Obegränsad potential – om vi vill

På 1980-talet räknade ingenjören Roland Hulstrom ut att hela USA:s elbehov skulle kunna tillgodoses om bara tre tiondels procent av landet, ett 25600 kvadratkilometer stort område, täcktes av solceller, den andra stora solenergitekniken.

6 november 2009

På 1980-talet räknade ingenjören Roland Hulstrom ut att hela USA:s elbehov skulle kunna tillgodoses om bara tre tiondels procent av landet, ett 25600 kvadratkilometer stort område, täcktes av solceller, den andra stora solenergitekniken.

Folk trodde att han menade att man skulle täcka Mojaveöknen med kisel. ”Miljövännerna blev upprörda och sa: ’Man kan inte bara ge sig ut i naturen och täcka ett 25600 kvadratkilometer stort område’”, säger Roland Hulstrom där han sitter på sitt kontor på NREL. Det var emellertid inte det han menade. ”Man kan täcka parkeringsplatser med solceller. Man kan placera ut dem på hustak.”

Även om tekniken för solceller ännu inte är lika väl utvecklad som den för solvärme kan det vara så att solcellerna har en ljusare framtid. För närvarande är solcellspaneler dyra och har bara en effektivitet på omkring 10–20 procent, medan motsvarande siffra för parabolspeglar är 24 procent. Detta har emellertid snarare med den historiska utvecklingen att göra än med själva tekniken. Efter fiaskot med solenergin i mitten av 1980-talet gick många av de bästa ingenjörerna över till datorbranschen, som använder sig av samma råvara: kisel och andra halvledare. Mikroprocessorernas kapacitet fördubblades med bara ett par års mellanrum, medan solenergin sakta tynade bort. Nu är några av de bästa ingenjörshjärnorna på väg tillbaka till solenergin igen.

Forskare på NREL utnyttjar det faktum att olika halvledare fångar upp olika färger i en solstråle. Genom att bygga upp flera lager av material med namn som gallium-indium-fosfid och gallium-indium-arsenid och koncentrera solljuset med hjälp av en lins konstruerade de förra året en solcell med 40,8 procents effektivitet. Vid tidpunkten var det ett världsrekord, men det har redan slagits. Solcellen är dock långt ifrån redo för massproduktion. ”Tekniken är mycket avancerad”, säger Ray Stults, som också ingår i NREL:s ledning. ”För tillfället kan vi tillverka den för 10000 dollar kvadratcentimetern, men då lär det inte finnas särskilt många köpare.”

En annan metod är att ge avkall på effektiviteten och i stället satsa på att sänka omkostnaderna. Halvledare av tunnfilm producerar mindre energi per kvadratcentimeter men kräver i gengäld en mindre mängd råvara, vilket gör dem till ett billigt alternativ till stora solcellsanläggningar. Två amerikanska företag, First Solar och Nanosolar, säger att de nu kan tillverka solceller av tunnfilm för omkring en dollar (drygt sju kronor) per watt, vilket är väldigt nära vad som krävs för att kunna konkurrera med fossila bränslen. Om man blickar längre fram arbetar ingenjörer på NREL med utveckling av flytande solceller. ”Målet här är att få ner priset till samma nivå som på en liter färg”, säger Ray Stults. ”Effektiviteten blir inte 40 eller 50 procent, utan 10. Men om det är billigt är det bara att måla väggarna, ansluta sina solceller och köra.”

Solpaneler är inte begränsade till enskilda byggnader eller lagerbyggnader. I nordöstra utkanten av Las Vegas får flygbasen Nellis Air Force Base i genomsnitt 25 procent av sin ström från solceller. Vissa vinterdagar, när luftkonditioneringen inte behövs, klarar sig militärbasen på enbart solenergi. När jag tittar ut över fältet med 72416 motorstyrda solpaneler som följer solens bana över himlen förstår jag lockelsen: Här finns inga rör med olja, värmeväxlare, ångkokare, generatorer eller kyltorn, bara fotoner från solen som frigör elektroner i kiselatomer och genererar elektricitet. Anläggningen, som byggdes år 2007 på bara 26 veckor, producerar 14,2 megawatt. Det gör den till USA:s största solcellsanläggning – men bara kanske den 25:e största i världen. Nästan alla större solcellsanläggningar ligger i Spanien, som i likhet med Tyskland har gjort stora investeringar i solenergi.

Inget av dessa kraftverk har ännu fått något lagringssystem. Eftersom solceller alstrar elektricitet direkt finns det ingen värme att samla upp i tankar med flytande salt. En möjlighet är att använda en del av den el som genereras på dagen till att driva pumpar som skickar ner tryckluft i underjordiska håligheter. I Tyskland har tryckluft använts i flera årtionden för att lagra den billigare energi som vanliga kraftverk producerar nattetid för att den ska kunna användas på dagen, då efterfrågan är störst. För ett solkraftverk gäller det omvända: När man behöver el på natten frigörs den lagrade energin från dygnets ljusa timmar, så att den kan driva en turbin.

För närvarande får den som har solpaneler på taket och inte är ansluten till elnätet klara sig med batterier nattetid, men i framtiden kommer man kanske att kunna använda soldrivna elektrolysanläggningar som klyver vattenmolekyler i väte och syre. Genom att låta gaserna reagera med varandra i en bränslecell produceras ny el. Idén är gammal, men förra året berättade Daniel Nocera, kemist vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) i USA, om något som skulle kunna utgöra ett genombrott: en ny katalysator som kommer att göra det mycket billigare att klyva vatten. Vid presentationer för allmänheten brukar Daniel Nocera hålla upp en stor plastflaska i luften; en hel familjs nattliga elbehov, säger han, kan lagras i fem sådana här, och då räcker elen till och med till elbilen.

Ingen vet exakt hur solenergins framtid ser ut. Det råder dock en allt större enighet om att möjligheterna är i det närmaste obegränsade – om vi bara bestämmer oss för att utnyttja den. ”Först framstod alltihop som en utopi”, säger Nellis energichef Michelle Price när jag besöker flygbasens nya solcellsanläggning. ”Det kändes inte realistiskt.” Nu är det mycket som känns realistiskt.

Läs också

Kanske är du intresserad av...