ENERGIEFFEKTIVITET OCH KOSTNADER FÖR OLIKA SLAGS ENERGIPRODUKTION Forts...

Publicerad 15.05.2013 kl. 10:25
ENERGIEFFEKTIVITET OCH KOSTNADER FÖR OLIKA SLAGS ENERGIPRODUKTION forts.

Så var det dags för en betraktelse över kostnaderna för solenergi.

Solenergi kan utnyttjas på flera sätt:
1. Passiv soluppvärmning av byggnader
2. Vatten uppvärmt med solfångare
3. Produktion av elektricitet med solpaneler
4. Koncentrerad termisk solel-produktion

Med passiv soluppvärming avser man absorbtion av solvärme i en byggnad via element i dess konstruktion.

Speciellt vintertid när solståndet är lågt, strålar solen in genom stora, isolerade glasfönster. Värmen absorberas och konverteras till värme genom alla fasta objekt  inklusive en ackumulerande massa som lagrar värme för kommande behov. Den värmeackumulerande massan avger infrarött ljus som inte passerar genom glas utan absorberas av ytor i rummet på ett liknande sätt som växthus fungerar.
Kombinerat med hög isoleringsgrad och låg luftinfiltration, är soluppvärmning en vital komponent i sk. passivhus design som strävar till att ha ett värmebehov på mindre än 2 watt/m2 (15 kWh/m2 per år) eller ett toppbehov på < 10 W/m2. Ett passivhus av denna typ, med en yta på 200 m2 skulle kunna värmas med mindre än 3000 kWh/a el och en kostnad på 450 USD om elens pris låg på 15 cent/kWh. Om man därtill skulle koppla till en värmepump i stället för direkt motståndsuppvärmning skulle kostnaden sjunka med  2/3.

Upphettning av vatten med solfångare sänker fossila CO2 utsläpp

I USA och den övriga världen används naturgas eller elekticitet för att värma hushållsvatten. En typisk varmvattenberedare drar ca. 4 500 W(e). Om electriciteten produceras vid ett kraftverk med den typiska 33 % el/värme konversionen, skulle det krävas 13 500 W(t) värmeflöde från förbränning av naturgas. Vatten uppvärmt direkt med naturgas kräver endast 4 500 W(t) plus eventuella värmeförluster. Det sistnämnda sätte spar alltså kostnader för husägaren och sänker CO2 utsläppen.
Globalt leder Kina ligan för solfångare för vattenupphettning med över 100 GW(t) installerat år 2009.

Solceller omvandlar solljus direkt till elektricitet

Generatorer drivna med värmeenergi använder en värmealstarnde motor för att extrahera kinetisk energi ur värme som flödar från varmt till kallt. Solpaneler fungerar annorlunda. PV celler omvandlar fotoner direkt till elektricitet med en effektivitet uppemot 10 %.
Vid ekvatorn motsvarar den infallande solenergin mitt på dagen 1000 W/m2. Vid ungefär 45 breddgraden skulle ett PV kraftverk generera ungefär 5 W/m2 med hänsyn tagen till natt då ingen sol lyser, moln och konversionseffektivitet. I sydvästra USA säger Hargraves att denna produktivitete kunde höjas till 10 %. En solpanelfarm med en medel kapacitet på 1 GW skulle kräva 100 000 000 m2 landyta, alltså närmare 100 km2. En slutsats av detta är att det inte ur miljösynpunkt är  möjligt att etablera fristående solktaftverk i stor skala utan att allvarligt påverka biodiversiteten på jordklotet. För att överhuvudtaget kunna använda solkraftverk med dagens tekniska nivå är en integrering av solpaneler i befintliga konstruktioner förmodligen den enda vägen att gå.
Andra sätt att utnyttja solenergin är att koncentrera solljuset i en parabolisk reflektor som är kopplad till oljefyllda rör som upphettas och producerar ånga som driver en ångturbin som i sin tur producerar el via en generator. Denna process är i princip identisk med ett kol- eller naturgas kraftverk. Genom att åstadkomma höga temperaturer kan man uppnå konversionseffektiviteter uppemot 41 %. Denna typs solkraftverk kräver kyltorn för att avge överskottsvärme och detta utgör ett problem då vatten oftast är en bristvara i områden som bäst vore lämpade för solkraftverk.

En lösning kunde vara att  magasinera värme i smält salt lösning i enlighet med vad man gör i kraftverket i Andasol. Här magasineras 1 GWh(t) i 30 000 t smält salt (60 % NaNO3 och 40 % KNO3) som kan ge och ta emot värme med en effekt på 100 MW(t). Detta är vad som också föreslås när det gäller smält salt thorium reaktorer eller LFTR.

Elekticitet producerad billigare än med solpaneler måste vara   < 24 cent/kWh

Kina har blivit lågprisproducenten för solpaneler och priset för solpaneler förväntas sjunka till 1 USD/watt, men det priset är endast kostnaden för panelen och inte för hela kraftverket. I solkraftverksskala finns det ett antal andra kosnadselement än panelerna t ex väderresistenta ramar och stöd för panelerna, motorer för att rikta panelerna optimalt mot solen, DC/AC invertrar, kontroll och moniterings system och kablar.
Det kan vara svårt att bestämma de verkliga kostnaderna från information från publika medier. Ofta är informationen konfifentiell.  Hargraves ger fyra exempel baserade på publicerade totalkostnader och kapacitet.

Solpanelernas pris var ca 1.75 USD/W vid AllEarth Renewables solfarm utanför Burlington VT i USA, vilket utgjorde ca. 35 % av byggkostnaden. Denna 2130 kW sol farm kostade 12 miljoner USD, eller 5.63 USD/W investeringskapital. Även om solcellerna hade varit gratis, skulle denna solfarm ändå ha kostat 4 USD/W. Den uppmätta kapacitetsfaktorn under 7 månader var 18 %. Denna solfarm i Vermont säljer el till det lokala elbolaget för 30 cent/kWh , en tariff som man bolaget ålagts att betala solfarmen.

År 2009 annonserade det spanska bolaget Albiasa en investering på 1 miljard USD för en 200 MW solljus koncentrerande solenergi projekt som skulle lokaliseras till det soliga Kingman i Arizona, vilket antydde em kostnade på 5 USD/W. Projektet lades ner 2011. Sedan övergick man till att bygga en 50 MW solfarm i Caceres i Spanien med ett kontrakterat energipris på 27 euro cent/kWh, eller ca. 35 US cent/kWh.

I Phoenix Arizona bygger företaget Abengoa ett 280 MW solvärmeverk till en kostnad   på 1.6 miljarder USD eller 5.71 USD/W.

Slutligen, likaså i USA, bygger företaget Brightsource en ljuskoncentrerande solfarm på ett  ca 1800 ha stort område i Mojave öknen i Kalifornien. Rörliga speglar riktar solljuset mot ett 160 m torn för att samla upp värmeenergin. Kostnaden för denna härlighet uppges vara 2.2 miljarder USD för 370 MW, eller 5.60 USD/W.

EIA uppskattar kostnaderns för solel eller solvärme till ca. 4.7 USD/W, vilket jämfört med de ovan givna exemplen, gör att en relevant investeringsxkostnad för solenergi är kring 5 USD/W. Effektiviteten för solenergi varierar med breddgraden och vädret. Här modelleras en nivå på 20 % kapacitetsfaktor. Återbetalningen på investerat kapital sker när solen lyser och energi levereras så med en 20 % kapacitetsfaktor och 8 % kapitalkostnad och 40 års livstid (standard antagande) erhålles följande kosnadsmodell:

Återbetalning av investerat kapital 22.5 c/kWh
Bränsle 0.0
Driftskostnad 1.0 c/kWh
Totalt 23.5 c/kWh

Alltså måste el  producerad med alternativ till solenergi vara billigare än 24 c/kWh.
Kommentarer (0)
Spamfilter
Skriv siffran 4 med bokstäver?