Solar Two

Pilotanlegget Solar Two, beliggende i California, USA (i produksjon 1996–1999), demonstrerte en effektiv oppsamling og lagring av solenergi. Om dagen reflekterte bortimot 2000 solskjermer solstrålene til det 90 meter høye «soltårnet», der salt ble varmet opp og ledet til en varm lagringstank. Ved behov for kraft ble det varme saltet ledet til en dampturbin for generering av elektrisk kraft (uavhengig av dagslys). Det kalde saltet ble deretter ledet tilbake for ny oppvarming. Anleggets kapasitet var 10 MW. Bildet er hentet fra papirleksikonet Store norske leksikon, utgitt 2005–2007.

Av /NTB Scanpix ※.
Solenergi

Solenergi. Skjematisk tegning av et aktivt soloppvarmingssystem for romoppvarming. Vanntanken er et korttidslager for varme.

Av /Store norske leksikon ※.
I disse bolighusene på Mortensrud i Oslo brukes solfangere til oppvarming.
/NTB.
Fra denne åkeren høstes det inn solenergi. The Avenal Solar Facility i California er en kraftstasjon på 57,7 megawatt. Den genererer 58 GWh i året.
/Corbis.

Solenergi er lys- og varmestråler fra Sola. Sola er en formidabel energikilde. Mengden av solenergi som treffer Jorden i løpet av ett år, er om lag 15 000 ganger større enn hele verdens årlige energiforbruk. Den totale mengde utstrålt energi fra sola er mer enn to milliarder ganger større enn energimengden som treffer jordoverflaten.

Solstrålingen har en intensitet på rundt regnet 1370 watt (W) per kvadratmeter (solarkonstanten) ved atmosfærens yttergrense. Strålingen blir dels reflektert fra atmosfæren og dels absorbert i atmosfæren. I klarvær midt på dagen er intensiteten til solstrålene som når jordoverflaten om lag 1 kW per kvadratmeter (m²). På grunn av absorpsjon i skyer, tåke og støv blir den gjennomsnittlige verdien noe i underkant av 0,5 kW per kvadratmeter vinkelrett på strålens retning.

Solenergi (tegning, fordeling på Jorden)

Skjematisk fremstilling av hvordan energien fra Solen fordeles på Jorden. Alle tall er i W/m2 og er omtrentlige.

Av /Store norske leksikon ※.

Betydning

Lys og varme fra sola er den primære energikildenJorden. Gjennom oppvarming av atmosfæren og havet dannes vind, bølger, havstrømmer og nedbør, en form for mekanisk energi som kan utnyttes til å drive innretninger som seil og turbiner. Gjennom fotosyntesen konverteres vann og karbondioksid til biomasse, som via forbrenningsprosesser kan omformes til varmeenergi. Deler av biomassen er fra millioner av år tilbake lagret og omdannet til det vi i dag kjenner som fossile energikilder, slik som kull og olje. Solenergi er således opphavet til alle energikilder på Jorden med unntak av kjerneenergi, geotermisk energi og tidevannsenergi.

Direkte utnyttelse av solenergi

Etter 1970 har det vært en økende interesse for å utnytte solenergien på en mer direkte måte. Innstrålt solenergi kan fanges og omformes til nyttbar varmeenergi eller kjemiske bundet energi. Solenergi kan også omformes til elektrisk energi, og blir da omtalt som solkraft. Dette skjer enten direkte ved hjelp av en såkalt fotoelektrisk effekt (solceller) eller indirekte i et varmekraftverk som baserer seg på solvarme.

Solenergi kan også konverteres til energirikt hydrogen ved hjelp av blågrønnalger i det som omtales som fotobiologisk hydrogenproduksjon, men foreløpig er ikke denne teknologien moden for storskalaproduksjon.

Solinnstrålingen kan utnyttes direkte på nesten alle bebodde steder på Jorden, men kommersiell utnyttelse er blitt sett på som mest interessant i områder nær ekvator der det er lite skyer, ofte i tørre strøk med lite nedbør. Innstrålt mengde solenergi per kvadratmeter jordoverflate kan variere fra 700 til over 2200 kWh per år. I Nord-Europa blir årlig innstråling sjeldent over 1000 kWh/m². Når innstrålingen er liten, blir solenergi mindre konkurransedyktig mot andre energiformer. Ikke desto mindre er Tyskland det landet i Europa som har størst produksjon av elektrisk energi basert på solenergi, noe som kan tilskrives sterke økonomiske insentiver iverksatt av landets myndigheter.

Oppvarming

Den enkleste måten å bruke solinnstrålingen er til oppvarming. Det er vanlig å skille mellom passiv og aktiv solvarme.

Passiv solvarme oppnås ved å utforme bygningskonstruksjoner og innretninger optimalt slik at innstrålingen bidrar til oppvarming av bygget. Enklest skjer dette ved å la solen stråle gjennom vinduer. Det er antatt at passiv solvarme bidrar med 3–4 TWh til oppvarming av den norske bygningsmassen. Tilrettelegging for å tørke landbruksprodukter (høy) er også eksempel på bruk av passiv solvarme.

Aktiv utnyttelse av solvarme krever et anlegg som fanger opp varmen fra sola og transporterer den videre til et egnet sted slik at den kan brukes til for eksempel oppvarming av vann eller bygningsmasse. En slik solfanger består av en svart, absorberende enhet (absorbator) som opptar maksimalt med solstråling og gjennomstrømmes av en varmebærer (for eksempel vann eller luft). Baksiden av enheten isoleres, mens forsiden utstyres med gjennomsiktig glass eller plast.

Solfangere kan også utstyres med speil som konsentrerer solstrålene. Man har da en solovn, som kan oppnå meget høye temperaturer (opptil 3000 °C). Enkle solkokere er utviklet for bruk i utviklingsland, hvor mangel på brensel ofte er kombinert med rikelig solinnstråling. Solfangere er foreløpig lite brukt i Norge, men har blitt ganske utbredt i land lenger sør.

Termisk solkraft

I et varmekraftverk omdannes termisk energi (varme) til elektrisk energi. Et termisk solkraftverk er et varmekraftverk der nødvendig varme hentes fra innstrålt solenergi. Innfanget solvarme må da konsentreres slik at den oppnår en temperatur som gjør den egnet til bruk i et varmekraftverk.

Anlegg for utnyttelse av solenergi i varmekraftverk er bygd flere steder. I slike anlegg plasseres justerbare parabolspeil slik at solstrålene blir reflektert til et brennpunkt hvor væskefylte rør blir oppvarmet. I såkalte solparker kan flere slike enheter være koblet sammen, mens det i soltårn er én sentral mottaker med et større antall speil omkring. Rørene med den oppvarmede væsken ledes til en dampturbin.

En annen type kraftverk kalles solskorstein (tysk: Aufwind eller engelsk: solar chimney). Prinsippet er at solen varmer opp luften under et enormt glasstak. Den varme luften beveger seg horisontalt til sentrum av anlegget, hvor det står en høy skorstein. På grunn av høyden på skorsteinen vil trekken som skapes kunne drive vindturbiner og tilhørende generatorer for strømproduksjon. Solenergi kan lagres som varme for produksjon om natten ved å ha svarte vannfylte sekker på bakken under glasstaket.

Fotoelektrisk kraft (solceller)

Flytende solkraftverk

Flytende solkraftverk er et solkraftverk som produserer elektrisk energi ved hjelp av solcellepaneler som flyter på vann, vanligvis på en innsjø eller et kunstig vannmagasin. Etter 2013 har utbyggingen av flytende solkraftverk vokst sterkt.

Av .
Lisens: CC BY ND 2.0

Ved hjelp av solceller kan innstrålt solenergi omformes direkte til elektrisk energi i en fotovoltaisk prosess. Disse har lenge vært ansett som lite energieffektive og kostbare å produsere. Den tekniske utviklingen av solcellene er i kontinuerlig forbedring både når det gjelder effektivitet og produksjonsteknikk, slik at prisen per installert effektenhet har gått drastisk ned de senere årene. I store områder i verden kan solceller installert hos brukeren nå konkurrere med prisen forbrukeren må betale for elektrisk energi kjøpt over elnettet (som inkluderer nettleie og avgifter til staten). Solkraft i stor skala er også blitt konkurransedyktig mot andre former for kraftgenerering, der solforholdene er spesielt gunstige.

Solkraftens økende konkurransekraft de siste 30 årene har utløst en markert økning av produsert solkraft i verden som helhet. I 2021 var global produksjon av solkraft 1003 terawattimer (TWh) mot 87 GWh (0,087 TWh) i 1990. Det tilsvarer en årlig vekst på over 35 prosent i hele perioden. Solkraft blir dermed den energiformen som har størst årlig vekst i verden.

IEA oppgir at den samlede installerte kapasiteten for produksjon av solkraft i 2021 var 885 GW. IEAs visjon er at solenergi vil dekke rundt 27 prosent av all energiproduksjon i verden i 2050.

Solkraft i ledende land

I 2021 var Kina det landet i verden med størst produksjon av solkraft. Regnet per innbygger var det Australia som toppet statistikken, der 10,2 prosent av landets samlede produksjon av elektrisk energi var basert på solenergi.

Tabellen nedenfor viser en oversikt over de land som i 2021 er ledende når det gjelder bruk av solkraft. For hvert land oppgis installert ytelse (GW), ytelse per innbygger (W/capita), årlig produksjon (TWh) og andel av landets samlede kraftproduksjon (% PV).

Land GW W/capita TWh % PV
Kina 307 218 260¹ 3,4¹
USA 95 289 146 3,3
Japan 74 591 89 8,8
Tyskland 58 703 50 8,4
India 57 41 61¹
Italia 23 384 25 8,9
Australia 19 742 28 10,2

¹) Tall for 2020

Verdens største solkraftverk

I 2023 lå verdens største solcellebaserte kraftverk i India. Kraftverket går under navnet Bhadla Solar Park. Det har en installert ytelse på 2245 MW og dekker et areal på 5700 hektar (57 km²). Anlegget ligger i delstaten Rajasthan, nordvest i landet nær grensen mot Pakistan. Andre store solkraftverk er Huanghe Hydropower Hainan Solar Park (2200 MW) i Kina og Pavagada Solar Park (2020 MW) i India.

Solenergi i Norge

I Norge er kostnadene ved solcellegenerert elektrisitet relativt høy i forhold til andre energikilder. Likevel finnes bruksnisjer hvor slike anlegg foretrekkes. Dette gjelder i særlig grad forbrukere som ikke er tilknyttet overføringsnettet, som for eksempel fritidsbebyggelse og til drift av fyrlykter og andre fjerntliggende tekniske installasjoner.

Høye kraftpriser og prisreduksjon på solceller har de siste årene bidratt til at også enkelte ordinære nettkunder velger å supplere sin kraftforsyning med egenprodusert kraft fra solceller. Ved inngangen til 2024 var det registrert rundt 28 000 solcelleanlegg i Norge med en samlet installert ytelse på 604 MW. Forventet årlig produksjon er beregnet til 459 GWh eller cirka 0,3 prosent av landets totale kraftproduksjon.

Det har vært antatt at solenergi i Norge vil få en begrenset betydning på grunn av lav solinnstråling (mye skyer) og ellers krevende klimatiske forhold. Men det virker ikke lenger så usannsynlig at solenergi kan komme til å spille en viktig rolle også hos oss. Med nye bygningstekniske krav om passivhus, og introduksjon av plusshus, seiler solenergi (termisk og fotoelektrisk) opp til å kunne bli en viktig brikke for å oppfylle disse standardene. Faktisk er det slik at innstrålt effekt på en optimalt orientert flate i Nord-Norge ikke er så mye dårligere enn i Mellom-Europa, som nå opplever et oppsving i bruk av solenergi.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer (2)

skrev Anders Aaserud

Hei! Dere skriver: "Solstrålingen har en intensitet på rundt regnet 1370 watt (W) per kvadratmeter (solarkonstanten) ved atmosfærens yttergrense".
Mitt spørsmål: Er dette pr time? Eks. solvarme i 8 timer vil si 8kWh.?
Med hilsen Anders Aaserud

svarte Knut A. Rosvold

Watt (W) er måleverdi for effekt, og effekt er en øyeblikksverdi.
Wh (Watt-time) er måleenhet for energi = effekt som pågår over tid.

Dersom 1370 watt stråler på 1 kvadratmeter i 8 timer, så utvikler solen en energi på 1370x8=10 960Wh, det samme som 10,96 kWh

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg