vissa fall betalar elnätsbolagen ut ersättning för denna typ av lokal nätnytta, då det avlastar nätet och minskar behovet av dyra nätförstärkningar.
Producenter med möjlighet att anpassa sin produktion kan delta på flexibilitetsmarknader, där de får betalt för att reglera sin produktion i realtid. Exempelvis kan solcellsproducenter med energilagring sälja el vid tider då efterfrågan är hög och produktionen behövs som mest. Flexibilitetsmarknader ger därmed en intäktsmöjlighet för producenter som kan erbjuda dynamisk produktion eller lagring.