Solkraft är en viktig faktor i att bygga ett hållbart samhälle för kommande generationer. Genom att använda solkraft kan vi minska våra CO2-utsläpp och därigenom bidra till att minska våra klimatförändringsrelaterade utmaningar.
Men, all produktion av el har någon form av miljöpåverkan. Den miljöpåverkan solceller har över sin livscykel härrör främst till tillverkningen av solpanelerna. När solcellerna väl producerar el bidrar de till många fördelar, inte minst för miljön.
Hållbarhet och solkraft
En solcellsanläggning har en generell beräknad livstid på 30-40 år Solkraft har flera fördelar kopplat till hållbarhet jämfört med andra energikällor, både i drift och under hela livscykeln. Här är några av dem;
Ren energi: Solkraft är en ren och förnybar energikälla som i drift inte släpper ut växthusgaser eller andra luftföroreningar. Detta minskar den totala miljöpåverkan.
Ekonomiskt lönsamt: Solkraft är lönsamt. Priserna för att etablera solkraft både i världen och i Sverige har sjunkit drastiskt under de senaste decennierna och solkraft är nu på de flesta marknader det mest kostnadseffektiva energislaget. Solceller har inga rörliga delar[1] och kräver lite underhåll, vilket innebär lägre driftskostnader än många andra energikällor.
Lokal produktion: Solkraft kan produceras lokalt, där elen också kommer att förbrukas, samt ökar energisäkerheten. Den lokala produktionen gör också regionen mer attraktiv för företag och industrier att etablera sig och verka, vilket skapar arbetstillfällen, i flera led, i regionen.
Snabbt och flexibelt: Solkraft kan användas i både mindre och större skala och kan enkelt anpassas till olika behov. Solkraft går snabbt att etablera i stor skala[2]. Solkraft och vindkraft en stark icke-korrelation vilket gör att de kompletterar varandra väl och tillsammans med lagring får du en helhetslösning.
Ekosystem: Solparker på tak och mark blir en del av ett hållbart samhälle, en del av ett ekosystem. En solcellsanläggning blir en del av en byggnad, tak eller fasad, som ger förnybar solkraft till verksamheten eller hemmet. I en traditionell solpark, förutom att den ger förnybar el, gynnas biologisk mångfald då solparken skapar förutsättningar för öppna landskap och en miljö där ängsblommor, gräs och örter trivs. Det skapar hem för steklar, bin, humlor och andra pollinerare som i sin tur gör att fåglar trivs i solparken. En solpark bidrar till ökad artrikedom, och extra bra blir det när ängsblommor planteras i solparken.
Solparker kan också kombineras med jordbruk, sk. agrivoltaics, där marken mellan panelerna används för odling. På många platser i världen, där agrivoltaics varit etablerat under längre tid, vittnar lantbrukaren om att de får bättre skördar och att vattenåtgången minskar tack vare den skuggning solpanelerna ger. I Sverige finns idag två forskningsprojekt inom agrivoltaics, Kärrbo Prästgård (ca 20kW) och Solvallen i Fellingsbro (ca 650 kW) där det odlas vall mellan panelerna.
Återvinning: Solceller är tillverkade av material som kan återvinnas, såsom kisel och glas. Detta innebär att solceller kan återvinnas efter sin livslängd, vilket minskar avfallet och bidrar till en mer hållbar produktionscykel. Vid markmonterade system återvinns även montagesystemen. När ett markbaserat solcellssystem plockas bort kan marken brukas direkt. Montagesystemen (pålning) som används gör ingen åverkan på marken.
I Sverige och inom EU omfattas återvinning av solceller av ett direktiv som reglerar återvinning av elektroniska produkter, WEEE-direktivet. Det innebär att alla som säljer solceller på den europeiska marknaden omfattas av ett producentansvar som ska säkerställa att produkten återvinns.
[1] Vissa markmonterade solparker har solföljare och därmed ’rörliga’ delar.
[2] Och lika snabbt att montera ned om det skulle behövas.
Solkrafts miljöpåverkan vs. andra energislag
CO2-utsläpp kopplat till solkraftsanläggningar varierar bland annat mellan olika tekniker, vilka antaganden som görs om var solcellerna produceras och hur utsläpp fördelas på olika delar av en produktionskedja. Men även antaganden om solcellens livslängd och produktion spelar stor roll när utsläppen ska fördelas per kWh. Under 2016 uppskattades de genomsnittliga utsläppen för solceller variera mellan 20 och 25 g CO2/kWh, baserat på en tillverkning i Kina (där 75% av världens solpaneler produceras) och något högre solinstrålning än Sveriges. Vid en omräkning för Sveriges solinstrålning varierar utsläppen mellan 28 g och 35 g CO2/kWh.
I jämförelse är detta bra mycket lägre än för de fossila energislagen, som genererar ungefär 500 till 1 000 g CO2/kWh.
I en svensk kontext tar det ungefär två till tre år för en solkraftsanläggning att producera lika mycket energi som det går åt för att tillverka, transportera och driva den. Det kallas för ”energiåterbetalningstid” och varierar beroende på hur tillverkningen ser ut och var solcellerna används.
Tillverkning av solpaneler
Utifrån ett livscykelperspektiv är miljöpåverkan från solceller störst vid tillverkningen. Världsmarknaden består idag till 97 procent av kiselsolceller.
Kvarts (kiseldioxid, SiO2) är den mest betydande källan till kisel, och som utgör ungefär en fjärdedel av jordskorpan.
Ett vanligt sätt att utvinna kisel är genom att smälta kvarts och sedan långsamt kyla under kontrollerade förhållanden, vilket resulterar i att en kristall av ren kisel bildas.
Den renade kiseln kan sedan skäras i tunna skivor som kallas kiselplattor eller kiselvågor och som används i tillverkningen av halvledare och solceller.
Utvinning och bearbetning av kisel kan ha miljöpåverkan, både i form av utsläpp av föroreningar och av resursanvändning. Några av de faktorer som kan ha miljöpåverkan är
- Energiförbrukningen: Tillverkning av ren kisel kräver stora mängder energi. Det kan leda till utsläpp av växthusgaser beroende på vilken energikälla som används.
- Avfall och föroreningar: Bearbetningen för att framställa ren kisel kan generera avfall och utsläpp av föroreningar som kan påverka lokala vattenresurser och mark.
- Resursanvändningen: Tillverkning av kiselplattor kräver bl.a vatten och kemikalier som kan påverka miljön och leda till överanvändning av naturresurser.
Viktigt att notera är att många företag inom kiselindustrin arbetar aktivt för att minska sin miljöpåverkan genom att använda förnybar energi, minska avfall och utsläpp, och återanvända och återvinna material så mycket som möjligt. Men, det är också viktigt att fortsätta söka efter mer hållbara alternativ och tekniker för att minska miljöpåverkan från kiselindustrin.
Den största producenten av kisel är Kina med omkring 75 procent av världsmarknaden (2019). Andra stora producenter är USA, Brasilien och Norge. EU konsumerar över en halv miljon ton kisel varje år och är till mycket stor del en importör av ämnet.
I dagsläget tillverkas ungefär 75 procent av världens solceller i Kina där majoriteten av energin som används vid tillverkningen tyvärr är fossil. Andra stora produktionsländer är Tyskland och Sydkorea som står för ungefär 10 procent vardera av världsproduktionen. USA startar nu upp egen produktion av solceller och vi ser också att det i Europa planeras för produktion av solceller i allt högre utsträckning.
Leverantörskedjan av solpaneler består av många delar men brukar delas upp i fem tydliga moment .
- Kisel – Genom kemiska processer och upphettning omvandlas kvarts till rent kisel.
- Ingot – Av kisel görs kiselstavar som används som utgångsmaterial för vidare bearbetning till att bli solceller och solpaneler.
- Wafer – Av ingot görs wafers. En wafer är en tunn skiva av halvledarmaterial som används som bas för tillverkningen av solceller.
- Solcell – En solcell byggs genom att sammanfoga wafers med andra lager och material.
- Solpanel – Slutligen monteras flera solceller tillsammans och skyddas av ett glas- eller plastskydd för att bilda en komplett solpanel.
Produktionen i respektive moment sker främst i de här länderna och regionerna.
Källor: Naturskyddsföreningen, Energimyndigheten, Sciencedirect, Joakim Widén, SGU, Henrik Lundberg
