Solceller Dansk strategi for forskning, udvikling, demonstration og udbredelse

Transkript

1 Solceller Dansk strategi for forskning, udvikling, demonstration og udbredelse Del II - Baggrundsnotat 1 af 23

2 Indhold 1. Indledning Resumé Visionen solcelleaktiviteter i Danmark Solceller et udviklingsmæssigt potentiale Solceller i en international sammenhæng Solceller i Danmark Anvendelsesmuligheder og potentialer Mulige danske indsatsområder Danske hovedaktører og styrkepositioner Værdikædeanalyse for BIPV vs. styrkepositioner Referencer m.v af 23

3 1. Indledning Energistyrelsen og Energinet.dk har indledt samarbejde om udvikling af strategier for en række energiteknologier, herunder solceller. Hensigten er at sikre en sammenhængende national indsats for forskning, udvikling, demonstration og udbredelse indenfor rammerne af samfundsmæssige og energipolitiske mål og at sikre en koordinering med den tilsvarende internationale indsats, specielt i EU sammenhæng. I december 2002 blev der taget initiativ til udarbejdelse af et statusnotat for solcelleteknologi bl.a. til brug ved prioritering af PSO-F&U 2003-midler på solcelleområdet. En første egentlig strategi på solcelleområde, Solcellestrategien, forelå primo P.g.a. teknologiens hurtige udvikling og p.g.a. ændringer i støttemuligheder og instrumenter blev der i august 2006 udarbejdet et tillæg til Solcellestrategien; tillægget fokuserede på et voksende behov for demonstration og udbredelse. I efteråret 2008 besluttede Energistyrelsen og Energinet.dk, at der var behov for en mere gennemgribende revision af Solcellestrategien, og der blev indledt en dialog herom med den da nystartede brancheforening Dansk Solcelleforening. Nærværende Solcellestrategi er udarbejdet i et samarbejde mellem Energistyrelsen og Energinet.dk og i dialog med Dansk Solcelleforening, idet konsulentfirmaet PA Energy har sammenfattet strategien. Udkast til Strategien har været udsendt til høring i den danske solcelleressourcebase i sommeren 2009, og der er modtaget mange relevante kommentarer, som er forsøgt indarbejdet i den endelige formulering af strategien. Strategien er opdelt i to dele. Den første del udgør selve strategien mens den anden del - nærværende dokument - beskriver forskellige baggrunds- og referencematerialer vedr. solcelleteknologi og dens udvikling. 3 af 23

4 2. Resumé Solcelleteknologi er en miljøvenlig VE teknologi i høj vækst, som med den forventede udvikling af dens økonomiske konkurrenceevne overfor alternativ elforsyning må påregnes at få en ikke uvæsentlig betydning i fremtidens elforsyning. I forbindelse med EU Kommissionens udarbejdelse af en Strategic Energy Technology (SET) Plan tales om 6-12 % af EU s elforbrug dækket af solceller i 2020 og et muligt Major European PV Initiative. Samtidig med at indsatsen i forskning, udvikling og demonstration internationalt og i Danmark fører til en fortsat billiggørelse, må danske virksomheder søge at udbygge kompetencer indenfor know-how, produkter og systemer med både et dansk og et internationalt marked for øje. Den danske indsats i forskning, udvikling og demonstration skal understøtte de erhvervsmæssige potentialer, og virkemidlerne for forskning, udvikling, demonstration og anvendelsen skal samordnes for at sikre et tilstrækkeligt og sammenhængende dansk aktivitetsniveau på området med sigter mod efterfølgende kommercialisering herunder et rimeligt hjemmemarked for dansk industri. Der produceres ikke solceller i Danmark i industriel skala, men dansk industri viser stigende interesse for solcelleområdet. Danske nicher tegner sig blandt andet vedrørende elektronik og udformning af omformere af jævnstrøm til vekselstrøm (vekselrettere eller invertere), samt systemer og bygningselementer med integrerede solceller. Endvidere leverer en dansk virksomhed krystallinsk silicium til produktion af effektive solceller i udlandet. På længere sigt fæstes lid til, at forskningen kan medføre forbedring af forholdet mellem pris og ydelse gennem udvikling af nye solcelletyper, såkaldte 3. generations typer blandt andet PEC (PhotoElectroChemical) celler, polymér solceller og nano-struktur solceller. På disse områder bidrager danske F&U institutioner og dansk industri. Der er primo 2009 etableret en interesseorganisation Dansk Solcelleforening, der med omkring 30 medlemmer fortrinsvis industrivirksomheder tegner ca. 300 fuldtids jobs på solcelleområdet og en skønnet omsætning på ca. 400 mio. kr, heraf det meste til eksport. I den tidligere nationale strategi for solcelleteknologi er danske hovedaktører og styrkepositioner identificeret. Danmark kan bidrage på en række nicheområder til udviklingen af solcelleteknologi. Strategien fremhæver nogle basale udviklingstrin og udfordringer, og beskriver selve strategien omfattende målsætninger og indsatsområder. Hovedmålene er både i Danmark, det øvrige EU og i den internationale indsats i øvrigt, at omkostningerne ved elproduktion fra solceller skal væsentligt ned for at opnå et egentligt gennembrud i energisektoren. Priserne på solcellemoduler er siden starten af 1980érne ca. halveret for hvert 7. år. Målt i forhold til det samlede produktionsvolumen er prisen over perioden reduceret med ca. 20% for hver fordobling af produktionen. Grid parity samme pris for solcelle-el som for el fra el-nettet - er nu opnået i Syditalien og i dele af det sydvestlige USA, og EU Kommissionens PV Technology Platform forventer grid parity at brede sig nordover i Europa og nå Danmark inden år Omkostningerne kan nedbringes ved at øge effektiviteten, altså den andel af solens energiindhold, der omdannes til elektricitet, eller ved at nedbringe anlægsomkostnin- 4 af 23

5 gerne. De senere år er især produktionsomkostningerne reduceret som følge af storskala industriel produktion, mens effektiviteten udviser en jævnt stigende tendens. Omkring halvdelen af en fortsat prisreduktion for krystallinske silicium solceller er skønnet at skulle fremkomme som resultat af F&U i materialer, processer, forbedret effektivitet, hjælpeudstyr og design m.v. Hertil kommer reduktioner som følge af større produktionsvolumener i solcelleindustrien og reducerede installationsomkostninger m.v. Tyndfilmssolceller har potentialet til stærkt reducerede produktionsomkostninger, og både levetid og effektivitet nærmer sig de krystallinske silicum solcellers, men der fordres stadig en væsentlig F&U indsats for at forbedre disse forhold. Der skal også ske en væsentlig F&U indsats i de nye celletyper, 3. generation, for at opnå de helt afgørende forbedringer af pris/ydelsesfor-holdet, der kan gøre solceller generelt økonomisk konkurrencedygtige med andre former for elproduktion. Strategien og opfølgning heraf skal bidrage til at sikre, at de midler, der stilles til rådighed fra offentlig side til forskning, demonstration og udbredelse, anvendes effektivt og samordnet med industriens udviklingsindsats samt i tråd med de samfundsmæssige mål for energiområdet. Mål og perspektiver for indsatsen skal ses i sammenhæng med de danske F&U kompetencer og det industrielle engagement i solcelleteknologi. Overordnet er målet, at den danske solcellestrategi skal medvirke til at understøtte dansk energipolitik og at sikre og udbygge danske kompetencer, som kan gøre sig gældende i forhold til udlandet, specielt EU. Indsatsen inden for forskning, udvikling og demonstration af solcelleteknologi skal have til formål at øge solcellesystemers effektivitet og levetid, samt reducere omkostninger ved fremstilling af komponenter og systemer samt installation af samme. Herved kan indsatsen bidrage til at forbedre solcelleanlægs konkurrenceevne i forhold til andre elproduktionsformer med henblik på, at installation af solcellesystemer kan blive samfundsøkonomisk og forbrugermæssig attraktiv, både i Danmark og internationalt. Indsatsen inden for anvendelse og udbredelse skal have til formål at sikre et tilstrækkeligt og sammenhængende dansk aktivitetsniveau på området således at den danske forsknings- og udviklingsindsats bliver et led i kæden der fører frem til kommercialisering og markedsdannelse. 5 af 23

6 3. Visionen solcelleaktiviteter i Danmark Visionen for solcelleteknologi er, at Danmark gennem internationalt samarbejde og ved at satse på udvalgte områder med særlige danske styrker og potentialer udvikler og udbygger F&U og erhvervskompetencer på området, således at Danmark i takt med teknologiens udvikling til enhver tid kan drage fuld nytte heraf, såvel i det danske energisystem som ved eksport og bidrag til den internationale udvikling. Solcelleteknologi er en miljøvenlig VE teknologi, som må påregnes at få en ikke uvæsentlig betydning i fremtidens elforsyning, forudsat den løbende forbedring af solcellernes pris/ydelsesforhold resulterer i konkurrencedygtighed overfor alternativ elforsyning. Samtidig med at indsatsen i forskning, udvikling og demonstration internationalt og i Danmark fører til en fortsat billiggørelse, må danske virksomheder søge at udbygge kompetencer indenfor know-how, produkter og systemer med både et dansk og et internationalt marked for øje. Den danske indsats i forskning, udvikling og demonstration skal understøtte de erhvervsmæssige potentialer, og det har i de senere år vist sig, at danske industrier og forskningsinstitutioner har kunnet spille en meget vigtig rolle på udvalgte områder. Solceller er endnu en relativ dyr el-produktionsteknologi, men anses 2 for en VE teknologi med et meget stort potentiale bl.a. på grund af følgende karakteristika: principielt ingen barrierer for produktionsomfang kan anvendes globalt ingen miljøpåvirkning stort prisreduktionspotentiale på sigt forventes fuld konkurrencedygtighed i forhold til elforsyning baseret på fossile brændsler fuld modularitet i installeret kapacitet - fra milliwatt til gigawatt i anlægsstørrelse enkel indpasning i el-systemet både som decentral og central produktion synergi med andre VE kilder og anden decentral el-produktion gode muligheder for indpasning i bymiljøer og på bygninger stor folkelig interesse højteknologisk og indebærer store design muligheder særdeles velegnet til danske styrkepositioner Der kræves fortsatte betydelige investeringer i F&U, industriel produktion, udbredelse & markedsdannelse samt information før solcelleanlæg bliver et reelt alternativ til elforsyning baseret på fossile brændsler. Ifølge IEA 3 skal den årlige produktion af solcellemoduler i flg. en lærekurvebetragtning, med udgangspunkt i år 2000, øges med en faktor 100 for at opnå tilstrækkelig prisfald til, at solcelle-el er fuldt konkurrencedygtig med el produceret på fossile brændsler. Fortsættes den gennemsnitlige årlige markedsvækst de seneste 5 år på omkring 60 % vil dette understøttet bl.a. af en fortsat væsentlig F&U indsats - vare mindre end 7 år. EU s PV Technology Platform 4 forudser grid parity, ens pris for konventionel el og solcelle-el, vil omfatte det meste af Europa inklusive Danmark år 2020, se illustration herunder. 6 af 23

7 Regeringen offentliggjorde i januar 2007 energiudspillet "En visionær dansk energipolitik". Regeringen vil sikre en fremtidig energiforsyning, der er pålidelig og sikker, bidrager til bedre miljø og understøtter vækst og konkurrenceevne. Visionen er, at Danmark på langt sigt skal være helt uafhængig af fossile brændsler. Energiudspillet dannede baggrund for den energipolitiske aftale, som blev indgået med et bredt flertal af Folketingets partier i februar Aftalen fastlægger energipolitiske mål og virkemidler for perioden Den energipolitisk aftale: Regeringen (Det Konservative Folkeparti og Venstre) indgik 21. februar 2008 en omfattende energiaftale med Socialdemokraterne, Dansk Folkeparti, Socialistisk Folkeparti, Det Radikale Venstre og Ny Alliance. Aftalen sikrede blandt andet bedre vilkår for vindmøller og anden vedvarende energi som biomasse og biogas. Partierne var enige om, at vedvarende energi i 2011 skal dække 20 procent af Danmarks energiforbrug. Udover at hæve afregningspriserne på strøm fra landvindmøller, biomasse og biogas var partierne enige om at rejse 400 MW nye havvindmøller Der oprettes en erstatningsordning for naboer til vindmøller. Samtidig styrkes indsatsen for at spare på energien markant: I 2020 skal energiforbruget være faldet fire procent i forhold til Brintbiler fritages for afgifter, det samme gælder elbiler frem til foreløbig 2012, og der bliver afsat en pulje på 35 mio. kr. til forsøg med elbiler. Til forsøg med bølgekraft og solceller m.m. afsættes 25 mio. kr. om året de næste fire år. I forbindelse med udmøntningen af globaliseringsmidlerne vil regeringen og Dansk Folkeparti sikre en styrkelse af indsatsen til forskning, udvikling og demonstration inden for energiteknologi til i alt 750 mio. kr. i 2009 og til 1 mia. kr. fra Frem til 2011 får partierne bag aftalen årligt en status for udviklingen i mål og igangsatte analyser. Inden udgangen af 2010 skal det drøftes, om der er behov for at sætte flere initiativer i gang. 7 af 23

8 Der er fire tilskudsordninger, der er rettet mod forskning, udvikling og demonstration på energiområdet. Regler og ansøgningsskemaer findes på de respektive ordningers hjemmesider. Oplysning om alle de nævnte tilskudsordninger kan endvidere findes på og 1. EUDP (Energiteknologisk Udviklings- og Demonstrationsprogram), afløser fra 2008 det hidtidige Energiforskningsprogram (EFP). EUDP administreres af en uafhængig bestyrelse med sekretariat i Energistyrelsen. Programmet er oprettet ved lov af 6. juni EUDP yder tilskud til udvikling og demonstration af af nye energiteknologier bredt. Endvidere ydes tilskud til samarbejde mellem offentlige og private aktører samt til internationalt samarbejde. En del af de bevilgede midler er bestemt til 2 generations teknologier til fremstilling af bioethanol. EUDP råder i 2008 over en bevilling på ca. 222 mio mio. kr., hvortil kommer at der er sket en fremrykning af en del af bevillingen på 85 mio. kr. for 2009 til 2008 af hensyn til fremme af udviklingen af 2 generations teknologier til fremstilling af bioethanol. 2. ForskEL-programmet 5 der støtter miljøvenlige elproduktionsteknologier (p.t. 130 mio. kr. om året) administreres af Energinet.dk. Ordningen yder tilskud til forskning, udvikling og demonstration vedrørende miljøvenlige elproduktionsteknologier. Endvidere blev der i 2008 etableret et ForskVE-program som disponere over 25 mio. kr. pr. år i årenen ; ordningen er rettet mod udbredelse af nye VE teknologier som solceller, bølgekraft og bioforgasning. 3. PSO-ordningen for effektiv elanvendelse (ELFORSK, 25 mio. kr. pr. år) administreres af Dansk Energi. Ordningen yder tilskud til forskning, udvikling og demonstration vedrørende effektiv anvendelse af el. 4. Det Strategiske Forskningsråds pulje for energi og miljø (ca. 90 mio. kr. i 2008) administreres af Programkomiteen for energi og miljø, som har sekretariat i Forsknings- og Innovationsstyrelsen. Der ydes tilskud til forskning i vedvarende energi og effektiv energianvendelse. Højteknologifonden - ud over de fire nævnte ordninger kan nævnes højteknologifonden. Dens indsats er bredere end energiteknologi, men i fondens første år har den årligt ydet omkring 50 mio. kr. i tilskud til energiprojekter. DSF (EnMi) Højteknologifonden Nordisk Energiforskning ForskEL 130 mio. ELFORSK 25 mio. EUDP ForskVE 25 mio. Vækstfonden PSO Grundforskning Anvendt forskning Udvikling Demonstration Kommercialisering 8 af 23

9 Igangværende F&U aktiviteter på solcelleområdet bekræfter, at Danmark har relevante forskningsmiljøer på området, herunder bl.a. Teknologisk Institut, RUC, AAU og DTU Risø. Primo 2009 har ForskVE-programmet bevilget 22 mio. kr. til støtte af etablering af 1 MW solcelleanlæg på Skive Kommunes bygninger; dette er det første større danske solcelledemonstrationsprojekt siden SOL-1000 projektet. Dansk industri udviser en stigende interesse for solcelleteknologi og dens anvendelse indenfor flere felter i teknologiens værdikæde, herunder bl.a. fremstilling af silicum til solcelleproduktion, solcellemoduler, bygningskomponenter med solceller, vekselrettere til solcelleanlæg og montagesystemer for solcelleanlæg. Danske virksomheder har primo 2009 etableret en brancheorganisation, Dansk Solcelle Forening 6. Her kan eksempelvis nævnes virksomheder som Topsil, Danfoss Solar Inverters, Grundfos, og Velux. De fleste af disse områder indebærer et ikke ubetydeligt eksportpotentiale, og Energiindustrien Dansk Industri har skønnet 7 en solcellerelateret eksport i 2007 på godt 260 mio. kr og med stærk stigende tendens. Specielt koblingen mellem solceller og bygninger kan indebære, at traditionelle danske styrkepositioner som design og systemudformning vil kunne skabe synergier ved udvikling af fremtidige bygningskomponenter og -systemer. Den danske el-sektor udviser voksende interesse for solcelleområdet og flere undersøgelser viser 1, at solceller passer fint i det danske el-system. I et løbende EU projekt 8 omtales den danske el-sektors engagement i solceller som en national styrke sammenlignet med de øvrige EU medlemslande. En række projekter og undersøgelser påviser endvidere, at solcelleteknologien har stor interesse hos de danske elforbrugere. Der har hos danske parcelhusejere med solcelleanlæg gennem nogle år kunnet påvises en elbesparelse på omkring 10 % p.g.a. af adfærdsændringer, som kan henføres til solcelleanlægget 9. Det rent tekniske potentiale for anvendelsen af solceller i Danmark kan belyses som følger: En elproduktion svarende til Danmarks nuværende årlige el-forbrug på TWh kan med dagens solcelleteknologi i løbet af et år produceres af et solcellebruttoareal på knap 300 km 2 svarende til ca. 0,6 % af Danmarks areal eller ca. halvdelen af det bebyggede areal. 4. Solceller et udviklingsmæssigt potentiale Solcelleteknologiens udviklingsmæssige potentiale er kort illustreret herunder. Et af de værktøjer der kan anvendes til at belyse teknologi udvikling er learning curves eller experience curves. Learning curves beskriver, hvorledes priser falder med akkumuleret produktion/udbredelse, som igen er afhængig af en række faktorer, herunder F&U indsats.. Typisk ses et prisfald på ca. 20 % hver gang mængden fordobles. Matematisk udtrykt fremstår forholdet mellem pris og udbredelse som en ret linie i et dobbelt logaritmisk koordinatsystem. Learning rate (lærerate) udtrykker prisfald i % ved en fordobling af udbredelsen. Et andet udtryk er progress ratio som i % er lig med 100 minus learning rate. Learning curves anvendes typisk som værktøj til at: 9 af 23

10 analysere og forstå en allerede sket udvikling analysere og forudsige pris/omkostnings udvikling vurdere, hvornår konkurrencedygtighed opnås analyse- og styringsværktøj til at påvirke en fremtidig udvikling Der er i de senere år også for solcelleteknologi gennemført en række learning curve eller erfaringskurve analyser 10, og selvom dette værktøj skal anvendes med forsigtighed, kan der ses interessante tendenser for solcelleteknologi. Solcelleteknologien har som illustreret til højre frem til 2002 udvist en learning rate eller lærerate på omkring %; i praksis anvendes ofte 20 % som et middeltal. Dette svarer til en progress ratio på 80 %. Som illustreret herover er learning curve for solceller ikke helt jævn; der har gennem tiderne været visse udsving, senest med prisstigninger i primært p.g.a. mangel på Silicium og i 2008 et eksplosivt marked i Spanien, hvor der på 12 måneder blev installeret ca. 2,5 GW. Udviklingen er nu på vej tilbage mod den kendte progress ratio på ca. 80 %, men de voldsomme prisfald i første halvdel af 2009 synes at indikere en tilbagevending med et endnu ukendt overshoot, d.v.s. lavere priser end learning curve indikerer. Learning curve analyser er også udført for Danmark 11. Ud fra tilgængelige data opstilles i projektet tre globale scenarier baseret på følgende forudsætninger: 1. Det centrale scenarie medium vækst: Væksten i den akkumulerede installerede kapacitet fastholdes på 40% i perioden , hvorefter den falder lineært til 30% i Læreraten er på 20% i hele perioden. 2. Høj-vækst scenarie: Væksten i den akkumulerede installerede kapacitet fastholdes på 40% i perioden , hvorefter den falder lineært til 35% i af 23

11 DKK/kW MW MW Modulpris $/W (2001-pris) Solceller Dansk strategi Læreraten er på 25% i hele perioden. 3. Lav-vækst scenarie Væksten i den akkumulerede installerede kapacitet starter på 40% i 2005, hvorefter den falder gradvist til 20% i Læreraten er på 15% i hele perioden. Resultatet af den globale fremskrivning fra 2005 til 2016 er vist herunder ,00 8, ,00 7,00 Akkumuleret kapacitet , ,00 6,00 5,00 Kapacitet høj vækst Kapacitet medium vækst Kapacitet lav vækst 60000,00 4,00 3,00 Prisudvikling observeret Prisudvikling høj vækst og LR=0, , ,00 2,00 1,00 Prisudvikling medium vækst og LR=0,20 Prisudvikling lav vækst og LR=0,15 0,00 0, De tre globale scenarier er overført til Danmark med følgende resultater I dag Høj-vækst Medium-vækst Lav-vækst 20 0 I dag Høj-vækst Medium-vækst Lav-vækst Til venstre vises prisudviklingen for et generisk 1 kw nettilsluttet solcelleanlæg og til højre vises udviklingen i den samlede installerede mængde solcelleanlæg, begge i Under de givne forudsætninger kunne Danmark have ca. 75 MW installeret i 2016 en vækst fra i dag 0,5 W/indbygger til 15W/indbygger. Til sammenligning kan det oplyses, at Tyskland ved udgangen af 2008 udviste mere end 65 W/indbygger og Spanien mere end 75 W/indbygger. 11 af 23

12 Prisudviklingen for solcellemoduler i 3 udvalgte OECD lande er illustreret herunder 12. Der er en klar tendens til prisfald - for moduler en halvering ca. hvert 10 år - og til konvergerende priser. Det ses også, at der i årerne har været prisstigninger. Dette skyldes som tidligere nævnt meget hurtigt voksende markeder i Tyskland og Spanien sammenholdt med begrænset udbud af solcellemoduler p.g.a. manglende forsyning af silicium (feedstock). Priserne er imidlertid igen faldende, og prisstigningerne anses for et kortvarigt udsving fra learning curve. I det første halvdel af 2009 rapporteres prisfald på solcellemoduler på omkring 25 % Solceller i en international sammenhæng Solcelleteknologiens tre kraftcentre, Japan, USA og Europa, udviser en fælles forståelse for, at vejen til prisreduktion på kort og mellemlang sigt (op til 2015) er industriel masseproduktion af krystallinske silicium solceller og anlægselementer som vekselrettere og montageteknik; på længere sigt kræves forskning i og udvikling af mindre materialekrævende og fremstillingsmæssigt billigere solcelletyper som eksempelvis tyndfilmstyper, PEC typer, solceller fremstillet med trykke-teknologi m.v. Vedvarende energi, herunder solceller, er kommet højt på den internationale dagsorden, dels drevet af klimahensyn dels af hensyn til forsyningssikkerhed og beskæftigelse. Primo 2009 blev det internationale vedvarende energi agentur (International Renewable Energy Agency, IRENA) dannet som en pendant til IEA men med fokus udelukkende på vedvarende energikilder. I det følgende forsøges givet et kort overblik over udvalgte internationale organisationers vurdering af vedvarende energi (VE) og solcelleteknologien. World Energy Council (WEC) 14 vurderer, at moderne VE på kort og mellemlang sigt nok vil kunne supplere konventionelle energikilder, men ikke erstatte dem; på 12 af 23

13 længere sigt spås en stadig voksende rolle for moderne VE. WEC fraråder generelt teknologispecifikke mål for alle energikilder, idet det leder til forvrængning af markedet. Det Internationale Energi Agentur (IEA) 15 fokuserer på den mulige effekt af de nye energi- og miljøpolitikker 16, som er under overvejelse i mange lande, og har udviklet scenarier, f.eks. i 2008 publikationen Energy Technology Perspectives, som ser frem til Det ses nedenstående at vedvarende energi vil være et væsentligt instrument i reduktionen af CO 2 udslip. Grundlæggende ser IEA vedvarende energi i en overskuelig tid som supplement til, ikke erstatning af, konventionelle energikilder. En af IEA s Implementing Agreements omfatter solceller (IEA-PVPS 17 ). Væksten i den af IEA-PVPS kortlagte del af det globale solcelle marked er illustreret herunder. 13 af 23

14 Det Internationale Solar Energy Society (ISES) har i sit White Paper 18 konstateret en stor vækst og et stort potentiale for solceller, og understreger solcellernes karakter af lokal energikilde, både vedr. forsyningssikkerhed, industri og beskæftigelse, infrastruktur og miljø. European Commission (EC) har siden 3. rammeprogram støttet F&U&D og har via Intelligent Energy Europe (IEE) programmet støttet reduktion af ikke-tekniske barriere for solcelleteknologi. EC har store forventninger til solcellerne som et væsentligt element i EU s fremtidige el-forsyning, og oprettede i 2004 European PV Technology Platform (PV-TP) 19. PV-TP, som indebærer et omfattende europæisk samarbejde på solcelleområdet med en vis vægt på industrien, har bl.a. udarbejdet Strategic Research Agenda (SRA), som opstiller langsigtede til 2030 og længere mål for udvikling af solcelleteknologien. Fra SRA kan nedenstående figurer illustrere den forventede teknisk-økonomiske udvikling. Solcelle-el har netop opnået konkurrencedygtighed (grid parity) med konsumprisen for el i Syditalien, og denne konkurrencedygtighed forventes at bevæge sig nordpå de kommende år som illustreret herunder 20. Danmark udgør et begrænset marked (cirk- 14 af 23

15 lens størrelse), men har til gengæld høje konsumpriser på el, og inden 2020 forventes solcelle-el at være billigere end konventionel privatøkonomisk set. PV-TP har en lignende fremskrivning som illustreret til højre. Hvorledes denne nye konkurrencedygtighed vil påvirke markedet vides endnu ikke og vil være afhængig af en lang række faktorer herunder skatte- og afgiftsforhold. EC har som bekendt udstedt det såkaldt VE direktiv 21, som opstiller bindende mål for VE i alle medlemslande. Danmark skal således øge sin andel af vedvarende energi fra 17 % i 2005 til 30% i VE Direktivet opstiller ikke teknologispecifikke mål, og det er vanskeligt at se i hvilket omfang det vil fremme danske solcelleanvendelser. EC har igangsat udarbejdelse af en Strategisk Energy Plan (SET) 22 for at sikre EU en stabil og klimavenlig energiforsyning. SET planen kan ses som en første EU energipolitik. SET planen omfatter otte større initiativer (Large Scale European Initiatives), hvoraf solcellerne udgør et. I forbindelse hermed har EC spurgt European Photovoltaic Industry Association (EPIA), hvad industrien formår på solcelleområdet, og svaret har været, at industrien i 2020 vil kunne dække mellem 6 % og 12% af EU s elforbrug svarende til 175 GW eller 350 GW installeret kapacitet eller en elproduktion på 210 til 420 TWh; ved udgangen af 2008 skønnes EU s installerede kapacitet til ca. 7,5 GW. Dette vil indebære, at omkring en fjerdedel af al ny el kapacitet etableret frem mod 2020 skal være i form af solceller. For at understøtte udviklingen på solcelleområdet støtter EC en række netværk, herunder PV-ERA-NET (tidligere PV-EC-NET), hvori Danmark deltager, og som fokuserer på at styrke samspillet og koordination mellem nationale og EC s solcelle F&U aktiviteter. Kommissionen har opstillet et pejlemærke 23 for solceller: 1 % af EU s el skal i 2010 dækkes af solceller svarende til en installeret kapacitet på 3 GW; dette forventedes bl.a. at skabe nye jobs. Allerede ved udgangen af 2007 var den samlede installerede kapacitet på ca. 4,7 GW væsentligt over EC s mål for 2010, og alene i Tyskland er der skabt nye jobs i solcellesektoren. 6. Solceller i Danmark Den danske solcellehistorie kan siges at starte i 1992, hvor Energistyrelsen fik udarbejdet den første danske udredning om solceller i Danmark 24. Udredningen anbefalede en 4-årig teknologiovervågnings- og videnindhentningsfase (optaktsfase), som kunne danne baggrund for en flerårig introduktions- og demonstrations-fase (fase 1) efterfulgt af en egentlig udbredelses fase (fase 2). Anbefalingerne blev fulgt og udmøntet i de tre-årige Solenergihandlingsplaner, som Energistyrelsen og Solenergiudvalget udarbejdede i perioden , og er også indgået i samme periodes særprogrammer på solcelleområdet. Optaktsfasen har primært omfattet en række videnindhentningsprojekter, herunder dansk deltagelse i IEA PVPS arbejde, samt mindre forsøgsanlæg. Fase 1, som endnu løber, har omfattet alle de større programmer og projekter vedr. dansk teknologiudvikling og demonstration på solcelleområdet, herunder især Sol-by, Sol 15 af 23

16 300 1 og SOL 1000 projekterne udført af EnCon/EnergiMidt, se også næste afsnit. Fase 2 vil omfatte en egentlig udbredelsesfase, hvor enkelt projekter får aftagende betydning. Der findes indtil videre ingen instrumenter, der kan understøtte en Fase 2, og det er uklart hvornår sådanne kan forventes etableret i Danmark. Resultaterne til dato kan summeres således: der er opbygget viden om og erfaring med solceller i en dansk sammenhæng, baseret på omkring 3,3 MW installeret kapacitet ultimo der er opbygget danske kompetencer på solcelleområdet, omfattende læreanstalter 26, institutter 25, rådgivere (ingeniører & arkitekter) 27, el-selskaber 28, erhvervsliv 29 og NGO er 30 der er etableret et offentligt kvalitetssikringssystem for solcelleteknologi (Teknologisk Institut) dansk industri viser stigende interesse for solcelleområdet, danske nicher tegner sig også på eksportmarkedet, danske developers fremstår i international sammenhæng, bl.a. IEA & EU, fremstår Danmark som en anerkendt partner der kan konstateres stor folkelig interesse for solcelleteknologi trods høj pris der er påvist fald i anlægspriser i Danmark, fra ca. 120kr/W i 1992 til ca. 30 kr/w i 2008 (excl. moms); medio 2009 rapporteres om anlægspriser omkring 25 kr/w. der er etableret tarifering af solcellestrøm efter netto-måleprincippet, d.v.s. solcellestrøm kan af private parkeres uden afgiftsberegning på el-nettet indenfor visse begrænsninger. Ordningen er fastsat ved lov og er permanent. Energistyrelsen har indtil 2002 administreret en væsentlig del af støtten til udvikling af solcelleområdet i Danmark, og styrelsen har nedsat en rådgivende Solcellegruppe bredt repræsenterende den danske solcelleressourcebase. Med el-liberaliseringen sidst i 1990 erne blev PSO ordningen etableret med støtte til F&U indenfor miljøvenlig elproduktionsteknologi. Ordningen, som administreres af den systemansvarlige Energinet.dk, tidligere Eltra og Elkraft System, har siden 1998 udgjort den væsentligste kilde til støtte for solcelleområdet. For en nærmere beskrivelse af det gældende politiske rammeværk og støttemuligheder se også afsnit Anvendelsesmuligheder og potentialer Danmark Den årlige solindstråling i Danmark varierer normalt ikke mere end 10 % fra et gennemsnitstal (referenceåret), og udgør ca kwh/m 2 /år for en vandret flade. Orienteres fladen mod syd med en hældning på 42 fås godt 1200 kwh. På grund af Danmarks placering omkring 56 nordlig bredde er årstids-variationen stor, mere end en faktor 10 fra bedste (juni) til ringeste (december) måned, se også illustration på næste side. Dansk Meteorologisk Institut (DMI) registrerer solindfald på 16 målestationer fordelt over landet og har gjort dette i mange år; der foreligger således pålidelige 1 Støtten til SOL 300 var i realiteten den første ForskEl bevilling fra april af 23

17 kwh pr m² Referenceårets solindfald Azimuth Solceller Dansk strategi måledata for det meste af landet 31. Afvigelsen fra sted til sted i Danmark er godt 10 % med det østlige Danmark som det højeste og Midtjylland som det laveste. Medio 2007 indledte EnergiMidt et måleprojekt støttet af Energinet.dk, hvor der spredt over hele landet er etableret 16 nettilsluttede solcelleanlæg, hvor der løbende registreres solindstråling vandret (globalstråling som DMI), indstråling i plan med solcellepanelet samt solcelleanlæggets el-produktion. Med tiden vil dette projekt i væsentlig grad kunne bidrage til at komplettere fundamentale danske data nødvendige for design af solcelleanlæg. Omkring halvdelen af et solcelleanlægs el-produktion i Danmark hidrører fra direkte sollys og den anden halvdel fra diffust lys. I praksis betyder det, at man for nettilsluttede solcelleanlæg kan anvende verdenshjørneorientering mellem øst over syd til vest og hældninger mellem 20 og 60 uden at miste mere end højst 20 % i ydeevne i forhold til den optimale orientering. Der er således generelt store frihedsgrader for orienteringen af solcellepaneler under danske forhold. Solcelleteknologiens indpasning i det danske el-system er karakteriseret ved: produktionen følger dagslyset og er størst i dagtimerne ligesom el-forbruget også generelt er størst i dagtimerne produktionen er, sammenlignet med vindenergi, i høj grad forudsigelig, også på lang sigt; solcelle-el bidrager ikke til overløb jvnf. Statusnotat for Solceller 1 teknologien er fuldstændig modulær, og i en overskuelig fremtid forventes kun små anlæg, hver med meget ringe - hvis overhovedet nogen negativ indvirkning på elnettet solcellerne spiller godt sammen med vindkraft og anden decentral elproduktion og teknologien kan vise sig at have potentiale som systemdesignkomponent for opretholdelse af elkvalitet i lav- og højspændingsnet 32 Solcelleteknologien har også vist sig at have bred folkelig appel 33 og at fremme elbesparelse gennem øget bevidsthed om el. De senere større danske solcelleprojekter som Sol-300 og SOL 1000 har således påvist en stor folkelig interesse for solcelleteknologi, selvom der kræves en ikke uvæsentlig privat investering at deltage i projekterne. Egenfinansieringen for standardanlæg har i de to projekter været ca 35 %, henholdsvis 60 %. Bygningsintegrerede (Building Integrated Photovoltaics, BIPV) og nettilsluttede solcelleanlæg udgør det største anvendelsesmæssige potentiale i Danmark. Strømmen produceres hvor den anvendes, installationen er billig, der er ikke behov for nyt areal, solcellerne kan få multifunktion i huse f. eks. indgå i klimaskærmen og det signal af grøn energi og høj teknologi som solcellerne udsender, vurderes højt af mange. Det bebyggede areal i Danmark anslås 34 til godt 600 km 2, og selv om kun en del heraf i 17 af 23

18 praksis findes velegnet til placering af solceller, anses potentialet for at bygningsplacere solceller for væsentligt, anvendes eksempelvis en fjerdedel af det bebyggede areal til dagens solcelleteknologi, vil det teoretisk tekniske potentiale svare til TWh eller omkring halvdelen af Danmarks nuværende årlige el-forbrug. Udover de bygningsplacerede solcelleanlæg finder teknologien stigende anvendelse, hvor der er tale om mindre behov for el: informationstavler og signaler i bymiljø (såkaldte bymøbler) og på land; solceller er ofte billigere end at etablere nettilslutning telemetri og navigationsudstyr kolonihavehuse og andre mindre huse uden nettilslutning; lystbåde og camping Eksport m.v. Solcelleteknologien har også et interessant eksport potentiale. Indtil nu har eksporten primært omfattet mindre solcelleanlæg overvejende til brug i udviklingslande og til drift af remote professional faciliteter som telekommunikation og navigation, samt expert- og rådgivningsbistand i forbindelse med solcelleprojekter samme steds. I de allersidste år har der vist sig nye eksportområder for dansk industri, herunder bl.a. krystallinsk silicium til fremstilling af solceller og vekselrettere til nettilslutning af solcelleanlæg. Solcellerne forekommer endvidere at passe godt ind i traditionelle danske styrkeområder som højteknologi, industrielt design og nye kombinationer af kendt teknologi. Virksomheder indenfor byggeindustrien med veludbygget eksport har vist voksende interesse for at udvikle nye komponenter og systemer med integrerede solceller, og der synes at være gode muligheder for en større vækst på dette område. Udviklingen i solcellerelateret eksport som opgjort af Energiindustrien, DI, er illustreret herunder. Faktisk og forventet (2006 og 2007) udvikling i den danske eksport af udstyr og teknologi relateret til solceller Millioner kr år 18 af 23

19 7. Mulige danske indsatsområder 7.1 Danske hovedaktører og styrkepositioner De danske hovedaktører på solcelleområdet er: el-selskaber, som har gennemført adskillige små og store projekter omfattende både F&U og demonstrationer Energinet.dk, som har identificeret en række potentialer og forhold som fortjener nærmere analyser omkring systemmæssige fordele ved solceller læreanstalter og institutter, som varetager et bredt spektrum af F&U aktiviteter, og som har gennemført F&U projekter omfattende både konventionel solcelleteknologi og avancerede teknologier som PEC celler, polymere celler, celler baseret på nanorør strukturer, m.v. rådgiverbranchen (ingeniører, arkitekter m.fl.), som har katalyseret en bred vifte af solcelleprojekter industrien (halvledere, byggeriet, elektronik og systemintegratorer og developers ; flere nicher forventes at opstå drevet af den globale udvikling) NGO er, som har gennemført informations- og oplysningsvirksomhed el-forbrugerne, som har vist både interesse for og vilje til at investere i solceller Styrkepositioner indenfor solceller kan findes på følgende områder: EU netværket PV-EC-NET, nu erstattet af PV-ERA-NET hvor Danmark også deltager, har gennemført en omfattende bench marking af medlemslandenes styrker og for Danmark identificeret el-sektorens aktive rolle som en dansk styrke (bl.a. Sol-300 og SOL 1000 modellerne, hvor el-selskabernes tætte kundekontakt kommer til udtryk). Dette ses også senest i Photo-Skive projektet, der som mål har etablering af 1 MW solcellekapacitet på Skive kommunes bygninger. PV-ERA-NET har indledt et samarbejde med IEA ENARD, ERA-NET Smart Grids om forberedelse af stor-skala udbredelse af nettilsluttede solcelleanlæg, bl.a. via in workhop i København i maj krystallinske Si-solceller anses for industriens arbejdshest endnu i mindst 10 år; grundmaterialet (feedstock) krystallinsk Si produceres normalt til halvlederindustrien, idet solcelleindustrien (som er langt mindre end halvlederindustrien) har måttet nøjes med restprodukter. Selvom et voksende antal udenlandske virksomheder i dag producerer (overvejende polykrystallinsk) Si direkte til solcelleindustrien, må det anses for en dansk styrkeposition, at Topsil leverer mono-krystallinsk float-zone Si til højeffektive solceller det hurtigst voksende markedssegment er små nettilsluttede anlæg (< 5 kw eller 40 m 2 ) 35, der kræver en speciel vekselretter; den danske effektelektronikbranche synes at kunne udgøre en god platform for udvikling, produktion og salg af vekselrettere for solcelleanlæg til det internationale marked; firmaet Danfoss Solar Inverters (tidligere Powerlynx) er et eksempel herpå; det skal her også nævnes, at små nettilsluttede solcelleanlæg ikke forringer elkvaliteten, men forbedre denne 36 energiselskabet Energimidt har gennem Sol-by, Sol 300 og SOL 1000 projekterne tilvejebragt et kontaktnetværk til kunderne, som giver en helt speciel ad- 19 af 23

20 % Solceller Dansk strategi gang til analyse af brugeradfærd og til afsøgning af hensigtsmæssige markedsføringsformer. Dette ses senest videreført i det tidligere omtalte Photo-Skive projekt. integrerede pakkeløsninger, hvor solcellesystemet leveres som et integreret element i en bestemt funktion og hvori indgår højteknologi og design, ses ligeledes som en styrkeposition med gode eksportmuligheder, f. eks. Grundfos solcelle-pumper og Velux solcelle/solvarme indbygningssystemer, samt en række nye produkter fra mindre virksomheder. danske forskningsmiljøer anses for velegnede til niche forskning indenfor nye solcelletyper, f.eks. PEC typer (Teknologisk Institut/Photosolar A/S), polymertyper (Risø) og naono-struktur typer (DTU), hvor en rettidig F&U&D indsats kan forventes at føre til resultater, der på sigt kan udnyttes kommercielt; eksempelvis rapporteres virksomheden Photosolar med kommercielle investeringer at være relativ tæt på en kommerciel markedsføring. 7.2 Værdikædeanalyse for BIPV vs. styrkepositioner Værdikædeanalyse er et værktøj til analyse og optimering af alle de værdiskabende led i en proces. Potentialet for solcelleteknologi i Danmark er, jvf. tidligere, langt overvejende bygningsintegrerede anvendelser (BIPV). BIPV betjener sig af mange solcelletyper, men poly-krystallinsk silicium (Si) udgør langt den overvejende del af markedet, hvorfor dette er analyseret nærmere. Værdikæden for BIPV med poly-krystallinsk Si teknologi i EU er illustreret herunder, idet turn-key systempris for BIPV i EU lå mellem 4,5 til 5,3 /W 37 i P.g.a. prisudviklingen som illustreret på side 13 er prisen i Value chain for BIPV for Rel. value Silicium ingot (poly- X) Wafer Cell Module Inverter Balance of System Installation målt i faste priser - praktisk taget den samme som i 2002, og værdikæden er også i det store og hele uændret. Kombineres værdikæde analysen med en skønsmæssig analyse 38 af styrker og svagheder i den danske solcelleressourcebase fås nedenstående indikative oversigt med en skala af 23