Följ oss i sociala medier

Bakgrund

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 produktionen av solcellsanläggningarna utsläpp av växthusgaser i de länder där de tillverkas.

Det är svårt att exakt beräkna såväl klimatnytta som klimatpåverkan från solceller, då det är många parametrar som spelar in. Svaret beror på var du drar systemgränsen. Baserat på en rad studier och egna beräkningar är vår bedömning att solceller leder till en nettoklimatnytta – det vill säga när de utsläpp som uppstår i produktionen dras från de utsläppsminskningar som uppstår när solcellerna används.

I det följande redovisas studier, antaganden och beräkningar som ligger till grund för denna bedömning. För att göra en ännu bättre analys av solcellernas klimatnytta bör Balance of System (BOS) utredas ytterligare, det vill säga klimataspekter på all kringutrustning utöver själva solcellsmodulerna.

Solelens klimatnytta

Minskade utsläpp genom ökad export

Sveriges elsystem är en integrerad del av det nordiska elsystemet, som i sin tur är integrerat med det nordeuropeiska elsystemet. I länderna kring Östersjön (Danmark, Polen, Tyskland, Litauen, Lettland, Estland och Finland) och Norge var andelen fossilbaserad kraftproduktionen 44 procent under 2019. 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 10–25 TWh per år. Forskningsprojektet NEPP (North European Energy Perspectives Project) 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 cirka 5–13 miljoner ton/år. Det motsvarar cirka 600 000 ton per TWh (eller 600 gram CO₂ekv/kWh). 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.

Resultaten från NEPP ligger i linje med en svensk studie (2017) 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.

I båda rapporterna konstateras att den specifika utsläppsminskningen per kWh vid svensk elexport minskar på sikt, då 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.

Minskade utsläpp genom elektrifiering

Sveriges elanvändning väntas öka mycket kraftigt de kommande åren till följd av elektrifiering av samhället. 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 transportsektorn och i industrin.

Hur mycket utsläppen minskar vid elektrifiering varierar beroende på vilken typ av verksamhet som elektrifieras. Nedan ges två beräkningsexempel.

  • LKAB presenterade i november 2020 planer på att ställa om sin produktion från järnmalmspellets till koldioxidfri järnsvamp, där förädlingen baseras på vätgas. Detta beräknas kräva 55 TWh el och minska koldioxidutsläppen med 35 miljoner ton (huvudsakligen hos globala kunder). Detta motsvarar en utsläppsminskning på cirka 640 000 ton CO₂ekv/TWh.
  • Sveriges personbilar och lätta lastbilar släppte tillsammans ut 11,6 miljoner ton år 2019. Om alla dessa fordon skulle gå över till eldrift krävs drygt 13 TWh el. Det motsvarar en utsläppsminskning på cirka 850 000 ton CO₂ekv/TWh.

Som framgår av dessa två exempel är klimatnyttan vid elektrifiering i samma storleksordning som vid elexport, eller något högre.

Solelens klimatavtryck

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 produktionsanläggningar för solceller i dag drivs av naturgas 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 energikälla. I en vetenskaplig artikel som publicerats i Nature (2016) görs en omfattande genomgång av utvecklingen gällande energianvändning och utsläpp av växthusgaser från solceller under perioden 1975–2015. Enligt studien uppskattas de genomsnittliga utsläppen för solel i världen år 2015 till 20–25 gram
CO₂ekv/kWh. Den lägre nivån avser polykristallina solceller och den högre nivån avser monokristallina solceller, och uppskattningen baseras på en solinstrålning på 1 700 kWh/ och år samt på att tillverkningen i huvudsak sker i Kina.

I studien konstateras också en tydlig trend med snabbt minskande utsläpp för solceller. För varje fördubbling av den globala installerade kapaciteten minskar utsläppen med 17 och 24 procent för poly- respektive monokristallina solceller. Denna trend extrapoleras i studien för att författarna ska kunna göra en bedömning av utsläppen vid en installerad kapacitet på 700 respektive 1 600 GW, enligt dåvarande prognoser för solcellsutbyggnaden. För den lägre nivån (700 GW), som är i nivå med den installerade kapaciteten 2020, blir utsläppet 11 gram CO₂ekv/kWh för monokristallina solceller och 14 gram CO₂ekv/kWh för polykristallina – här har alltså monokristallina solceller ett lägre utsläpp än polykristallina. För den högre nivån (1 600 GW) är värdena 8 respektive 12 gram CO₂ekv/kWh.

De specifika utsläppen i Nature-studien baseras på en solinstrålning på 1 700 kWh/ och år. I Sverige är solinstrålningen något lägre (cirka 1 200 kWh/
och år). En omräkning av utsläppen för 2015 ger ett spann på 28–35 gram CO₂ekv/kWh för solel som installeras i Sverige. Detta är i nivå med exempelvis Vattenfalls livscykelanalys (2018) som anger cirka 28 gram CO₂ekv/kWh. Den extrapolerade trenden till nuvarande globala kapacitet ger för svenska förhållanden ett utsläpp på 16 och 20 gram CO₂/kWh för mono- respektive polykristallina solceller.

Eftersom priset på monokristallina solceller – med högre effekt per panel och lägre utsläpp – sjunkit snabbt, är det i dag huvudsakligen sådana som säljs i Sverige.

I tabellen nedan sammanfattas utsläpp enligt Nature-studien och omräknade värden vid installation i Sverige.

LCA-utsläpp i gram CO₂ekv/kWh Polykristallina Monokristallina
Uppskattade utsläpp 2015

20

25

Uppskattade utsläpp 2015, omräknat till solinstrålning i Sverige

28

35

Beräknade utsläpp vid dagens installerade kapacitet

11

14

Beräknade utsläpp vid dagens installerade kapacitet, omräknat till solinstrålning i Sverige

20

16

Mycket låga utsläpp från svenska tunnfilmssolceller

Tillverkning av kiselbaserade mono- och polykristallina solceller i Sverige är i dag mycket begränsad. Svenska 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.

Midsummer har låtit göra en livscykelanalys för sina CIGS-paneler. Enligt denna är utsläppet, vid installation i Stockholm, 6,2 gram CO₂ekv/kWh.

Slutsatser

 

 

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, 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 nettoklimatnyttan är positiv; när de utsläpp som uppstår i produktionen dras från de utsläppsminskningar som uppstår när solcellerna används är svaret positivt.

Källor

 

 

  1. Agora Energiewende. The European Power Sector in 2019. (2020).
  2. Energifakta Norge. (2019).
  3. NEPP. Energisystemet i en ny tid. (2019).
  4. Den fossila elproduktion som trängs undan utgörs huvudsakligen kolkraft, med utsläpp omkring 700–1000 gram CO₂ekv/kWh, och gaskraft med utsläpp på omkring 500 gram CO₂ekv/kWh enligt IPCC (Climate change 2014 mitigation of climate change – Working group III contribution to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, s.539)
  5. Energiforsk. Utbyggnad av solel i Sverige. Rapport 2017:376. (2017).
  6. I beräkningen ingår endast direkta utsläpp av CO₂ vid förbränning i
    fossilbränsleeldade anläggningar, dvs inte uppströmsutsläpp eller övriga växthusgasutsläpp.
  7. LKAB. Frågor och svar om vår nya strategi. (2020).
  8. Naturvårdsverket. Utsläpp av växthusgaser från inrikes transporter. (2020).
  9. Enligt Trafikanalys fanns 2019 4,9 personbilar (varav 97 000 elbilar och laddhybrider) och 585 000 lätta lastbilar i trafik, med en medelkörsträcka på 1 171 respektive 1 371 mil. Elanvändningen baseras på ett antagande om 2 kWh/mil för personbilar och 3 kWh/mil för lätta lastbilar.
  10. Utsläppen från transporterna minskar successivt även utan elektrifiering, genom minskad bränsleförbrukning och ökad användning av förnybara drivmedel.
  11. Louwen, A. et al. Re-assessment of net energy production and greenhouse gas emissions avoidance after 40 years of photovoltaics development. Nat. Commun. 7, 13728 doi: 10.1038/ncomms13728. (2016).
  12. Enligt Our World in Data var den installerade kapaciteten 586 GW år 2019 och ökningen har de senaste åren varit cirka 100 GW per år.
  13. Gäller för modul vänd mot syd, i 30 graders lutning, i Stockholmsregionen.
  14. Vattenfall. Life Cycle Assessment for Vattenfall’s electricity generation. (2018)
  15. Miljögiraff. Life Cycle Assessment of CIGS thin film solar panels produced by Midsummer AB. (2020).