Vad är solenergi?
Solenergi är strålande ljus och värme från solen som utnyttjas med hjälp av en rad tekniker som solenergi för att generera elektricitet, solvärmeenergi inklusive solvärme för vatten och solararkitektur.
Det är en viktig källa till förnybar energi, och dess teknologier karakteriseras i stort som antingen passiv solenergi eller aktiv solenergi beroende på hur de fångar och distribuerar solenergi eller omvandlar den till solenergi. Aktiva soltekniker inkluderar användningen av solcellssystem, koncentrerad solenergi och solvärme för vatten för att utnyttja energin. Passiva soltekniker inkluderar att orientera en byggnad mot solen, välja material med gynnsam termisk massa eller ljusspridande egenskaper och designa utrymmen som naturligt cirkulerar luft.
Den stora mängden solenergi som finns tillgänglig gör den till en mycket tilltalande elkälla. År 2021 uppskattade Carbon Tracker Initiative att landytan som behövs för att generera all vår energi enbart från solenergi var 450 000 km2 – eller ungefär samma som Sveriges eller Marockos område eller Kaliforniens yta (0,3 % av jordens yta). total landyta).
2011 sa International Energy Agency att ”utvecklingen av prisvärda, outtömliga och rena solenergitekniker kommer att ha enorma långsiktiga fördelar. Det kommer att öka ländernas energisäkerhet genom att förlita sig på en inhemsk, outtömlig och mestadels importoberoende resurs , förbättra hållbarheten, minska föroreningarna, sänka kostnaderna för att mildra den globala uppvärmningen …. Dessa fördelar är globala.”
Elproduktion
Solenergi är omvandlingen av förnybar energi från solljus till elektricitet, antingen direkt med hjälp av solceller (PV), indirekt med koncentrerad solenergi eller en kombination. Koncentrerade solenergisystem använder linser eller speglar och solspårningssystem för att fokusera ett stort område av solljus till en liten stråle. Fotovoltaiska celler omvandlar ljus till en elektrisk ström med hjälp av fotovoltaisk effekt.
Solceller användes från början enbart som en källa till elektricitet för små och medelstora applikationer, från kalkylatorn som drevs av en enda solcell till avlägsna hem som drevs av ett solcellssystem på taket utanför nätet. Kommersiella koncentrerade solkraftverk utvecklades först på 1980-talet. Sedan dess, när kostnaden för solel har sjunkit, har nätanslutna solcellsanläggningar vuxit mer eller mindre exponentiellt. Miljontals installationer och solcellskraftverk i gigawattskala har byggts och håller på att byggas. Solar PV har snabbt blivit en billig teknik med låga koldioxidutsläpp.
Den internationella energibyrån sa 2021 att under sitt scenario ”Net Zero by 2050” skulle solenergi bidra med cirka 20 % av den globala energiförbrukningen, och solenergi skulle vara världens största elkälla. Kina har flest solenergianläggningar. År 2020 genererade solenergi 3,5 % av världens el, jämfört med under 3 % föregående år. År 2020 var den osubventionerade utjämnade kostnaden för el för solenergi i allmännyttiga skala cirka 36 USD/MWh och installationskostnaden cirka en dollar per DC-watt.
PV – Photovoltaic
Fotovoltaik (PV) är omvandlingen av ljus till elektricitet med hjälp av halvledande material som uppvisar den fotovoltaiska effekten, ett fenomen som studeras inom fysik, fotokemi och elektrokemi. Den fotovoltaiska effekten används kommersiellt för elproduktion och som fotosensorer.
Ett solcellssystem använder solcellsmoduler, som var och en består av ett antal solceller, som genererar elektrisk kraft. PV-installationer kan vara markmonterade, takmonterade, väggmonterade eller flytande. Fästet kan fixas eller använda en solspårare för att följa solen över himlen.
Vissa hoppas att solcellsteknik kommer att producera tillräckligt med hållbar energi till överkomliga priser för att hjälpa till att mildra den globala uppvärmningen orsakad av CO2. Solar PV har specifika fördelar som energikälla: när den väl installerats genererar dess drift inga föroreningar och inga utsläpp av växthusgaser, den visar enkel skalbarhet med avseende på energibehov och kisel har stor tillgänglighet i jordskorpan, även om andra material krävs i PV-system tillverkning som silver kommer så småningom att begränsa ytterligare tillväxt inom tekniken. Andra viktiga begränsningar som identifierats är konkurrens om markanvändning och brist på arbetskraft vid ansökningar om finansiering. Användningen av PV som huvudkälla kräver energilagringssystem eller global distribution genom högspänningslikströmsledningar som orsakar extra kostnader, och har även ett antal andra specifika nackdelar som instabil elproduktion och kravet på kraftbolag att kompensera för för mycket solenergi i utbudsmixen genom att ha mer pålitliga konventionella strömförsörjningar för att reglera efterfrågetoppar och potentiellt underutbud. Tillverkning och installation orsakar föroreningar och utsläpp av växthusgaser och det finns inga hållbara system för återvinning av panelerna när de väl har nått slutet av sin livslängd efter 10 till 30 år.
Solceller har länge använts i specialiserade applikationer eftersom fristående installationer och nätanslutna solcellssystem har använts sedan 1990-talet. Solcellsmoduler massproducerades först år 2000, när tyska miljöaktivister och Eurosolar-organisationen fick statlig finansiering för ett tiotusentaksprogram.
Minskade kostnader har gjort det möjligt för PV att växa som energikälla. Detta har delvis drivits av massiva kinesiska statliga investeringar i att utveckla solenergiproduktionskapacitet sedan 2000, och uppnå stordriftsfördelar. Mycket av produktionspriset kommer från nyckelkomponenten polykisel, och det mesta av världens utbud produceras i Kina, särskilt i Xinjiang. Förutom subventionerna har de låga priserna på solpaneler under 2010-talet uppnåtts genom det låga priset på energi från kol och billiga arbetskostnader i Xinjiang, samt förbättringar i tillverkningsteknik och effektivitet. Framsteg inom teknik och ökad tillverkningsskala har också ökat effektiviteten hos solcellsanläggningar. Nettomätning och ekonomiska incitament, såsom förmånliga inmatningstariffer för solelgenererad el, har stött solcellsinstallationer i många länder. Panelpriserna sjönk med en faktor 4 mellan 2004 och 2011. Modulpriserna sjönk med 90 % under 2010-talet, men började öka kraftigt 2021.
Under 2019 ökade den globala installerade PV-kapaciteten till mer än 635 gigawatt (GW) vilket täcker cirka två procent av den globala efterfrågan på el. Efter vatten- och vindkrafter är PV den tredje förnybara energikällan sett till global kapacitet. Under 2019 förväntade Internationella energiorganet en tillväxt med 700 – 880 GW från 2019 till 2024. I vissa fall har PV erbjudit den billigaste elkällan i regioner med hög solpotential, med ett bud på så lågt pris som 0,01567 US$/kWh i Qatar 2020.