Notat om solcelleteknologi

Notat om solcelleteknologi Foto: EnergiMidt A/S 1 PA Energy Ltd.

Indholdsfortegnelse 1. Solcelleteknologi karakteristika... 3 1.1 Introduktion... 3 1.2 Solcelleteknologier... 3 1.3 Ressourcen orientering af solcellepanel... 4 1.4 Konfigurationer kapacitet... 5 1.5 Indvirkning på el-net... 5 1.6 Teknologispecifikke fordele og ulemper... 6 1.7 Energitilbagebetalings tider, miljøpåvirkning og genbrug... 8 1.8 Normer & standarder... 9 2. Perspektiver for solcelleteknologiens udvikling op til 2050... 10 2.1 Anvendelses perspektiver for solceller... 10 2.2 Økonomiske perspektiver... 13 2.3 Teknologiske perspektiver... 14 3. Dansk potentiale op til 2050... 15 3.1 Solindstråling ressourcen orientering... 15 3.2 Hovedanvendelser og tilhørende scenarier... 16 3.2.1 Bygningsintegrerede/-placerede... 17 3.2.2 Barmarks anlæg... 17 3.2.3 Andre tendenser... 18 3.2.4 Andre udredninger... 18 3.2.5 Sammenfatning... 18 3.3 Potentiale efter 2050... 19 4. Udfordringer... 19 5. Teknologidata... 21 2 PA Energy Ltd.

1. Solcelleteknologi karakteristika 1.1 Introduktion Solceller er en relativ ny energiteknologi, som omsætter en del af lysets energiindhold direkte til elektricitet uden nogen form for miljøpåvirkning, støj eller bevægelige dele. Med dagens solcelleteknologi 1 kan 10-20 % af lysets energiindhold omsættes til el, afhængig af solcellernes konstruktion og kvalitet. Solcellernes elproduktion er proportional med lysindfaldet, og der produceres således også el i gråvejr. Én kw solcellekapacitet 2 har en overflade på 6-7 m 2. Med en typisk dansk solindstråling på godt 1000 kwh/m 2 /år fås under optimale solindstrålingsforhold en solcelle-elproduktion på omkring 150 kwh/m 2 /år; skal solcellernes jævnstrømsproduktion (DC) omsættes til vekselstrøm (AC) for at kunne fødes ind på el-nettet fås en nettoproduktion på omkring 135 kwh/m 2 /år eller 875 kwh/år for hver kw kapacitet installeret. Solcellemoduler har normalt en levetid på mere end 25 år - ofte væsentligt længere - og udviser en energitilbagebetalingstid 3 på 1-2 år. Solcelleproduceret el er under danske forhold, i 2007 skønnet til knap 3 kr/kwh, ikke konkurrencedygtig sammenlignet med konventionel el, dog vokser antallet og omfanget af nicheanvendelser kraftigt og det største danske potentiale ses i bygningsplacerede/-integrerede anvendelser. Teknologiens learning curve viser faldende priser og denne tendens ventes at fortsætte med et stedse voksende marked som følge; effektiviteten forventes samtidig fortsat at stige, således at pris/ydelses forholdet konstant forbedres de kommende 30-50 år. For den almindelige danske forbruger forventes solcelle-el at blive konkurrencedygtigt mellem 2015 og 2020. EU Kommissionen 4 forventer følgende generelle prisudvikling for solcelletek-nologien: År Solcellemodulpris [ /W] Solcelleanlægspris [ /W] 2010 2 3 2020 1 2 2030 0,5 1 1.2 Solcelleteknologier Første generations solceller baseret på mono- og poly-krystallinsk silicium (Si) har båret udviklingen frem til dato og udgjorde i 2007 mere end 80 % af markedet, poly-krystallinsk Si alene 50 %. Også fremover forventes krystallinsk silicium at udgøre grundlaget for solcelleindustrien om end faldende i 2015 til ca. 50 %. En barriere for fortsat vækst i 1 Krystallinsk Silicum (Si) solcellemoduler 2 Solcellers kapacitet eller ydeevne oplyses normmæssigt ved: indstråling: 1000 W/m 2 ; temperatur: 25 C. 3 Energitilbagebetalingstid: den tid solcellerne er om at producere den energi, der medgik til deres fremstilling. 4 PV Technology Research Advisory Council: A Vision of PV Technology for 2030 and Beyond. 3 PA Energy Ltd.

krystallinske solceller har i 2006-2008 været mangel på feedstock eller egnet silicium. I 2009 forventes denne barrier helt at være afviklet med accelerende prisfald til følge. Typiske moduleffektiviteter ligger mellem 14 20 %. Anden generations solceller baseret på tyndfilm af f.eks. amorft silicium, cadmium-tellur og kobber-indium-selen har været i begrænset produktion gennem adskillige år, og har været betragtet som fremtidens løsning p.g.a. ringe materialeforbrug og egnethed for stor-skala produktion. Det har vist sig langt sværere end forventet at produktmodne tyndfilmsteknologier, men siden 2006 synes industrien at have fået langt bedre styr på produktionen, og mængden og kvaliteten af tyndfilmsprodukter er nu stigende. Typiske moduleffektiviteter ligger mellem 6 12 %. Tredje generations solceller er et nyt begreb, hvis indhold endnu diskuteres. Begrebet omfatter høj-effektive tyndfilms teknologier, med flere solceller stakket oven på hinanden hver udnyttende en del af lysets spektrum og med resulterende effektivitet i området 30-60 %. En speciel gruppe solceller udgøres af de foto-elektrokemiske (PEC) eller organiske solceller, som indtil videre udviser ringe effektivitet og begrænset levetid, men indebærer en potentiel meget lav fremstillingspris. PEC typer foreligger som pilot produkter med modul effektivitet på 5-7 %. Der udvikles ligeledes polymere celler (plast baserede celler), der kan omfatte både tyndfilms- og PEC teknologi med potentielt meget lave priser. Endelig foregår der grundforskning i nye solcellematerialer og strukturer, f.eks. nanorør. 1.3 Ressourcen orientering af solcellepanel Solindstrålingen udgør en kolossal energikilde som illustreret til venstre. Sagt på en anden måde verdens nuværende årlige energiforbrug svarer til én times global solindstråling. Solindstrålingen globalt set er nogenlunde godt kortlagt bl.a. via traditionelle meteorologiske målestationer og sattelitter, men der kan stadig være relativt store forskelle for en given lokations solindstrålingsdata fra de tilrådighedværende kilder. For mindre solcelleanlæg betyder dette meget lidt, men for økonomiske kalkulationer af større solcelleanlæg, f.eks. større end 1 MW, betyder usikkerheden, at der såfremt lokale mangeårige tidsserier af målte indstrålingsdata ikke findes - ofte må laves specielle analyser af den lokale solindstråling, hvilket kan være både kompliceret og dyrt. 4 PA Energy Ltd.

Groft sagt kan man sige, at for et nettilsluttet solcelleanlæg vil den optimale orientering af et givet solcellepanel være mod syd (på den sydlige halvkugle mod nord) og med en hældning svarende til den aktuelle breddegrad. For et stand-alone solcelleanlæg med batterilagring er den optimale orientering noget mere kompliceret og bl.a. afhængig af indstrålingens sæsonvariation, prisen på lagringsmediet og ønsket om forsyningssikkerhed. Der findes en lang række kommercielt tilgængelige softwarepakker til analyse af den optimale orientering af et givet solcellepanel. 1.4 Konfigurationer kapacitet Solcelleanlæg er grundlæggende modulære ligesom et Lego system med solcellemodulet som den i praksis mindste byggeklods. Modulerne fås i mange størrelser, fra 10 W til flere hundrede W, og beregnet til fritstående montage eller bygningsindpasning. Der er i princippet ingen grænser for kapaciteten for et givet solcelleanlæg, og de p.t. største anlæg er på knap 50 MW. I Californien er der planlagt anlæg op til 800 MW og Kina rapporteres at planlægge et 1 GW anlæg. Det Internationale Energi Agenturs solcellesamarbejde, IEA-PVPS 5, gennemfører udredninger om stor-skala solcelleanlæg med kapacitet på adskillige GW. I den modsatte ende af skalaen findes utallige eksempler på små solcelleanlæg til ure, lommeregnere, mobiltelefoner, komputere og telemetrisystemer. Elektrisk set udviser teknologien stor fleksibilitet og anlæg kan konfigureres på utallige måder og med små decentrale eller store centrale vekselrettere. 1.5 Indvirkning på el-net I gennem de seneste 15 år er der internationalt gennemført en lang række studier og forsøg m.h.p. at belyse solcelleanlægs indvirkning på et el-net og hvorledes en høj koncentration af solcelleanlæg påvirker nettet; Danmark har deltaget og deltager i dette udredningsarbejde. De hidtil foreliggende hovedkonklusioner er: Solcelleanlæg kan understøtte lokale el-net, forbedre el-kvalitet og reducere behov for netudbygning. Solcelleanlægs produktionsprofil passer ofte sammen med belastningen på et givet elnet: produktionen er højest, når der er mest behov derfor. Produktionsprofilen lader sig forudsige med relativ stor sikkerhed. Ved meget høj penetration af solcelle-el i et givet el-net kan der opstå problemer i form af utilsigtede spændingsstigninger. 5 Se: www.iea-pvps.org under Task 8 5 PA Energy Ltd.

1.6 Teknologispecifikke fordele og ulemper Fordele ved solcelleanlæg Solcellemoduler har en lang levetid, 30 år eller mere, og vil i denne tid uden emissioner af nogen art og med meget ringe krav til vedligehold producere høj kvalitets energi, elektricitet, når lysforholdene betinger dette. Denne elektricitet substituerer el fra kraftværkerne og bidrager således til reduktion af CO 2 udslip. Solcellemodulerne lader sig genbruge (recycle), og der er etableret et frivilligt EU omfattende samarbejde herom 6. Indsamling og genbrug af solcelleanlæggenes elektronik og øvrige komponenter er reguleret via gældende EU direktiver og nationale bestemmelser. Solcellemodulernes energitilbagebetalingstid er typisk 1-4 år og modulerne har en økonomisk 7 levetid på 30 år eller mere. Fundamentale fejlmekanismer og absolutte levetider for solcellemoduler kendes endnu ikke. Solceller er den eneste vedvarende energi teknologi, som producerer høj kvalitets energi (el) og som let lader sig indpasse i et bygnings- eller bymiljø. Solcellemoduler lader sig integrere i tagflader og facader på bygninger og strukturer, og kan med passende arkitektonisk 8 indsats anvendes direkte som et stilelement i byggeri. Der er forholdsvis store fridhedsgrader m.h.t. orienteringen af et solcellepanel i Danmark. Erfaringer fra udlandet, specielt i central Europa, USA og Japan, viser at virksomheder er overordentlig tilfredse med at have installeret solcelleanlæg, idet solcellepanelet ud over at producere el er meget synligt og signalerer et højteknologisk og samtidigt miljøbevidst image. Dette har dog indtil videre kun fundet meget begrænset genklang i Danmark. Ved nybyggeri og i et vist omfang ved renovering af eksisterende byggeri kan solcellemoduler erstatte andet byggemateriale, f.eks. tagplader eller facadeplader, hvorved der opnås en forbedret økonomi for solcelleanlægget. Erfaringerne både fra udland og fra Danmark 9 viser, at et solcelleanlæg gør elektricitet meget synligt og nærværende for de mennesker, der ser solcelleanlægget 6 Se: www.pvcycle.org 7 Økonomisk levetid: den levetid man forventer det forsvarligt at vedligholde/reparere et givet solcelleanlæg inkl. én udskiftning af vekselretteren 8 Nye generationer af arkitekter, bl.a. fra Århus Arkitektskole, modtager undervisning om anvendelse af solceller i byggeri m.v. 9 SOL-300 projektet har gennem adskillige år kunne påvise el-besparelser på ca. 10% i husholdninger med solcelleanlæg. 6 PA Energy Ltd.

hver dag. Resultatet er ofte energibesparelser gennem ændret adfærd, en effekt som kan forstærkes gennem supplerende tiltag som synliggørelse af solcelleanlæggets energiproduktion. Kritiske forhold for solcelleanlæg Solcelleproduceret el er endnu ikke konkurrencedygtigt under danske forhold; dette forventes at blive tilfældet for private husholdning og institutioner, som omfattes af den gældende netto-målingsordning mellem 2015 og 2020. Der forventes en fortsat forbedring af solcelleteknologiens pris/ydelses forhold de kommende 30-40 år eller længere. Den samfundsøkonomiske værdi af solcelle-el er dårligt belyst, og der findes p.t. ingen alment accepterede modeller eller metodikker. Der foregår løbende internationalt et udredningsarbejde om værdien af solcelle-el født ind forskellige steder i et el-net og i forskellige kontekst, men man er endnu langt fra alment accepterede konklusioner og anbefalinger. Solcelleanlægs ydelse er afhængig af adgang til energikilden: lyset. Det er derfor af væsentlig betydning, at man meget tidligt i et solcelleprojekt analyserer lysindstrålingsforholdene nu og fremover. Solceller producerer strøm både fra direkte sollys og fra diffust lys. Under danske klimatiske forhold vil omkring halvdelen af produktionen komme fra direkte sollys og den anden halvdel fra diffust lys. Årstidsvariationen i el-produktion er omkring 1:10. Skyggedannelser kan få dramatisk indvirkning på et solcellepanels ydeevne. Påvirkes blot en lille del af en større serieforbindelse af solcellemoduler af skygge, vil man miste hele den pågældende serieforbindelses produktion. Skyggevirkning kan dels optræde i form af træer, bygninger eller andre strukturer, der findes mellem solcellepanelet og solens bane, dels i form af skyggedannelser umiddelbart omkring solcellepanelet, f.eks. p.g.a. udstikkende metalprofiler, murkroner m.v. Solcellepaneler (krystallinske Si typer) skal have så god en køling som muligt, idet virkningsgraden aftager med stigende temperatur. Et fritstående solcellepanel køles ved konvektion fra panelets bagside, men ved bygningsintegrerede anvendelser, hvor panelets bagside kapsles inde, skal det tages specielle forholdsregler for at undgå unødvendig høje temperaturstigninger og dermed nedsat ydelse. En temperaturstigning på 10 C bevirker et fald i ydelse på omkring 10 %, idet solcellers nominelle ydeevne opgives ved 25 C. 7 PA Energy Ltd.

1.7 Energitilbagebetalings tider, miljøpåvirkning og genbrug Der er internationalt gennemført en række analyser af solcelleteknologiens miljøpåvirkninger, herunder livs-cyklus analyser, energitilbagebetalings tider og genbrugsmuligheder. Livscyklus analyser for de forskellige solcelleteknologier er beskrevet i adskillige sammenhænge 10, og der foregår en løbende opfølgning af disse analyser som følge af ændringer i materialeforbrug, fremstillingsmetoder, effektiviteter og levetider samt afskaffelse/genbrugsmuligheder. Energitilbagebetalingstider anvendes ofte som et nøgleord for solcellemodulers og systemers miljøindvirkning. I dag konservative værdier 11 - fra 2005 - er illustreret nedenfor for krystallinske Si solcellemoduler og anlæg med selve solcellerne fremstillet af Si på forskellig vis: ribbon, multi-krystallinsk og monokrystallinsk, og fordelt på selve modul-laminatet, dets ramme og resten af anlægget (Balance-of-System BOS). To indstrålinger er vist: M-EUR er Midteuropa med ca. 1000 kwh/m 2 /år (svarer til Danmark) og S-EUR er Sydeuropa med ca. 1.700 kwh/m 2 /år. Det fremgår klart at fremstilling af solcellelaminatet inkl. Si feedstock, wafer og celler er energikrævende som tidligere omtalt. For de mest almindelige multi- og monokrystalinske solcellelaminater fremstillet i 2008 og anvendt under danske betingelser - anslås energitilbagebetalingstiden til 2,5 3,5 år. Disse nøgletal forbedres løbende som følge af reduceret/ændret materialeforbrug og bedre fremstillingsteknologier, og det skønnes at der kan opnås yderligere 40-50 % forbedring. 10 Se bl.a.: http://www.nrel.gov/lci/, www.iea-pvps.org/tasks/task12.htm, www.iea-pvps.org/workshops/ws050608/index.htm, 11 Kilde: Eric Alsema & Mariska J. de Wild-Schoten, Environmental Impact of Crystalline Silicon PV Module Production, 2006 8 PA Energy Ltd.

Genbrugsmulighederne er godt belyst 12 og der er i Europa etableret en frivillig indsamlings- og genbrugsordning for solcellemoduler. Solcellemoduler lader sig i vid udstrækning genbruge på kommercielle vilkår. Indsamling og genbrug af solcelleanlæggenes elektronik m.v. er reguleret af gældende EU direktiver og nationale bestemmelser. Solcelleteknologien er endnu en ung teknologi, og for 2008 skønnes der i Europa kun at blive tale om ca. 3.800 tons solcelle-skrot ; i 2020 forventes dette tal at sige til mere end 35.000 tons på basis af en forventet økonomisk anlægslevetid på 30 år. 1.8 Normer & standarder Solcelleteknologien er den vedvarende energiteknologi, der p.t. er bedst dækket af internationale normer og standarder. Den Internationale Elektroteknisk Kommite (IEC) 13 har i adskillige år haft en arbejdsgruppe, TC-82, som udelukkende beskræftiger sig med solcelleteknologi, og der er udgivet en lang række normer og standarder, herunder bl.a. IEC Standard 61215 for krystallinske moduler og Standard 61646 for amorfe moduler. 12 www.pvcycle.org 13 www.iec.ch 9 PA Energy Ltd.

2. Perspektiver for solcelleteknologiens udvikling op til 2050 Det Internationale Energi Agentur (IEA) er ofte blevet anklaget for at være ude af trit med markedsudviklingen og perspektiverne for de forskellige energikilder og -former. I 2008 reviderede IEA sine prognoser bl.a. i form af Energy Technology Perspective (ETP) 2008. Vedvarende energi, og dermed også solceller, indgår nu synligt i energimikset og dermed i emmissions regnestykket. Blue map er IEA s mere aggressive fremskrivning med det mål at reducere CO 2 udslip i 2050 til 50 % af det nuværende niveau. 2.1 Anvendelses perspektiver for solceller Produktionen af solceller har siden 1990 udviklet sig som skitseret. I 2007 skønnes den globale solcelleproduktion at være knap 4 GW, og vækstraten har siden 2000 i gennemsnit været over 40 %/år. Denne tendens forventes at fortsætte med endog stigende vækstrater i de førstkommende år. Der er blevet udarbejdet utallige prognoser for solcellernes udbredelse af såvel regeringer, institutioner, banker og investorer, industrien og konsulenter/eksperter; praktisk 10 PA Energy Ltd.

talt alle prognoser har vist sig at være for konservative. Et typisk eksempel er vist her til venstre. Den schweiziske bank Sarasin har gennem flere år udsendt anerkendte prognoser for det gloable solcelle markeds udvikling, og her vises i sammenhæng prognoserne fra 2004 til 2007. Baseret på respekterede prognoser og egne vurderinger er der opstillet følgende prognose for det europæiske og det globale markeds udvikling op til 2050. Årligt marked: 2008 2010 2020 2030 2050 EU 4 8 GW 75 GW 250 GW ~500 GW Globalt 6 14 GW 140 GW 600 GW ~2.000 GW En sådan vækst vil nok være teknisk mulig uden oplagte flaskehalsproblemer, vil betyde at en væsentlig del af EU s udbygning/udskiftning af kraftværkskapaciteten vil blive med solceller og at der vil opstå en voldsom efterspørgsel efter kompetent arbejdskraft på mange niveauer. Flere lande har udarbejdet langtidsplaner eller roadmaps for solceller. Herunder vises kort roadmaps for solcelleteknologiens nuværende tre kraftcentre EU, Japan og USA. EU 14 (Kommissionens PV Technology Platform) 14 www.eupvplatform.org 11 PA Energy Ltd.

Japan (NEDO) USA (Solar America Initiaitve) 12 PA Energy Ltd.

2.2 Økonomiske perspektiver Sammenligning af forventet prisudvikling per kwh for ovennævnte tre road maps, samt verdens p.t. største solcellemarked: Tyskland. 13 PA Energy Ltd.

Hoveddrivkraften bag den japanske road map er Japans mangel på egne energikilder; for den amerikanske og den europæiske road map er hoveddrivkraften ønsket om at skabe nye arbejdspladser og konkurrencedygtig industri. Selvom priserne per kwh i udgangspunktet 2005 afviger væsentligt er der dog et rimeligt sammenfald i fremskrivning af den forventede prisudvikling for solcelleproduceret el, og der kan næppe være tvivl om, at grid parity eller privatøkonomisk konkurrencedygtighed nås i det mest af EU inklusiv Danmark i perioden 2015-2020 og at basal konkurrencedygtighed med el produceret via fossile brændsler opnås omkring 2030, muligvis før afhængig af prisudviklingen på olie, gas og kul. Årlige driftsomkostninger ved solcelleanlæg oplyses typisk til 0,5 1,5 % af investeringen. 2.3 Teknologiske perspektiver Som tidligere omtalt i afsnit 1.2 tales der om tre generationer solcelleteknologi. Første generations teknologierne forventes at være markedsledende op til 2020 og måske længere. Der foregår en konstant industriel F&U indsats for at reducere forbruget af krystallinsk Si og for at reducere fremstillingsomkostningerne generelt. Anden generations teknologiernes markedsandel er allerede nu voksende, og de forskellige tyndfilmsteknologier kan forudses at blive markedsledende efter 2025. Tredje generations teknologierne er endnu per definition præget af grundforskning og F&U aktiviteter og kan næppe forventes at blive kommercielle i nævneværdigt omfang før omkring 2030. Traditionelt siges det, at der går mindst 20 år fra man har en vellykket laboratorie solcelle til man kan nå industriel produktion. 14 PA Energy Ltd.

kwh pr m² 3. Dansk potentiale op til 2050 3.1 Solindstråling ressourcen orientering Den årlige solindstråling i Danmark varierer normalt ikke mere end 10 % fra et gennemsnitstal (referenceåret), og udgør ca. 1000 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. Dansk Meteorologisk Institut (DMI) registrerer solindfald på 16 målestationer fordelt over landet og har gjort dette i mange år; der foreligger således pålidelige måledata for det meste af landet 15. Afvigelsen fra sted til sted i Danmark er godt 10 % med det østlige Referenceårets solindfald 1200 Danmark som det højeste og 1000 Midtjylland som det laveste. 800 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 600 400 200-180 -90 0 90 180 Azimuth 0 30 45 75 90 (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. 15 Solindstrålingsdata for Danmark er mere detaljeret vurderet og beskrevet i EFP-07 projektet: PV-OPT (J. nr.: 33033-0057); projektrapporten forventes at foreligge i løbet af maj 2009. 15 PA Energy Ltd.

3.2 Hovedanvendelser og tilhørende scenarier I flg. den danske Solcellestrategi 16 er det største potentiale for solcelleanvendelse i Danmark bygningsplacerede og bygningsintegrerede anlæg. Denne anvendelsesform indebærer flere fordele: Allerede bebygget areal udnyttes til el-produktion der kræves ikke nyt areal Der er nem adgang til el-nettet og el-produktionen kan helt eller delvis anvendes i bygningen Der er begrænset behov for nye strukturer til at placere solcellemodulerne på Solcellemodulerne kan indgå i klimaskærmen og få multifunktion i bygningen og opnå æstetiske værdier Solcellerne er således den eneste vedvarende energiform, der producerer højkvalitets energi (elektricitet), og som let lader sig indpasse i et bebygget område eller et egentligt bymiljø. Solcellerne kan indgå i beregningen af en given bygnings energiramme, og med de planlagte stramninger af energirammen kan solcellerne forventes at få øget betydning i forbindelse med nybyggeri eller ved væsentlige ombygning. Nettilsluttede barmarksanlæg vil med tiden også kunne forventes i Danmark, når først konkurrencedygtighed med forbrugsprisen for el opnås og senere når konkurrencedygtighed med fremstillingsprisen for el opnås, se også afsnit 2.2. I eksempelvis Tyskland var der ved udgangen af 2007 etableret 350 MW barmarksanlæg i størrelsen 0,1 til 40 MW, svarende til ca. 10 % af den i Tyskland installerede solcellekapacitet. Barmarksanlæggene etableres typisk på marginaljorde. Stand-alone solcelleanlæg er kommercielt konkurrencedygtige til mange anvendelser som eksempelvis: signalanlæg, telekommunikationsanlæg, telemetrianlæg samt i stigende omfang by-møbler som parkeringsautomater, informationstavler m.v. Stand-alone anvendelser må forventes at få stigende omfang i Danmark i takt med faldende priser og stigende bevidsthed om teknologiens muligheder, men vil næppe få væsentligt indvirkning på landets elforsyning. Danmarks årlige el-forbrug er på 30-35 TWh. For at fremstille en tilsvarende elmængde under danske forhold med dagens solcelleteknologi kræves et areal på 275-300 km 2, og teknologien er således arealkrævende. Arealanvendelsen i Danmark har udviklet sig væsentligt de sidste 100 år 17, bl.a. er det bebyggede areal steget fra 3 % i slutningen af 1800 tallet til knap 10 % i 2000. Arealfordelingen i 2000 er skitseret herunder. 16 www.energiforskning.dk; Solcellestrategien er p.t. under revision og ny udgave forventes i første halvdel af 2009. 16 PA Energy Ltd.

Omkring 4.500 km 2 er såkaldt bebygget og befæstet areal inklusive veje, jernbaner og anden infrastruktur. Det skønnes at egentlige bygninger har et fodaftryk svarende til 15 % heraf eller godt 600 km 2. For at dække Danmarks nuværende el-forbrug kræves et solcelleareal svarende til halvdelen at det egentligt bebyggede areal, hvilket ikke er realistisk p.g.a. orienteringsmæssige og skyggemæssige begrænsninger, m.v. Det teoretiske tekniske potentiale for bygningsplacerede og bygningsintegrerede solcelle-anlæg skønnes til en fjerdedel af det egentligt bebyggede areal, hvorfor ca. halvdelen af Danmarks el-forbrug ville kunne dækkes på denne måde 18. 3.2.1 Bygningsintegrerede/-placerede jernbaner vil potentialet yderligere vokse. 3.2.2 Barmarks anlæg Grafen til venstre viser væksten i det bebyggede/befæstede areal og skønnes væksten at fortsætte unændret som fra 1950 erne til i dag, vil det teoretiske tekniske potentiale for bygningsplacerede og bygningsintegrerede solcelleanlæg i 2050 øges med yderligere ca. 25 %. Forestiller man sig solceller placeret på/integreret i andre dele af det bebyggede/befæstede areal som eksempelvis støjafskærmning langs veje og Inddrages barmarksanlæg i overvejelserne om en fremtidig udbygning af solceller i Danmark er der ingen tvivl om at man uden større problemer kan finde de i alt knap 300 km 2 velegnet areal, der kræves for at fremstille de 30-35 TWH, som Danmark forbruger i øjeblikket. 17 DMU, Faglig Rapport nr. 682, 2008 (www.dmu.dk/udgivelser/dmunyt/2008/16/arealanvendelse.htm ) 18 600 km 2 x ¼ = 150 km 2 ; 1 kw solceller fylder 7,5 m 2 og yder p.t. ca. 850 kwh/år svarende til i alt ca. 17 TWh. 17 PA Energy Ltd.

MW 3.2.3 Andre tendenser Effektiviteten af de forskellige solcelleteknologier har siden midt i 1970 erne udvist en generel stigende tendens svarende til omkring 5% per år. Samtidig har der været en tendens til prisfald svarende til omtrent en halvvering hvert syvende år. Hvor langt disse tendenser kan fremskrives er ikke klart, men solcellernes pris/ydelses forhold vil helt sikkert blive forbedret mange år frem i tiden, som tidligere omtalt. 3.2.4 Andre udredninger I 2006 rapporterede PA Energy 19 m.fl. en mere kortsigtet men detaljered fremskrivning af potentialet for nettilsluttede solcelleanlæg i Danmark. Under hensyntagen til solcelleteknologiens lærekurve (learning curve) og den danske solcelle-ressourcebases skønnede formåen blev der opstillet tre scenarier for udviklingen frem til og med 2016. Hovedresultatet er vist herunder. 120 100 80 60 40 20 0 I dag Høj-vækst Medium-vækst Lav-vækst vokset til 3,1 MW 20. I 2016 ville der under et højvækst scenarie kunne forventes at være knap 100 MW installeret, det mere realistiske mediumvækst scenarie resulterede i 75 MW og lavvækst scenariet i 50 MW. Til sammenligning kan det oplyses, at Danmark ved udgangen af 2005 havde 2,7 MW installeret, hvilket ved udgangen af 2007 var 3.2.5 Sammenfatning Der er naturligvis mange usikkerheder forbundet med en udredning af det danske solcellepotentiale frem til 2050, men et forsøg på en kort sammenfatning kan være: Solcellerne har meget ringe miljøpåvirkning; energitilbagebetalingstiden er få år. Solcellerne forventes at blive gradvis mere og mere konkurencedygtige og i Danmark at blive privatøkonomisk attraktive omkring 2020 og samfundsøkonomisk attraktive omkring 2030. 19 EFP-05, J. nr. 33031-0097, PA Energy A/S, EnergiMidt A/S, Forskningscenter Risø og Dansk Industri: Solceller - betydningen af udbredelse til reduktion af pris og behov og konsekvenser for operationelle mål 20 www.iea-pvps.org, National reports, Denmark 18 PA Energy Ltd.

Solcellerne må forventes primært at blive opsat på eller i forbindelse med bebyggelser, og vil derfor ikke kræve ekstra areal. Solcellerne må forventes i Danmark som i EU og globalt at blive et væsentligt element i elforsyningen efter 2030. Solcellerne er en vedvarende energiform med stor folkelig accept, let indpasning i elsystemet og en bred vifte af added values. Solcellerne giver nye muligheder for industri og er velegnet til jobsskabelse (er en af de mest arbejdskraft intensive energiindustrier overhovedet) 3.3 Potentiale efter 2050 Potentialet for solcellerne efter 2050 kan kun anses for voksende. Solcelleteknologien er ikke løsningen på alverdens energiproblemer, men må forventes at blive et stedse mere væsentligt element i fremtidens el-forsyning alene af den grund at den direkte omsætter til el den største og mest vedvarende energikilde overhovedet: solen. 4. Udfordringer Det er mange udfordringer, såfremt Danmark skal være i stand til at udnytte solcelleteknologien i takt med at dennes tekniske og økonomiske udvikling muliggør dette. De største udfordringer er forsøgt opstillet herunder i en ikke prioriteret rækkefølge. I en fremtidig, mere og mere post-fossil energiforsyning vil der være behov for en bred vifte af tekniske muligheder og teknologivinderne kan ikke udpeges på forhånd. Danmark kan naturligvis ikke være teknologiledende på alle felter, men Danmark kan forsøge at følge med i form af en seriøs indsats indenfor alle relevante energiteknologier for at kunne træffe de bedst mulige dispositioner i tide. Danmark har p.t. et af de laveste tal for installeret solcellekapacitet per indbygger i EU; Danmark har ca. 0,5 W/indbygger mod eksempelvis Tysklands ca. 100 W/indbygger. Danmarks ressourcebase til udbredelse af solceller er derfor svag og tiltag og kompetencer som kvalitetssikring, certificering af installatører, opsamling af relevante installations- og driftsdata samt generelle oplysningskampagner bliver nødvendige. Indtil solcellerne bliver privatøkonomisk attraktive, formodentlig omkring 2020, er der behov for et brobygningsfag i form af offentlig støtte til udbredelsen, ligesom det er tilfældet i de fleste EU lande, USA og Japan. Uden et brobygningsfag vil det blive overordentlig vanskeligt for Danmark at kunne opretholde et mindste aktivitetsniveau og dermed at kunne udnytte solcellernes fordele, når udviklingen betinger det. 19 PA Energy Ltd.

Danmark har en solcellerelateret industri, som næsten 100 % er baseret på eksport. Samme industri har adskillige gange efterlyst et hjemmemarked for at kunne udvikle/afprøve/evaluere nye produkter under gunstige forhold. Solcelleteknologi er et udpræget højteknologisk område, hvilket normalt ses som et dansk styrkeområde; solcelleteknologien kan blive et dansk flagskib. Der vil i Danmark fremover blive behov for arbejdskraft med kompetencer på solcelleområdet på alle niveauer. Uddannelsessystemet er erfaringsmæssigt trægt at tilpasse til nye teknologier og udfordringer. 20 PA Energy Ltd.