fredag 4 mars 2011

Ouarzazate, Solens stad


I Marockos öken byggs världens största solpark. Solen ska inte bara driva en hel stad och stor del av landet. Man räknar med att exportera solenergi från Sahara även till Europa.

Läs mer i Tidningen Farm, nummer 5 2011, i min artikel Solens stad om Ouarzazate och genombrotten inom solenergin.

Den torra hettan börjar bli olidlig, uppåt trettio grader på morgonen i januari. Ljuset blir allt mer vitt, och jag kisar fram under hatten. Framför mig, ingenting. Stenöknen fortsätter på slätten så långt ögat kan se i alla riktningar. Är det på denna öde plats, så långt borta, som framtiden finns? Plötsligt glittrar något till i solljuset och jag böjer mig ned till marken. Bland stenarna ligger ett mynt och skimrar, trots att det delvis täckts av sand. Vilka skatter göms i Saharas sand?

Inget nytt under solen. Enligt sägnen byggde filosofen Sokrates ett ”solhus” redan på 400-talet f.Kr. Tekniken används än idag. Huset byggs så att det blir svalt på sommaren och varmt på vintern. Väggar, fönster och andra öppningar placeras precis så att solens läge på himlen används optimalt.
 Solhusets stora stenväggar omgivna av speglar släpper den under dagen insamlade värme på natten och Sokrates sägs varit först med soldrivet varmvatten hemma.

Mycket av kunskapen glömdes bort på medeltiden. År 1839 experimenterade fransmannen Edmond Becquerel med två ledande metallbitar i en halvledande vätska. Ledningsförmågan hos ett föremål ökar när det utsätts för ljus, och solljuset omvandlades alltså till elektricitet. Fenomen kallas den fotoelektriska effekten. Becquerel var bara nitton år vid sin fantastiska upptäckt, vilket ledde till att hans idéer inte riktigt togs på allvar.

Willoughby Smith tog Becquerel på allvar, och undersökte 1873 vilka material som var bäst för att bygga en ny telegraflinje till Frankrike. Grundämnet selen visade sig mycket ljuskänsligt och därför mycket mottagligt för den fotoelektriska effekten. Det gav inspiration till mer forskning.

I början av 1880-talet var det tydligt att bruket av elektricitet skulle få ett stort genombrott, och intresset för solenergi för att driva maskiner började. De första, primitiva solcellerna gjordes i selenium av schweizaren Charles Fritz. De var dyra och hade en låg effektivitet på en halv procent i att omvandla ljus till elektricitet.

Fransmannen Mouchot tillverkade den första användbara konstruktionen. En vidareutvecklad version kunde ses i Paris 1882. Den drev en tryckpress och spottade ur sig cirka 500 exemplar i timmen av tidningen Soleil-journal.

Den teoretiska grunden lades av Albert Einstein, som fick Nobelpris 1921 för sin formulering av lagen bakom den fotoelektriska effekten.

I slutet av 40-talet utvecklades Czochralskimetoden. Den utvinner kisel i kristallform ur sand. År 1954 utvecklade Chaplin, Fuller och Pearson vid Bell Laboratories en ny typ av solcell som höjde effektiviteten från 4 procent till 12 procent. Det blev rymdkapplöpningen som övertygade finansiärer som amerikanska rymdstyrelsen NASA att satsa stort. År 1958 drevs radion på satelliten med solceller. Rymdtekniken är ett område där solcellerna lyckats, i dag drivs de flesta satelliter med solenergi.

Oljekrisen på 70-talet var genombrottet för idén att solenergi borde ersätta oljan. De fossila bränslena har en begränsad användning och en ändlig befintlighet. Sporrade av debatten kring klimatförändringarna, och behovet att minska utsläppen av koldioxid i atmosfären, ökade forskarna sina ansträngningar.

Solenergin beräknas ge cirka 15000 gånger mer energi än vad jordens befolkning använder idag. Fast då måste den vara konkurrenskraftig jämfört med andra energikällor. Idag är den oftast alldeles för dyr för att hela städer och länder ska kunna förlita sig på den. Drygt 8000 kronor köper en panel som kan ge maximalt 100 watt. På många ställen i världen där solenergin skulle kunna vara till stor hjälp har folk inte råd att skaffa den.

I Sverige används solenergi relativt lite. Främst används solceller där det är dyrt att ansluta sig till elnätet; sommarstugan, båtan eller husvagnen. Intresset för solenergi har varit lågt från kraftbolagen. Det finns inte tillräckligt många soltimmar på våra breddgrader.

Den fyrhjulsdrivna jeepen skumpar fram på det som kartan kallar väg. Vi är i öknen ungefär sju kilometer nordöst om provinsstaden Ouarzazate. Staden är lika främmande som namnet antyder. En dammig garnisonsstad franska främlingslegionen lämnade efter sig och som nu lever på filmindustrin. Många av vyerna, husen och befästningarna som svischar förbi rutan är välkända från amerikanska storfilmer.

Här är så platsen! Guiden Abdul pekar ut två stora skyltar på var sin sida av vägen, en på franska och en på arabiska, med Marockos och EU:s flaggor på. De förkunnar stolt att här ska världens största solkraftverk byggas. En månad tidigare hade kungen varit på plats och invigt platsen med ett tal. Spåret leder fram till den plöjda platsen där monarken talat, och sedan finns inget förutom 33 km2 öken. Vi kör till oasen i närheten, Tamezgitene, där det finns en by. Abdul frågor bönderna om de vet något om solkraftverket. Inget, blir svaret och i en fattig bondby i Marocko är det få som kan bilda sig en uppfattning om den teknik som kommer förändra deras land till en väldig byggarbetsplats.

Sahara är världens största öken med sina 8,5 miljoner kvadratkilometer, lika stort som Europa.
Öknen har enorma obebyggda arealer och en dagstemperatur på upp emot 50 grader. 
Solenergi från ett område stort som Värmland, 18000 kvadratkilometer d.v.s 2 promille av Sahara, skulle räcka för hela Europas energibehov.

”Nordafrika, mellanöstern och sydvästra USA är de platser i världen där solenergi har bäst förutsättningar”, säger Jonathan Walters vid Världsbanken. Han är ansvarig för dess arbete med energi och transporter i Mellanöstern och Nordafrika (MENA). ”I MENA-länderna går det att uppnå skalfördelar som kan driva fram kostnadssänkningar på hela marknaden”. Solenergianläggningarna skapar arbeten, minskar regionens oljeberoende. ”Då det har skapats upp institutionella förutsättningar, kan tekniköverföringen fungera och ge avknoppningar i MENA-länderna”. Problemet, påpekar Walters är kostnaderna, länderna saknar det kapital som krävs. EU:s direktiv om förnyelsebar energi tillåter import från Nordafrika, och Världsbankens Clean Technology Fund förordar en investering på 5,6 miljarder dollar i produktion och infrastruktur för kraftöverföring. CTF satsar 750 miljoner dollar, men det saknas fortfarande 1,4 miljarder dollar.

Ett konsortium bestående av tolv storföretag och den tyska regeringen, Desertec Industrial initiative (DII), planerar att länka samma solkraftverk runt Medelhavet. Bland konsortiets medlemmar märks ABB, Siemens, elföretagen Eon och RWE och viktiga finansiärer som Deutsche Bank och Munich Re. Den kompetensen och finansieringen lär behövas, då DII avser att satsa ett kapital på 400 miljarder Euro. I de planerade kraftverken ska solen värma avsaltat havsvatten. Den ånga som bildas av det avdunstade vattnet driver turbiner, som i sin tur driver generatorer. Fördelen med DII:s projekt är att lokalbefolkningen också skulle få bättre tillgång till rent vatten.

Marocko har 3000 soltimmar om året, och stora intressen i förnyelsebar energi. Landets miljöproblem är omfattande, handels- och industriministeriet har räknat fram att miljöförstörelsen varje år kostar 3,7 procent av dess BNP. Fouad Lahlou på miljötidningen MarocVert understryker kung Muhammed VI:s engagemang som avgörande, ”miljöintresset är inte nytt. Redan kungens far, Hassan II, hade bildat ett miljöinstitut på 90-talet, men kungen satte i sitt trontal 2009 det ambitiösa målet att 20 procent av Marockos energiförsörjning ska vara förnyelsebar till 2020”. Det är samma som EU, ett tufft mål för ett land som till 96 procent är beroende av import av olja och gas för sin energiförsörjning.

Den 2 november 2009 höll Muhammed VI ett tal tillsammans med USA:s utrikesminister Hilary Clinton om förnyelsebar energi. Kungen presenterade då en plan för att till år 2020 bygga fem solenergianläggningar för produktion av 2000 MW. Energiminister Amina Benkhadra uppger att det skulle spara förbrukningen av ett ton olja och undvika utsläpp på 3,7 miljoner ton koldioxid. Energin täcker miljonstaden Casablancas behov. Världens största solkraftsanläggning, med en kapacitet på 500 MW ska byggas till 2015 i Ouarzazate. Som jämförelse ska Algeriet öppna en anläggning i Tindouf på 10 MW år 2012.

För att markera att det finns ett organisatoriskt stöd för satsningen grundades den 26 oktober Moroccan Agency for Solar Energy (MASEN). En självständig myndighet under ledning av ingenjören Mustapha Bakkoury som främst strävat efter att åtminstone en tredjedel av de 9 miljarder dollar i kapitalet projektet behöver ska vara marockanskt.

Den 24 december utsåg MASEN de fyra av 19 kandidater vars offert tar sig vidare till slutbedömningen. Om tidplanen håller ska deras detaljplaner in för granskning i slutet av januari och arbetet början i höst. Energin från Ouarzazate ska gå till marockanska behov. Ouarzazates fördel är att det ligger fyra kilometer från Mansour Eddahbi dammen, med en lagringskapacitet på 439 hm3. Vattnet i dammen gör att solkraftverket kan kylas mer effektivt.

Det blir antingen ett amerikanskt, ett spanskt, ett italienskt eller ett egyptiskt konsortium som får bygga de första 125 MW solpanelerna i Tamezgitene. De marockanska offerterna fick ingen hemmafavör. Vinnaren ska stå för utformningen, finansieringen, konstruktionen och underhållet av anläggningen. Alla konsortierna har intressen i andra solenergiprojekt runt om i regionen, och för ett så tekniskt projekt så kommer diplomatin att spela stor roll för utgången.

Det sätter fingret på problemet att samordna den här sortens projekt. Det finns en hel del nationell stolthet, och olösta konflikter mellan länderna i Nordafrika och Europa. Marocko och Algeriet har gränstvister, likaså Marocko och Spanien. När det dessutom är fråga om så stora kommersiella intressen som i energiprojekt, brukar det vara svårt att få enighet. Kommer så storskaliga byggen att exploatera Nordafrika och hota Saharas ekosystem?

Jasminrevolutionen i Tunisien kan innebära än större oroligheter i regionen. Kommer statsledningarna att stå kvar vid sina åtaganden vid att bygga ut anläggningar och kraftnät?

Före finanskrisen verkade förnyelsebar energi redo att starta upp en ny grön ekonomi. Det pågick sol, jordvärme och vattenkraftsprojekt över hela världen. Många av projekten var små och osäkra men investerarna och statsmakterna ställde sig bakom dem.

Spanien var före finanskrisen världsledande på solenergi, främst genom statliga bidrag. Priset på spansk solenergi var tolv gånger högre än för el från fossila bränslen, och 18 miljarder euro satsades på solfångare och solpaneler. Marknaden kollapsade med det spanska budgetunderskottet, då bidragen föll med 30 procent och en gräns för nybyggen sattes till 500 MW per år. Nu överväger de spanska myndigheterna att sänka priset med solenergi med 40 procent, kanske även retroaktivt. Spanien var det land i Europa som hade bäst förutsättningar för solkraft, nu måste expansionen ske utanför EU.

När marknaderna kraschade fick många projekt avslutas eller var tvungna att febrilt söka nytt kapital. Det kan ha varit bra, ”industrin har mognat avsevärt, och förändras från en teknikdriven bransch till en projektdriven” säger Tom Rooney VD för SPG Solar i Kalifornien. Det ger förståelse att det behövs tid och kunskap under långa investeringar för att kunna lyckas. ”Bigger is better” är den nya given för att kunna dra nytta av skalfördelar. Den hårda sanningen är att förnyelsebar energi är dyrare att producera än fossila bränslen, och tills fler anläggningar finansieras och byggs kommer inte priset att sjunka.

Många på marknaden väntar på ny teknik. USA leder utvecklingen, med fyra stora forskningscenter och även ett flertal mindre. Det amerikanska företaget First Solar tillverkar sedan 2009 solceller där produktionspriset har kommit under en dollar per watt.

Forskare vid Caltech har skapat en ny typ av material för solpaneler. Idag används antingen effektiva men dyra solceller av kisel, eller billig och mindre effektiv plastfilm. Det nya materialet består av mycket små strängar av silikon. Det ser ut som ett böjlig och tunn plastfilm, med en mängd ledningar inuti. Processen för att tillverka materialet är relativt enkel. Normala solpanelkomponenter skärs ur ett block av kisel, och tillverkningen kan vara resurskrävande. Här växer forskarna bara fram de delar som kommer att användas. Materialet använder 99 procent mindre kisel än en vanlig solcell, och med en verkningsgrad som absorberar mycket mer solljus än de polymerer som används till filmen. Metoden kan bli kommersiellt lönsam om den går att få i massproduktion.

Det är en relativt liten mängd energi som faller på varje kvadratmeter, hundra watt som mest. Soltorn använder istället ökenmarken som solfångare. Marken reflekterar upp den varma luften till tornet, som en skorsten. Fördelen är att det fungerar bra på natten också, då marken som blev uppvärmd på dagen fortsätter att släppa ut värme.

Bland de senaste innovationerna märks en ugn som drivs av en solfångarparabol, avsedd för utvecklingsländerna. Det är särskilt bra, med tanke på hur många människor som drabbas av lungsjukdomar av eldning inomhus för matlagning.

Gunnar Asplund arbetade tidigare för ABB som länge varit ledande på kraftöverföring. För tjugo år sedan skapade han några av de första skisserna på nät med solenergi från Nordafrika. Asplund har vunnit Polhemspriset och IVA:s guldmedalj. Han påpekar att då förnyelsebar energi ofta ligger långt borta från konsumtionen är överföringen av energin nästan lika viktig som produktionen. Annars försvinner det mest på vägen. ”Sverige är unikt med så långa sträckor. I Europa har de korta näten för främst kolkraft byggs för säkerhet, inte för höga effektmängder över långa sträckor”. Det är svårt att leda elektricitet länga sträckor som mer än 60 mil med växelström. Effektförlusterna är för stora.

Högspänd likström HVDC är strömmen är konstant. Högspänd likström, HVDC, kan överföra elkraft över långa avstånd med lägre förlust av effekt. ABB uppger att överföringen nu är så effektiv att varje tusen kilometers transport inte förlorar mer än tre procent av effekten. Den första kommersiella systemet, byggdes av dåvarande ASEA på Gotland 1955. 1965 uppfann utvecklingsavdelningen i Ludvika tyristorventilen. Genombrottet ökade överföringskapaciteten med 50 procent.

HVDC ställer nya krav, att ett nytt nät med likström i kabel byggs ovanpå växelströmsnätet i etapper. ”Det kräver stora, dyra anläggningar som det är svårt att få tillstånd för”, säger Asplund. För att förnyelsebar energi skall kunna överföras effektivt måste likström användas. Ett flertal HVDC nät planeras, förutom Sahara har dessa ”renewable energy superhighways” även projekterats runt Nordsjön för vindkraften, ”Sverige har en viktigt roll då vi har största lagringskapaciteten”.

Myntet jag fann i öknen har slutat att glittra. Det var stenöknens blänkande ljus som var den gömda skatten.

Om solenergi

*) Andelen förnyelsebar energi i världen ligger på runt 18 procent. Om vattenkraften tas bort är det 2,5 procent.

*) Solceller är mycket hållbara, med en garanterad minimilivstid på minst tio år. Många tillverkare garanterar 25 års livslängd.

*) Varje solcell har en spänning på 0,5 Volt

*) En anläggning på 1 kW som är placerad rakt mot söder med 30-50 graders lutning producerar i Sverige ca 850 kWh per år och tar upp en yta av drygt 8m2.

*) I flera län finns statliga bidrag för solenergi, upp till 70 procent av investeringskostnaden. Vid årsskiftet fick Boverket in 78 ansökningar från 15 av Sveriges 22 län. Hittills har 65 av dem beviljats till ett sammanlagt belopp av drygt 85 miljoner kronor.

Läs även andra bloggares åsikter om , , , , , , ,

Skicka en kommentar

Nudge – en frihetlig knuff?

Vinnaren av årets Nobelpris i ekonomi, Richard Thaler från University of Chicago, har varit ett delvis kontroversiellt val. Thaler är känd ...