COP29: Solenergi må utvikles med bærekraft og sirkularitet som forutsetning

Lovregulering og insentiver må på plass for å fremme solceller på bygg, mens storskala anlegg kan utvikles ved å kombinere flere bruksområder på samme areal. Samtidig må verdikjeden bli sirkulær, og solpaneler designes med tanke på resirkulering.

SINTEF deltar på COP som en uavhengig observatør og vi er forpliktet til å fremme bærekraftige klima- og energiløsninger. For å støtte dette gir vi råd til klimaforhandlerne om 15 sentrale områder med potensial til å redusere utslippene betydelig.

• SINTEFs råd for COP29: Teknologi for en raskere global klimaomstilling.

Anbefaling for bærekraftig solenergi

• Legg til rette for solceller på bygg gjennom lovregulering og insentiver.
• Ta i bruk storskala solanlegg gjennom todelt bruk av areal.
• Sikre bærekraft for solenergi ved å gjøre verdikjeden sirkulær og designe solpaneler for resirkulerbarhet.
• Sikre solenergi som en globalt utnyttet ressurs ved å motvirke monopol i produksjonskapasitet.
• Samarbeid om lovverk og insentiver på tvers av landegrenser.
• Fjern barrierer for storskala solenergi ved integrering med lagringsteknologier, tiltak i nettet og utvikling av digitale prognoseverktøy.
• Utvikle morgendagens silisiumbaserte tandemsolcelleteknologi for effektiv energihøsting.

Problem

Solceller gjør om sollys til elektrisitet uten å gå via andre energibærere. Dette har mange fordeler. Teknologien er fullstendig skalerbar og fra bittesmå spesialapplikasjoner til store solparker kan elektrisitet genereres der behovet er. Dette har ført til en enorm industriell vekst i produksjon av solcellesystemer på 26 prosent årlig mellom 2013 og 2023. I dag er de globale investeringene i solceller større enn alle andre genererings-teknologier til sammen, og er ventet å bli den største bidragsyteren til fornybar elektrisitet i 2028.

Solceller vil i likhet med all fornybar energi trenge mye areal. I dag er det beregnet at 2,2 prosent av Europas totale areal kan brukes til energiproduksjon fra sol og vind, og kun 0,2 prosent av dette er solceller på hustak. En skalering av solenergi vil med høy sannsynlighet medføre arealkonflikter. Solceller i stor skala har også et stort materialbehov og til tross for lang levetid vil det være betydelige avfallsmengder som må håndteres når eldre solpanel skal skiftes ut. Denne avfallsstrømmen utgjør en stor utfordring i et sirkulært perspektiv.

Virkningsgraden for kommersielle solpaneler har økt fra 16 til over 22 prosent i løpet av de siste ti årene. De beste solcellene har en virkningsgrad tett opp mot teoretisk maksimum for dagens teknologi, og for å fortsette å øke dette må det utvikles nye materialer og ny produksjonsteknologi.

Det er politisk og sikkerhetsmessig nødvendig å sikre lokal produksjonskapasitet for å unngå at enkelte land og regioner får monopol. Europa, og i svært stor grad Norge, var tidligere viktig i verdikjeden for produksjon av solcellepanel, men nå har Asia (94 prosent), og spesielt Kina (86 prosent) tatt over og er totalt dominerende. En re-etablering av sol-industri i Europa og Norge vil kreve politiske grep og utvikling av produksjonsteknologi som også tar hensyn til krav til miljøavtrykk og arbeidsmiljø.

Solenergi er av natur svært variabel, knyttet til variasjoner mellom sommer og vinter, dag og natt og godt og dårlig vær. Dette fører til utfordringer knyttet til balansering av last mot forsyning. Dette er en faktor som kan virke svært bremsende på innfasing av solenergi og må løses med innsats på en rekke områder omtalt andre steder i dette dokumentet, knyttet til nett og lagringsløsninger. Ut over dette, er utfordringene knyttet til selve solcellesystemene fokusert på digitale løsninger for forutsigbar energileveranse gjennom bruk av datamodeller og kunstig intelligens.

Løsning

Potensialet for solenergi fra bygninger må utnyttes raskt og fullt ut. Det er viktig at alle interessenter i verdikjeden gis stabile og forutsigbare rammebetingelser som tillater investeringer med en lang tidshorisont. Det er mange faktorer knyttet til solceller i nordiske og arktiske forhold som er lite utforsket og som bør kartlegges for å utvikle riktige tekniske løsninger tilpasset disse. For eksempel har lav temperatur positiv innvirkning på bestandighet for systemene; dette har direkte innvirkning på investeringens lønnsomhet.

Solenergi fra bygninger er ikke tilstrekkelig, og løsninger for andre arealtyper må utvikles raskt og i parallell. Virkninger på natur og miljø må kvantifiseres slik at faktabaserte avveininger kan gjøres. Ordninger som fordrer todelt bruk av areal, blir en viktig del av løsningen. Vi bruker store areal til matproduksjon, og dersom solceller og tradisjonell matproduksjon deler på arealet, er det mulig å få en svært effektiv arealutnyttelse uten negativ påvirkning på matforsyning. Flytende solcelleanlegg utnytter også areal som kan være mindre konfliktfylt. Her er det viktig å kartlegge og ta hensyn til påvirkningen anleggene har på livet i og under vannoverflaten og utvikle robuste og kostnadseffektive strukturer.

Solceller kommer til å være laget av silisium i overskuelig framtid. Men for å fortsette utviklingen i virkningsgrad og åpne for nye bruksområder, bør det forskes på kombinasjon med andre materialer i såkalte tandem-solceller, der de forskjellige materialene høster forskjellige deler av lyset på mest mulig effektiv måte. Hvis solenergi skal være en bærekraftig løsning også i et materialperspektiv, må solpaneler designes for resirkulerbarhet.

I tillegg til grep knyttet til energilagring og nettverk, er det viktig å utvikle digitale løsninger som kan forutsi variasjonene i forsyningen fra forskjellige typer solanlegg for best mulig integrering. Her blir det vesentlig å utnytte mulighetene som utviklingen av kunstig intelligens har gitt oss.

For å sikre lokal energiforsyning og unngå et marked som er dominert av få, store globale aktører, må næringslivet sikres gode økonomiske forutsetninger og beskyttes mot urettferdig konkurranse. For Europa er det vesentlig at det utvikles teknologi som tar hensyn til standarder for HMS og arbeidsmiljø. Verdikjeden må sees i et europeisk perspektiv, og lokale styrker og forutsetninger må utnyttes i samarbeid.

SINTEFs hovedanbefaling til COP: Norge bør innta en ledende rolle ved å etablere forsknings- og utviklingsprogrammer som fremmer bærekraftige energiløsninger, der norske aktører aktivt samarbeider med partnere i lav- og mellominntektsland.