mandag 14. november 2011

En Moores lov for solenergi?

Kostnad pr kWh solenergi
Det er mer enn nok energi i solstrålene som treffer jorden til å løse alle våre energibehov. I følge en blogg i Scientific American er det ufattelig mye energi som treffer jorden;

"In 88 minutes, the sun provides 470 exajoules of energy, as much energy as humanity consumes in a year. In 112 hours – less than five days – it provides 36 zettajoules of energy – as much energy as is contained in all proven reserves of oil, coal, and natural gas on this planet. If humanity could capture one tenth of one percent of the solar energy striking the earth – one part in one thousand – we would have access to six times as much energy as we consume in all forms today, with almost no greenhouse gas emissions."

Problemet er ikke at denne fornybare energien ikke finnes, det finnes i helt ekstreme mengder. Problemet er at prisen er for høy sammenlignet med kull og olje. Men er det slik at prisen er i ferd med å falle og på et tidspunkt bli like billig som annen elektrisitet:? Hva slags kurve er det egentlig dette prisfallet følger, og hvor lang tid vil det ta før solenergi er konkurransedyktig uten subsidier?

Jeg har ved et par anledninger blogget om den fantastiske effekten av "Moores lov" - den som gjør at ytelsen øker og prisene faller på datakraft, som igjen gjør at vi får bedre og billigere PCer og smarttelefoner. Moores lov sier at prosessorhastigheten fordobler seg hver 18 måned, noe som gjør at ytelsen forbedres med en faktor på 1000 i løpet av omtrent 15 år. Hvis ytelsen til  solceller i et solcellepanel har samme type eksponentiell vekst som antall transistorer pakket sammen i en mikroprosessor vil det jo bare være et tidsspørsmål før solenergi er billigst.

Finnes det så en variant av Moores lov for solceller? Ja, i følge Scientific Americans gjesteblogger Rameez Naam så er det slik. Riktignok ikke med en 60 prosent ytelsesforbedring i året, men en 7 prosent årlig forbedring. Det er ikke så galt det heller. Og det vil forandre energimarkedet om noen år:

"The cost of solar, in the average location in the U.S., will cross the current average retail electricity price of 12 cents per kilowatt hour in around 2020, or 9 years from now. In fact, given that retail electricity prices are currently rising by a few percent per year, prices will probably cross earlier, around 2018 for the country as a whole, and as early as 2015 for the sunniest parts of America. 10 years later, in 2030, solar electricity is likely to cost half what coal electricity does today. Solar capacity is being built out at an exponential pace already. When the prices become so much more favorable than those of alternate energy sources, that pace will only accelerate."

Nå er det noen forutsetninger som må oppfylles for at dette skal slå til. Det må for eksempel være slik at man ikke treffer en naturlig grense som setter en stopper for ytelsesforbedringen. Og så er det slik at solenergi består av en verdikjede med flere ledd, ikke bare produksjon av solceller. Det må skje kostnadsreduksjoner i alle ledd hvis prisen skal kunne konkurrere med kull. Nå har det vært slik det siste halvåret at prisen på både solceller og andre komponenter i denne verdikjeden har stupt, slik at vi sannsynligvis ligger god foran kurven for prisfall, etter å ha ligget etter i hele første del av 2000-tallet. Det betyr at tidspunktet solenergi uten subsidier kan konkurrere med kull i de mest solrike delene av verden ikke er så langt unna.

8 kommentarer :

  1. Hmmmmmm.....
    Her skal du få et regnestykke. Vi forbruker 80mill. fat olje per dag. Vi kunne tatt med kull også, men jeg har ingen tall her.
    Regn ut hvor mye energi dette er(max 20% virkningsgrad) og finn ut hvor stort solcellepanelet bør være.
    Når burde vi ha begynt å bygge dette sa du? For å imøtegå "peak oil"? Ved kristi fødsel?
    www.energikrise.no

    SvarSlett
  2. Dessverre så er det jo slik at det kan være mange (minst 3) årsaker til at at prisene faller. De KAN falle fordi produksjonskosten faller. Det er åpenbart ikke det som er hovedårsaken nå, selv om det kanskje kan være medvirkende. De KAN falle fordi etterspørselen har skutt i taket med derav følgende høy og effektiv produksjon og fortsatt lønnsomhet inntil tilbudet blir større enn etterspørselen. Det er åpenbart heller ikke det som har skjedd her. Og de KAN falle fordi markedet er mettet. Fordi etterspørselen rett og slett ikke er der. Fordi solceller er så ineffektive, plasskrevende og dyre å produsere at markedet ikke ser og neppe noengang vil se dem som et reelt alterativ, annet enn i hytteveggene. Dessverre er det DET som er tilfellet her.

    Å dekke en promille av jordas overflate høres fint og lite ut (pga jordrotasjon og vær måtte vi nok dekke adskillig mer, men la oss for moro skyld beholde tallet en promille). Har fantastene forsøkt å regne på hvor mye det er? Skal vi holde oss til kun landareal, så må vi dekke godt over halve Norge tett i tett med solcellepaneler for å oppnå en promille. Hvor mye ville det koste, hvem skal bære (land-)kosten, og ikke minst: Hvor stor del av resten av planeten må vi mine for å produsere nok silisium?

    SvarSlett
  3. @Anonym: Det er nettopp de begrensningene du tar opp som gjør det interessant å se hva en eksponentiell fremskriving vil føre til i løpet av en lengre periode.

    Når det gjelder datamaskiner har vi i dag mer prosessorkapasitet i en smarttelefon i lommen enn en beist på flere tonn på et datarom hadde på 70-tallet. På toppen av dette kommer naturligvis innovasjon innenfor software og tjeneste som gjør at vi kan bruke dem til veldig mye mer.

    Jeg vet ikke om solenergi vil kunne følge en tilsvarende, men litt langsommere utviklingsbane i forhold til ytelse, størrelse og pris, eller om det er en naturlig begrensning et sted. Men jeg synes det er svært interessant når noen skriver om hvor langt vi kan komme og hvor raskt.

    SvarSlett
  4. Kjære Paul Chaffey, du misforstod nok de kommentarene ovenfor. Problemstillingen er ikke at solenergien som treffer jorden ikke er stor nok, eller at det i teorien kan lages billige paneler. Problemet er at solenergien er såpass lite konsentrert at man i praksis må dekke enorme landarealer med paneler for å fange solenergien. Kurven du snakkr om gjelder bare prisen på paneler - arealet som må dekkes av paneler vil *ikke* reduseres eksponentielt!! (med mindre solen øker temperaturen noe voldsomt fremover)

    SvarSlett
  5. Unnskyld, har ikke greie på solenergi eller solpaneler, men kan det tenkes at panelene utvikles videre til å kunne fange mer av den varmen de tross alt mottar per kvadrat? Eller skal vi "gå i lås" allerede nå?

    SvarSlett
  6. @Torger: Nettopp. Det er jo selve spørsmålet. Dessuten er det jo slik at det i en del land som har valgt å subsidiere solenergi er sterk vekst. Det burde jo tilsi at veksten kan forsette uten subsidier når prisene synker.

    SvarSlett
  7. Jo, solenergi er flott det, men det byr vel også på konsekvenser når og hvis det kommer til anvendelse i stor skala.

    La meg ta ett eksempel: La oss si vi la en del store solcellearealer over Oslo/Akershus for å høste nok energi til å dekke hele eller deler Norges elektrisitetsbehov.

    Det ble fort litt trist i Oslo sentrum og omlandet når det grønne gresset bare får en svak anelse av grønnfarge under panelene. Hva med livet i Frognerparken? Blir det noe badeliv igjen ved fjorden?

    La oss legge det utenfor Oslo, sa du? Blir det bedre om anleggene legges på flatbygdene på Hedemarken, da?

    Hva blir konsekvensene for flora og fauna når solanleggene blir store og sollyset helt eller delvis forsvinner? Noen som har gjort konsekvensanalyser?

    SvarSlett
  8. Det er mange i Norge som undervurderer potensialet til solenergi. Her kommer litt saksopplysninger.

    For det første er det en eksponentiell vekst i bransjen. Fra 2009 til 2010 var økningen i installert effekt ca 130 %. I kriseåret 2011 regner man med en moderat vekst på ca 20 til 30 %. De som kjenner litt til eksponensielle sammenhenger skjønne sikkert at bransjen kan vokse seg stor på kort tid.

    Når det gjelder arealbruk, så er det verdt å nevne at de fleste anleggene bygges på tak. Her er de ikke i konflikt med andre interesser. De store anleggene i MW-størrelse bygges for det meste på forurenset jord, i gamle åpne gruver eller i ørkner. De kommer heller ikke i konflikt med andre interesser.

    Til slutt kan jeg nevne at mye av kostnadsreduksjonen er en konsekvens av økt virkningsgrad på solcellene, og det er fortsatt mulig å hente ut mer. Dessuten er bransjen ny og man regner med at det er mulig å redusere systemprisene med ca 20%, bare ved å effektivisere bransjen.

    Solkraft er nok kommet for å bli, selv om vi i Norge ikke helt har fått det med oss enda..

    SvarSlett