Solenergi har potensiale til å bli den viktigste fornybare energikilden i framtiden globalt. Det finnes en rekke måter å utnytte solenergi på. I Norge er de viktigste metodene passiv utnyttelse av solvarme, aktiv utnyttelse av solvarme ved bruk av solfangere til oppvarming av bygg og tappevann og produksjon av elektrisitet ved hjelp av solceller.

Solinnstråling mot en horisontal flate i januar og juli [Kilde: Endre Barstad/Fornybar.no]

Ressursgrunnlag

Solinnstråling er en av de viktigste faktorene når potensialet for utnyttelse av solenergi skal vurderes. Det største potensialet har de mest solrike stedene i verden med en solinnstråling på opptil 2500 kWh/m2 år målt mot en horisontal flate. I Norge varierer innstrålingen fra ca 1000 kWh/m2 år i sør til ca 700 kWh/m2 år i nord.

En sammenligning av solinnstrålingen i Norge med Sverige, Danmark og sentrale deler av Tyskland, vist i figuren under, viser at ressursgrunnlaget i Sør-Norge er på samme nivå som disse landene. Dette viser at potensialet for utnyttelse av solenergi basert på ressurstilgang er tilnærmet like stort som i våre nærmeste naboland.

Solinnstråling mot en horisontal flate for 7 byer i Europa [Kilde: PVGIS]

Solinnstråling mot en horisontal flate for 7 byer i Europa [Kilde: PVGIS]

I hovedsak er det breddegrad som avgjør solinnstrålingens intensitet, men også andre faktorer som årstid, døgnvariasjoner og lokale værforhold (temperatur, vind, snø, skyer, etc) har betydning. I tillegg vil anleggsspesifikke faktorer, som helningsvinkel, himmelretning, og skjerming fra bygg, vegetasjon, fjell, type teknologi (solfanger eller solceller) påvirke hvor mye energi som produseres fra solenergianleggene.

Solinnstråling og forventet produsert energi avhengig av teknologi og helningsvinkel for 5 byer i Norge er vist i tabellen under. Tabellen viser produsert energi for to forskjellige helningsvinkler, tilnærmet optimal vinkel, ca 30 grader og vertikalstilte anlegg, 90 grader. Solenergianleggene er orientert mot sør. Tallene for solinnstråling er simulert ved hjelp av simuleringsverktøyet PVGIS [http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/index.htm]. Produsert energi for både solvarmeanlegg og solcelleanlegg er basert på tall hentet fra forskjellige solenergiaktører i Norge.

Solinnstråling og forventet produsert energi avhengig av teknologi og helningsvinkel for fem byer i Norge [Kilde: PVGIS og solenergibransjen i Norge].

Markedsområder

Markedet for solenergi i Europa har endret seg kraftig de siste årene; prisene er redusert og installasjonstakten har økt. Dette gjelder særlig for solstrøm men også for solvarme sees en lignende utvikling. Dette har ført til økende interesse for solenergi i Norge. Interessen skyldes ikke bare fallende kostnader, også faktorer som økt fokus på klima og miljø, skjerpede TEK-krav og et marked som etterspør miljøvennlige bygg bidrar.

De viktigste markedsområdene hvor solenergi utnyttes er:

  • Privatmarkedet – eneboliger og småhus
  • Næringssbygg - hoteller, kontorbygg, skoler, sykehus, etc
  • Frittstående anlegg – solparker med enten solceller eller solfangere

Det mest vanlige i Norge er solenergianlegg montert på eller integrert i tak og fasader. Solfangeranlegg har i hovedsak vært brukt i boligmarkedet, men antall anlegg for næringsbygg øker. Det er særlig for bygg med jevn bruk av varmt tappevann gjennom hele året, som boliger, sykehjem, sykehus, hoteller, etc. lønnsomheten er størst.

Solcellesystem (PV-system) har i mange år vært utbredt i hyttemarkedet, med opptil 100 000 små anlegg. De siste årene har imidlertid solcellesystem tilknyttet privatboliger og næringsbygg økt kraftig.

Det finnes kun ett frittstående anlegg, solfangeranlegg til Akershus Energi Varme på ca. 12 000 m2. Det har til nå vært hovedfokus på solenergianlegg på bygg i Europa, men frittstående anlegg øker. Særlig i områder med høy solinnstråling, hvor lønnsomheten er størst.

 

Solstrøm

Solceller er en elektronisk enhet laget av en eller flere halvledere som produserer strøm når de blir eksponert for solinnstråling. Det finnes flere typer solceller, hvor de mest vanlige er multikrystallinske silisiumsolceller.

Et PV-system består i hovedsak av solcellemoduler, vekselretter, styringssystem og annet elektrisk utstyr som kabler og sensorer. Størrelsen på PV-systemene varierer og kan deles inn i tre forskjellige typer:

  • Enebolig, ca. 5 - 10 kWp
  • Næringsbygg, ca. 50 - 500 kWp
  • Bakkemonterte anlegg > 500 kWp

Et solcelleanlegg produserer ca 700 - 950 kWh/kWp pr år, tilsvarende ca 140 - 150 kWh/m2 år i Sør-Norge og ca 90 – 110 kWh/m2 år i Nord-Norge. Utbytte avhenger bl. a. av virkningsgraden til solcellene, som ligger på ca 15 – 22 prosent.

Virkningsgraden til solceller er ikke bare avhengig av materialer og produksjonsmetode, utetemperaturen har betydning. Norge har et kaldt klima og dette er positivt for energiproduksjonen fra solcelleanlegg. Effektiviteten til solceller øker når omgivelsestemperaturen synker. Det kan gi relativt høy produksjon vår og høst når utetemperaturen er lav. Krystallinske silisiumsolceller har en temperaturkoeffisienten for levert effekt typisk på -0,4% per K. Dette betyr at dersom solcellenes overflatetemperaturen øker med 20 °C så vil produsert elektrisk effekt reduseres med rundt 8 %.

Det kreves relativt høye kapitalinvesteringer ved etablering av PV-systemer. PV-modulene utgjør hoveddelen av investeringene, med ca 30-40 %. De resterende kostnadene er fordelt på andre systemkomponenter, som vekselretter og styringssystem, og installasjonsarbeid. 

Solvarme

Solenergi brukt til oppvarmingsformål kan deles inn i passive og aktive løsninger. Passiv utnyttelse av solenergi betyr at solenergien utnyttes direkte til oppvarming, for eksempel gjennom glassfasader og drivhus. Denne formen for solenergi er den mest utnyttede i Norge og bidrar med ca 10-15 prosent av oppvarmingsbehovet i bygninger [Norsk Solenergiforening], men potensialet er mye større. Under norske klimatiske forhold kan rett arkitektonisk utforming, valg av bygningmaterialer og bygningenes orientering etc. gi et betydelig energibidrag fra solen og dermed redusere oppvarmingsbehovet.

I aktive solvarmeløsninger vil solinnstrålingen konverteres til varme i en solfanger før varmen brukes til oppvarming av bygg, tappevann og prosessvann til industrielt behov. De to førstnevnte er mest vanlig i Norge.

Et typisk solvarmesystem består av solfanger, varmelager, distribusjonssystem og styringssystem. I solfangeranlegg vil solinnstrålingen absorberes og konverteres til varme i solfangeren. Varmen overføres så til et varmeførende medium (væske eller luft) som sirkulerer gjennom solfangeren og videre til varmelagret. Varmen fra solvarmeanlegget fordeles derfra til et distribusjonsnett, dette kan være vannbåren gulvvarme, radiatorer, ventilasjonsluft, nærvarme eller fjernvarmeanlegg.

Typiske størrelser på solvarmeanleggene er:

  • Enebolig
    • Tappevannsanlegg, ca. 4 - 8 m2 solfangerareal, dekningsgrad ca. 40 – 60 % av årlig varmebehov
    • Kombianlegg (både tappevann og romoppvarming), ca 10 - 20 m2, dekningsgrad ca. 25 – 30 % av det årlig energibehov
  • Næringsbygg, > 50 m2
  • Frittstående, > 500 m2

Energiproduksjon varierer fra ca 400 - 500 kWh/m2 år i Sør-Norge til ca 250 – 350 kWh/m2 år i Nord-Norge.

 

Regelverk og incentivordninger

Det finnes ulike regelverk og støtteordninger for solenergianlegg i Norge.

Ordningene som forvaltes av NVE er plusskundeordningen, elsertifikater og opprinnelsesgarantier. Disse er kun knyttet til solcelleanlegg.

Enova tilbyr ulike støtteordninger for både solfangere og solceller. Nærmere info kan finnes på enova.no.

Kommunale regelverk og støtteordninger varierer fra kommune til kommune. Det finnes økonomiske støtteordninger i noen få kommuner. Det samme gjelder krav til søknad om fasadeendring ved installasjon av solfangere og solceller. Ta kontakt med den enkelte kommune for detaljer om støtteordninger og regelverk.