29/06/2021
Solenergi er en af de hurtigst voksende vedvarende energikilder globalt, og solceller spiller en central rolle i denne udvikling. Men spørgsmålet om, hvorvidt solceller indeholder tungmetaller, og hvad der sker med dem, når de udtjener deres levetid, er vigtige at undersøge nærmere. Denne artikel dykker ned i sammensætningen af solceller, deres miljømæssige fodaftryk og fremtidens muligheder for genanvendelse.
Er der tungmetaller i solceller?
Ja, desværre indeholder visse typer solceller tungmetaller. Selvom siliciumsolceller, som er de mest udbredte, primært består af silicium – et af de mest almindelige grundstoffer på jorden – kan de også indeholde mindre mængder af tungmetaller. Et af de mest omtalte tungmetaller i forbindelse med solceller er bly.
Ifølge artikler i PV Magazine kan et typisk 60-cellers krystallinsk silicium solcellemodul indeholde op til 12 gram bly. Bly bruges ofte i lodningerne i solcellemoduler. Bly er et giftigt tungmetal, der er kendt for at ophobes i miljøet og kan være skadeligt for både mennesker og dyr. EU har forbudt brugen af bly i elektronikprodukter, men solceller har hidtil været undtaget fra dette forbud.
Dog påpeger eksperter som Lykke Margot Ricard fra Syddansk Universitet, at det er unødvendigt at anvende bly i solceller, især i lodningerne. Elektronik- og bilindustrien har allerede vist, at det er muligt at lave lodninger uden bly, blandt andet i bilbatterier. Ved at undgå tungmetaller som bly og cadmium, vurderer Lykke Margot Ricard, at man potentielt kunne genanvende op til 95-98% af materialerne i solceller.
Hvad sker der med udtjente solceller?
Et andet centralt spørgsmål er, hvad der sker med solcellerne, når de ikke længere er effektive og skal skrottes. Levetiden for solceller er typisk 25-30 år, og med den massive udbygning af solenergi globalt, forventes mængden af solcelleaffald at stige markant i de kommende år. Det Internationale Agentur for Vedvarende Energi (IRENA) estimerer, at der i 2050 vil være hele 78 millioner ton solcelleaffald på verdensplan.
Heldigvis er potentialet for genanvendelse af solceller stort. Lykke Margot Ricard anslår, at 85 procent af materialerne i solceller kan genanvendes med de teknologier, der er tilgængelige i dag. Den største udfordring i genanvendelsesprocessen er den stærke polymer-laminering, der bruges til at forsegle glas og solceller sammen. Denne laminering sikrer, at solpanelerne kan modstå al slags vejr, men den gør det også vanskeligt at adskille materialerne i rene fraktioner til genanvendelse.
I dag sendes solcellemoduler ofte til nedknusning, hvor materialerne adskilles så godt som muligt. Men hvis man kunne udvikle en metode til at opløse polymer-lamineringen effektivt, ville det åbne op for endnu bedre genanvendelse af silicium og glas i højere kvalitet og adskilte fraktioner. Forskning og innovation på dette område er derfor afgørende for at øge genanvendelsesraten og reducere miljøpåvirkningen fra solcelleaffald.
Hvordan fungerer solceller?
For at forstå solcellers miljømæssige aspekt, er det også vigtigt at vide, hvordan de fungerer. Solceller, også kendt som fotovoltaiske (PV) systemer, omdanner solens lys til elektricitet gennem den fotovoltaiske effekt. Det er lyset, ikke varmen fra solen, der aktiverer solcellerne, hvilket betyder, at de også kan producere strøm på overskyede dage.
De mest almindelige solceller er lavet af silicium, som er et halvledermateriale. Solcellerne består af tynde plader med et negativt og et positivt lag af silicium, tilsat små mængder af grundstofferne fosfor eller bor. Når sollys rammer cellen, frigøres elektroner, og der skabes en elektrisk spændingsforskel mellem solcellens for- og bagside. Når disse sider forbindes i et elektrisk kredsløb, løber der en strøm, og elektricitet produceres.
Siliciumsolceller har en forholdsvis høj ydeevne (15-20%) og lang levetid, men de er også dyre at fremstille og kræver energikrævende produktionsprocesser. Derfor forskes der i nye generationer af solceller, der er baseret på tynde film af materialer som cadmium eller kobber. Disse tyndfilms-solceller er billigere at producere, men typisk mindre effektive end siliciumsolceller.
Fremtidens solcelleteknologi kan også omfatte materialer som grafen, der har potentiale til at omdanne lys til energi endnu mere effektivt end silicium. Der arbejdes også på solceller af plast, som kan produceres billigt og i stor skala.
Er produktionen af solceller miljøvenlig?
Produktionen af solceller er en kompleks proces, der kræver energi og ressourcer, og den medfører en vis CO2-udledning. Mængden af CO2-udledning afhænger i høj grad af, hvilke energikilder der bruges i produktionsprocessen. Solceller produceret i lande, der primært bruger kulkraft, vil have et højere CO2-aftryk end solceller produceret med vedvarende energi som vandkraft eller vindenergi.
En rapport fra Aalborg Universitet og Arkitema fremhæver denne forskel i CO2-aftryk. Det er derfor vigtigt at fokusere på bæredygtig produktion af solceller, hvor der anvendes grønne energikilder og optimeres på materialeforbruget. Selvom produktionen af solceller medfører en initial CO2-udledning, er det vigtigt at se på det samlede CO2-aftryk over solcellernes levetid.
Solceller udleder i gennemsnit kun omkring 27 gram CO2 pr. kWh, hvilket er markant lavere end f.eks. kulkraft, der udleder omkring 820 gram CO2 pr. kWh. Over tid kompenserer solceller for den CO2-udledning, der er forbundet med produktionen, og de bidrager til en reduktion af den samlede CO2-udledning fra energiforsyningen. Det kan dog tage op til 25 år for nogle solceller at opnå en positiv klimabalance, afhængigt af produktionsmetoden og effektiviteten.
Negative elpriser og solceller
Et fænomen, der er blevet mere udbredt med den øgede produktion af sol- og vindenergi, er negative elpriser. Negative elpriser opstår, når der produceres mere elektricitet, end der er efterspørgsel efter. Dette sker typisk i perioder med meget sol og vind, hvor solceller og vindmøller producerer store mængder strøm samtidig.
Når elpriserne bliver negative, betyder det, at producenterne i praksis skal betale for at levere strøm til elnettet. For solcelleejere kan negative elpriser betyde, at de skal betale for at komme af med deres overskydende strøm. I sådanne situationer kan det for nogle solcelleejere være relevant at slukke deres anlæg for at undgå at betale for at levere strøm.
Negative elpriser kan ses som et tegn på, at energisystemet er i ubalance, og at der er behov for mere fleksibilitet i både produktion og forbrug af elektricitet. Det kan også være et incitament til at udvikle bedre lageringssystemer for energi, så overskydende strøm kan gemmes og bruges på et senere tidspunkt, når efterspørgslen er højere.
Ofte stillede spørgsmål om solceller og miljø
Indeholder alle solceller tungmetaller?
Nej, ikke alle solceller indeholder de samme tungmetaller, og mængden kan variere. Siliciumsolceller, som er de mest almindelige, indeholder typisk bly i lodningerne. Forskning og udvikling fokuserer på at reducere eller eliminere brugen af tungmetaller i solceller.
Kan solceller genanvendes?
Ja, størstedelen af materialerne i solceller kan genanvendes. Genanvendelsesraten er i dag omkring 85%, og der arbejdes på at forbedre teknologierne til at genanvende endnu mere og i højere kvalitet.
Er solceller en miljøvenlig energikilde?
Ja, solceller er generelt en miljøvenlig energikilde. Selvom produktionen medfører en vis CO2-udledning, er den samlede CO2-udledning over solcellernes levetid markant lavere end for fossile brændstoffer. Ved at fokusere på bæredygtig produktion og genanvendelse kan solceller bidrage væsentligt til en grønnere energiforsyning.
Hvad er negative elpriser, og hvordan påvirker de solcelleejere?
Negative elpriser opstår, når der produceres mere strøm, end der er efterspørgsel efter, typisk i perioder med meget sol og vind. Solcelleejere kan i perioder med negative elpriser opleve at skulle betale for at levere deres overskydende strøm til elnettet. Dette kan i visse tilfælde gøre det relevant at slukke for solcelleanlægget.
Solceller er en vigtig teknologi i den grønne omstilling, og selvom der er miljømæssige aspekter at være opmærksom på, såsom brugen af tungmetaller og CO2-udledning fra produktionen, er fordelene ved solenergi betydelige. Med fortsat forskning og udvikling inden for bæredygtig produktion, genanvendelse og fleksible energisystemer, kan solceller spille en endnu større rolle i en fremtidig, bæredygtig energiforsyning.