Vi får ofta frågan huruvida man gör klimatnytta om man installerar solceller i Sverige.
En ökad elproduktion från solceller i Sverige minskar utsläppen av växthusgaser dels genom att tränga undan fossilbaserad kraftproduktion i våra grannländer, dels genom att bidra till elektrifieringen av samhället där fossila bränslen och råvaror i transportsektorn och industrin ersätts av utsläppsfri el.
Samtidigt medför tillverkningen av solceller och andra systemkomponeter utsläpp av växthusgaser i de länder där de tillverkas.
Det är svårt att exakt beräkna klimatnytta och klimatpåverkan från solceller, eftersom många parametrar spelar in. Svaret beror på var du drar systemgränsen. Baserat på en rad studier och beräkningar är vår bedömning att solceller leder till en nettoklimatnytta. Det innebär att när de utsläpp som uppstår i produktionen dras från de utsläppsminskningar som uppstår när solcellerna används, erhåller sig ett positivt tal. Utsläppsminskningarna är större än utsläppen.
I det följande kapitlet redovisas studier, antaganden och beräkningar som ligger till grund för denna bedömning. För att göra en ännu bättre analys av solcellssystems klimatnytta bör Balance of System (BOS) utredas ytterligare, det vill säga klimataspekter på all kringutrustning utöver själva solcellsmodulerna.
Sveriges elsystem är en integrerad del av det nordiska elsystemet, som i sin tur är integrerat med det nordeuropeiska. I länderna kring Östersjön (Danmark, Polen, Tyskland, Litauen, Lettland, Estland och Finland) och Norge var andelen fossilbaserad kraftproduktionen cirka 40 procent under 2022. När ny elproduktion med låga rörliga kostnader – såsom solel – tillkommer i elsystemet trängs i första hand fossil elproduktion, med högre rörliga kostnader, undan i det sammankopplade elsystemet.
Sverige har sedan 2011 haft en ökande nettoexport av el i storleksordningen 10–30 TWh per år. Forskningsprojektet NEPP (North European Energy Perspectives Project, 2019) studerar utvecklingen av energisystemen i Sverige, Norden och Europa och har genom modellberäkningar visat hur Sveriges elexport bidrar till utsläppsminskningar i det nordeuropeiska elsystemet. Modellresultaten visar att svensk elexport till 70–80 procent ersätter elproduktion i fossilbränslebaserade kraftverk. Under 2012–2016, när Sveriges nettoexport uppgick till cirka 10–20 TWh/år, beräknas utsläppen av växthusgaser ha minskat med 5–13 miljoner ton/år. Det motsvarar cirka 600 000 ton per TWh (eller 600 gram CO₂ekv/kWh) [källa]. I studien noteras att ”inget tyder heller på att storleken på denna minskning har ändrats efter 2016”. Modellen inkluderar även de utsläpp som Sveriges egen elproduktion ger upphov till, vilket uppskattats till cirka 15 gram CO₂ekv/kWh ur ett livscykelperspektiv.
Ser vi specifikt till solelsproduktion kan vi konstatera att resultaten från NEPP ligger i linje med en svensk studie (2017) [källa] där systemeffekter av en kraftig utbyggnad av solel i Sverige analyseras. Enligt studiens modellberäkningar leder en ökad solelproduktion till ökad svensk elexport och en minskad fossil elproduktion i Tyskland, Polen och Baltikum. Vid en utbyggnad av 10 TWh solel i Sverige till 2030 beräknas koldioxidutsläppen minska med 600 gram CO₂ekv/kWh, det vill säga samma nivå som i NEPP-studien. Den specifika utsläppsminskningen blir enligt modellen något högre vid en utbyggnad på 5 TWh och något lägre vid en utbyggnad på 15 TWh.
Minskningen av koldioxidutsläpp till följd av elexport är emellertid inte konstant; den varierar med elproduktionens sammansättning, säsongsvariationer, geopolitiska svängningar och förändringar i överföringskapacitet. I båda rapporterna konstateras att den specifika utsläppsminskningen per kWh vid svensk elexport minskar på sikt, eftersom det nordeuropeiska elsystemet får en allt högre andel förnybar elproduktion. För Sveriges del passar det väl ihop med den pågående elektrifieringen som innebär att den el som produceras i Sverige i allt större utsträckning behöver användas för att ersätta fossila bränslen och råvaror inom landet.
Slutligen ger Profus rapport (2023) om klimatpåverkan från elproduktion och konsumtion [källa] insikter i klimatnyttan av de energikällor som tillskott av olika kraftslag "tränger undan" från systemet, under år 2022. Profilen anpassad för solceller visar att värdet är 540 gram CO₂ekv/kWh under 2022 om solcellssystemen installeras i elprisområde SE4, vilket överensstämmer med de två tidigare nämnda studierna. Å andra sidan är det motsvarande värdet 400 gram CO₂ekv/kWh om de installeras i elprisområde SE3, och endast 10 gram CO₂ekv/kWh om de installeras i elprisområde SE1 eller SE2. Det finns således betydande variation i klimatnyttan av att tillföra mer solel i det nordeuropeiska systemet, beroende på vilket elprisområde solcellerna installeras i, med hänsyn till faktorer som överföringsbegränsningar inom och mellan länderna i Nordeuropa.
Sveriges elanvändning väntas öka mycket kraftigt de kommande åren till följd av elektrifiering av samhället. Den mydighetsgemensamma bedömningen av Energimyndigheten och Svenska kraftnät visar på ett spann för elbehovet på 210–370 TWh fram till 2045 [källa], att jämföra med de 137 TWh som förbrukades i Sverige under 2022 [källa]. När elektrifieringen går hand i hand med ökad produktion av utsläppsfri el skapas klimatnytta genom att elen används för att ersätta fossila bränslen och råvaror i framför allt transportsektorn och i industrin.
Hur mycket utsläppen minskar vid elektrifiering varierar beroende på vilken typ av verksamhet som elektrifieras. Nedan ges två beräkningsexempel.
Som framgår av dessa två exempel är klimatnyttan vid elektrifiering i samma storleksordning som vid elexport, eller något högre.
Vid produktion av solceller uppstår utsläpp av växthusgaser, huvudsakligen från den el som används i tillverkningen. Majoriteten av alla solcellsmoduler tillverkas i Kina, där kol utgör en stor andel av landets elproduktion. I livscykelanalyser som beskriver solcellers klimatavtryck utgör därför användningen av kolkraft en stor del av det totala klimatavtrycket, även om många moderna solcellsfabriker i dag drivs av naturgas, eller köper ursprungsmärkt el, och har egna solceller installerade på taken.
Det finns en lång rad livscykelanalyser för solel och ett stort spann i resultaten som beror på antaganden om materialåtgång, energianvändning och energikällor. Fraunhofer ISE har beräknat livscykelutstläpp av växthusgaser från solcellsmoduler tillverkade i Europa respektive i Kina i en vetenskaplig artikel publicerad 2021 [källa]. Enligt studien uppskattas de genomsnittliga utsläppen för solcellsmoduler till 13–30 gram CO₂ekv/kWh, beroende på var i världen de är tillverkade och var de därefter installeras. Resultaten visar lägre klimatpåverkan för glas-glas-moduler än för glas-folie-moduler och en generellt lägre påverkan för tillverkning i EU jämfört med Kina. Studien fokuserar på solceller av monokristallint kisel vilket är den typ av solcellsmodul som huvudsakligen säljs i Sverige.
Studien identifierar faktorer som moduleffektivitet, energianvändning till tillverkning, kiselanvändning och elmix i tillverkningslandet som betydande faktorer för framtida minskningar av klimat- och miljöpåverkan. Den betonar även vikten av aktuella referensdata och korrekt modulering av elmixer för att utföra representativa livscykelanalyser för solcellsmoduler, vilka ofta är anledning till spridning av inaktuella och inkorrekta antaganden om solcellers klimatpåverkan.
De specifika utsläppen i Fraunhofer ISE - studien baseras på en genomsnittlig europeisk solinstrålning på 1 391 kWh/m² och år. I Sverige är solinstrålningen något lägre. Med antagandet om att en solcellsmodul som installerats i Sverige i genomsitt producerar 900 kWh/kW och år och har en livslängd på 30 år har solceller som installeras i Sverige ett klimatavtryck på omkring 30 gram CO₂ekv/kWh om all hårdvara tillverkats i Kina och omkring 16 gram CO₂ekv/kWh om all hårdvara tillverkats i Europa.
Utöver själva solcellsmodulerna sker även utsläpp vid produktion av övrigt material (på engelska; Balance of System, BOS), som kablar, infästningsmaterial och växelriktare. IEA-PVPS har i en studie beräknat dessa utsläpp för en liten solcellsanläggning på 3 kW som producerar 975 kWh/kW [källa]. Utsläppen från växelriktaren uppskattas till cirka 9 gram CO₂ekv/kWh och utsläppen från resterande material beräknas till omkring 4 gram CO₂ekv/kWh. Om man utgår från att en genomsnittlig anläggning i Sverige producerar 900 kWh/kW så blir utsläppen 5–10 procent högre. Samtidigt kan man anta att utsläppen från växelriktare i Sverige är betydligt lägre än i studien eftersom växelriktarens utsläpp inte ökar linjärt med storleken på anläggningen och den genomsnittliga storleken på en solcellsanläggning i Sverige är över 10 kW. Utsläppen från övrigt material (BOS) kan, utifrån denna studie, uppskattas till någonstans i spannet 5–15 CO₂ekv/kWh.
Tillverkning av kiselbaserade mono- och polykristallina solceller i Sverige är i dag mycket begränsad. Svensk Solenergis medlemsföretag Midsummer har dock en växande tillverkning av tunnfilmspaneler (CIGS) och byggnadsintegrerade solceller. Den lägre material- och energiåtgången, i kombination med Sveriges i stort sett utsläppsfria el, gör att klimatavtrycket för dessa är ännu mindre än för kiselbaserade solceller som tillverkas i andra länder [källa].
När svensk utsläppsfri elproduktion ökar trängs fossilbaserad elproduktion undan i det nordeuropeiska elsystemet. Den exakta nivån på de resulterande utsläppsminskningarna beror på vilken typ av elproduktion som trängs ut under enskilda timmar, var solcellerna installeras, begränsningar i överföringskapaciteten och hur snabbt den förnybara elproduktionen ökar i länder som fortfarande har en hög andel fossil elproduktion.
På sikt kommer svensk elproduktion i allt större utsträckning behövas för att möta en ökande elektrifiering inom landet. Klimatnyttan av ny elproduktion beror då på vilken typ av verksamhet som elektrifieras. Våra beräkningsexempel indikerar att nivån är i samma storleksordning, eller möjligen något högre, än vid elexport.
Även klimatpåverkan vid produktion av solceller är svår att bestämma med exakthet.
Med de osäkerheter som föreligger både vid beräkning av klimatnytta och klimatpåverkan, är vår slutsats att klimatnyttan generellt är god; när de utsläpp som uppstår i produktionen dras från de utsläppsminskningar som uppstår när solcellerna används är resultatet positivt. Utsläppsminskningarna är generellt, enligt data presenterad ovan, i storleksordningen tio gånger högre än de genererade utsläppen.