Solceller eller växter? Vilka är bäst solfångare?

Artikeln har rubriken ”Gigantisk solcellspark i drift i Danmark”, och den berättar om den hittills största investeringen i Skandinavien i solceller. Utanför Kalundborg på norra Själland har man anlagt ett solcellsfält med knappt 250 000 solcellsmoduler. I artikeln finns ett foto på det 80 hektar stora solcellsfältet, placerat på vad som ser ut som en odlingsbar slätt. Det ligger gårdar till vänster och till höger, och all mark runtomkring verkar vara åker. Vi kan utgå från att det skulle kunna växa skog på marken.

Låt oss räkna och jämföra: 
Solcellerna ger enligt artikeln ett utbyte på 61 000 MWh (61 GWh) per år. Det ger en produktion på 762,5 MWh per hektar eller 76,25 kWh per kvadratmeter. Solinstrålningen i Skandinavien ligger på cirka 1000 kWh per kvadratmeter och år. Solcellsfältet kan alltså omvandla omkring 7,6 procent av det infallande solljuset.

Man ser ibland uppgifter om att solceller kan omvandla 15 eller 17 procent av solljuset till el. Det gäller när solljuset faller vinkelrätt mot solcellens yta. Men här handlar det om utbytet under hela året, där ljuset kommer i olika vinklar under året och dygnet (cellerna följer inte solen), och hela ytan är dessutom inte täckt av solceller; det är den aldrig. Det som är bra med ”fallet Kalundborg” är att vi har ett exempel på vad ett solcellsfält ger i praktiken.

Hur mycket omvandlad solenergi skulle vi kunna ta ut på samma yta med växlighet, som bioenergi?

Träden är ju ”levande solfångare”; bladen och vänder sig mot solen och omvandlar en del av solstrålningen till biomassa. Avkastningen kan variera, beroende på odlingssystem, men låt oss anta att marken är medelgod och att vi kan odla spannmål och skörda hela växten (kärna + halm) eller att vi kan odla ett snabbväxande trädslag som salix eller poppel. I praktisk odling kan man kanske få ut 10 ton torrsubstans per hektar och år. Den biomassan har ett energiinnehåll på cirka 50 MWh.

Vi ser att utbytet är bara en femtondel av vad solcellerna ger. Men när vi anlägger solcellsfältet har vi också förhindrat odling på marken. Vi bör alltså räkna av de 50 MWh som odlingen av biomassa skulle kunnat ge. Skillnaden blir då 14 gånger. Biomassan ger 0,5 procent och solcellerna 7 procent nettoutbyte av solenergi.
Man ser ofta mycket större redovisade skillnader i utbyte. Professor Björn Sandén från Chalmers höll ett föredrag om solenergi på Energikommissionens seminarium den 6 oktober i höstas. Han valde att jämföra hur stor yta som krävs för att driva 60 000 bilar. Han menade att man med 100 hektar takytor på Volvos fabriker på Torslanda skulle man kunna producera lika mycket drivmedel (solel till elbilar) som från 15 000 hektar med första generationens biodrivmedel, eller 10 000 hektar andra generationens biodrivmedel, vilket skulle kräva en yta motsvarande hela Hisingen. Hans yteffektivitet blev alltså 100 – 150 gånger sämre med bioenergi än med solel.

Bioenergimotståndaren Tim Searchinger, som arbetar på Princeton och World Resources Institute, uppger en skillnad på 55 – 70 gånger, en relation som nu dyker upp också i skrifter från miljörörelsen. Han uppger till och med att man i framtiden kommer att få en relation på 200 – 300 gånger, med utvecklad teknik.

Det senare är förstås omöjligt att nå, eftersom ett odlingssystem teoretisk kan komma upp i ett par procent, och solsystemen aldrig kan komma över 100 procent.

En grundläggande fråga är förstås var i användningskedjan man ska jämföra. Det beror bland annat på hur energin ska användas. Björn Sandén väljer att jämföra fordonsdrift. Man kan också jämföra med en total energimix som den nordiska, där både el och bränslen används för en rad olika ändamål. En viktig aspekt är också att bioenergialternativet ger ett lagringsbart bränsle. Lagret finns dessutom redan på växtplatsen och man kan välja skördetillfälle. Solelen måste användas direkt och det måste finnas balanserande energiproduktion när solen inte skiner.

En jämförelse av de två sätten att använda marken måste också ta upp en rad andra aspekter, med relevans för olika miljömål.

• Biodiversitet. Poppelskogen eller salixplantagen ger skydd för djurlivet, och poppelskogen är tillgänglig för rekreation.
• Solcellsfältet är en industriell struktur i landskapet och strider mot miljömålet ”ett rikt odlingslandskap”. Bioenergin innebär frodig växtlighet som dessutom förbättrar marktillståndet.
• Bioenergiproduktionen kan inordnas i det befintliga jord- och skogsbruket.

Om man enbart använder biologiskt improduktiva ytor som tak, väggar och hårdgjorda ytor (parkeringar mm), undviker man de här negativa effekterna av solcellsalternativet. Man kan också söka sig till impediment, alltså marker där man inte kan odla eller ha produktiv skog. I många länder finns det öknar där solcellerna kan få plats utan att tränga undan växtlighet och blockera odlingsmark.

Det finns plats både för solel och bioenergi i ett 100 procent förnybart, hållbart och klimatneutralt energisystem. Båda energislagen har för- och nackdelar.
Det som i slutändan bestämmer valet av teknik är ekonomin. Att anlägga solcellsparken i Kalundborg kostade mellan 620 och 930 miljoner svenska kronor, enligt Ny Teknik. El kan produceras från dag 1, när solen skiner. Att plantera ytan med poppel eller salix kostar säkert minde än en miljon, men man får vänta några år på att skörda energin. Om man odlar etanolvete kan man producera energi samma år.

/Kjell