Om flytande solceller med Børge Bjørneklett

Först kom solcellerna till taken, sen började man sätta dem på marken. Är tiden inne för att även börja sätta dem på vatten?

Den frågan ställde vi till Børge Bjørneklett, VD för norska företaget Ocean Sun, som gett in sig på att göra flytande solkraft (ännu mer) konkurrenskraftigt.

Man pratar om att det räcker med att sätta solceller på en tusendel av världens landyta för att producera lika mycket el som världen använder. Behöver vi verkligen sätta solceller på vatten också?

Ja visst! Sätter du solceller i till exempel Sahara behöver du ta energin till konsumenten och då blir kostnader för att distribuera elen hög jämfört med kostnaden för att producera den. Så anläggningen bör ligga nära där elen konsumeras. Och ställen där det bor mycket människor är nära kusten. Där är mark dyrt och den som finns används redan till jordbruk, rekreation och nationalparker. I Singapore bor t.ex. fem miljoner människor, det är lika många som i Norge, men på en liten areal. Samma sak med Hong Kong och Bombay. Tokyo är ett annat bra exempel. Där bor 30 miljoner människor och det är bara byggnader, golfbanor och nationalparker. Medan det finns mycket utrymme i Tokyo Bay!

Å ena sidan lägre kostnader för mark och högre elproduktion på grund av att solpanelerna kyls av vattnet. Å andra sidan högre kostnader för utrustningen, underhåll, kablage och infästningar. Överväger fördelarna nackdelarna?

Ja jag tror det som sker nu är att fördelarna blir större. “Marken” är gratis på vatten. Och det är i stort sett samma typ av solceller, man använder solpaneler med dubbelglas [även s.k. glas/glas-paneler, reds. anm.]. Underhåll behöver inte nödvändigtvis vara dyrare på vatten. Du har mindre luftburna föroreningar såsom pollen, löv och smog. Det går även mycket snabbare än att bygga på land. Det som varit dyrt är att bygga de flytande strukturerna.

2019 utgjorde flytande solceller ungefär 1% av den globala solcellsmarknaden, och trots att marknaden växer snabbt är erfarenheterna fortfarande relativt få och lösningarna skiljer sig en hel del från varandra. Vad är den största utmaningen för att flytande solceller ska bli en mogen teknik?

Jag har jobbat sen tio år på [solcellsföretaget] REC Solar, där vi först byggde en solcellsmodulfabrik i Sverige, i Glava, och sen i Singapore. Problemet med flytande solceller är detsamma som när man skulle bygga de första storskaliga parkerna på land. Det är problem med så kallad “bankability”, det vill säga att få med försäkringsbolag och finansinstitutioner. Man behöver bygga upp erfarenheter så att investerarna blir bekväma med den nya tekniken. Precis i början, för fyra år sen, när flytande solceller kom så använde man solpaneler med vanliga bakstycken, vilket inte var tillräckligt vattentätt för maritima applikationer. Numera, med glas/glas-paneler och med ett vidareutvecklat lim mellan glasskivorna har de blivit väldigt vattentäta.

Förutom i samband med några norska fiskeodlingar används Ocean Suns lösningar i en flytande solcellspark på 220 kW i Filippinerna. Om vi tar anläggningen i Filippinerna som varit i drift i ungefär ett år, hur mycket el har den producerat jämfört med om solpanelerna hade varit monterade på land?

Där ligger produktionen 7-8% högre än en referensanläggning på land. Det är lite svårt att ge exakt siffror eftersom referensanläggningen ligger några kilometer bort och det är förluster i kablarna. Men vi ser helt klart en vinst på grund av kylningen. Vi tror det kan bli 10% högre elproduktion på bra ställen. Då ska det vara ganska nära ekvatorn där man oftast sätter solceller i princip horisontellt. Även kallt vatten hjälper oss. De perfekta ställena för oss är vattenkraftanläggningar i t.ex. Himalaya, Pakistan och i Kenya. De ligger nära ekvatorn och har vattenkraftanläggningar på hög höjd med kallt vatten och mycket solinstrålning.

Relaterad läsning: Om kW, kWp, och hur man får fram effekten för en solcellsanläggning

Ja nu är du inne på något. Er anläggning i Filippinerna och även en anläggning på 2 MW som ni har på gång i Albanien flyter båda på vattenreservoarer för vattenkraftverk. Detta följer även trenden för var man placerar flytande solcellsparker globalt i dagsläget: på sötvatten och relativt skyddade miljöer. Är det på sådana vatten man kommer ha flytande solcellsparker?

Om vi börjar med vattenkraftverk. Där finns redan ett befintligt elnät och infrastruktur. Lägger du solceller på vattenreservoaren så kan du matcha solelproduktion med produktion i vattenkraftverket på ett sätt så du utnyttjar den befintliga elanslutningen. Om man tar var man kommer sätta flytande solceller så tror jag att det kommer att breddas. I Singapore till exempel har staten satt av områden ute i havet för flytande solenergi. De har inga andra alternativ. De har för lite vind för att ha vindkraft och till och med kärnkraft tar för stor plats. De har heller ingen nivåskillnad för att kunna utnyttja vattenkraft. Och, som sagt, väldigt höga tomtpriser. De måste utnyttja vattnet.

På tal om flytande solcellsparker i samband med vattenkraftverk får du även medhåll av en aktör som man får anta ha koll. I en intervju på branschsajten Cleantechnica uttalade sig Christian Rynning-Tønnesen, VD för Statkraft som äger de flesta norska vattenkraftverk, varmt om kombinationen. Han sa bl.a. att med “Solel på dagen och vattenkraft på natten kan [man producera el] i ett och samma kraftverk, och det i stor skala”. Hur stor är egentligen potentialen för solceller i kombination med vattenkraftverk?

Den är extremt stor. Statkraft är Europas största ägare av förnybar energi. De har 330 vattenkraftverk i världen. Bara vi täcker en fraktion av de här reservoarerna med solceller kan man få lika mycket effekt som turbinerna har i maxkapacitet. Ta Three Gorges Dam, världens största vattenkraftverk, 22 GW, det räcker att täcka en fjärdedel av ytan för att få lika stor effekt med solceller. För vattenkraft är det stora säsongsvariationer, ett väldigt intressant fall är till exempel i Amazonas och de stora sjöarna där. Elpriserna i Rio de Janeiro är väldigt låga när det regnar i Amazonas, men när torkan kommer så blir de 10 gånger så höga. Där skulle flytande solceller kunna få en stor betydelse för energisystemet.

Relaterad läsning: What’s not to love about Floating Solar Farms? - Cleantechnica

Men i Norge antar jag att is och snö är ett icke-trivialt problem för flytande solceller?

Vi har faktiskt haft is och snö på våra anläggningar inne i fjordarna. De är dock testanläggningar. I nuläget vill man nog [av ekonomiska skäl] inte bygga såna här testanläggningar i Norden. Det är möjligtvis längs t.ex. svenska kusten om man samtidigt får en elektrifiering av fritidsbåtar och man behöver laddstationer. Men även det ligger nog lite fram tiden!

Er lösning skiljer sig lite från andra lösningar för flytande solceller. Vill du beskriva den?

De flesta leverantörerna har lösningar som är liknande en vanlig takinstallation på flytande pontoner. I vår lösning sitter solpanelerna fast i ett membran, och har direkt termisk kontakt med vattnet. Med vattenkylning blir även energiförlusterna lägre [då solceller producerar bättre vid lägre temperaturer]. Runtomkring membranen sitter bojar som utgör förankringssystem. Jämfört med andra lösningar har vi även ett mindre behov av plastmaterial i konstruktionen. Det innebär även att logistik och transportkostnader är lägre. En anläggning på 650 kW får plats i en 40 fots-container. Den får en diameter på 75 meter och är för övrigt lika stor som en fotbollsplan!

En Ocean Sun-anläggning på en fjord norr om Bergen. Solcellspanelerna fästs i det blåa membranet genom att man “likt hur seglet fästs i bommen på en segelbåt” slajdar in panelen i membranet. Foto: Ocean Sun

Hur fick ni idén?

Det var min idé, jag jobbade som sagt länge på REC Solar där jag var teknologichef. Så jag känner väl till solcellsmoduler. När REC sen flyttade till Singapore började jag jobba inom off-shore-industrin så jag fick även insikt i att designa för maritima miljöer. Det är en följd av tillfälligheter. Jag hade paneler i garaget som jag sen testade i vår swimming pool. Ett genombrott var när jag insåg att jag kunde gå på det här 1 millimeters membranet och lägga massor av last på det [utan att det sjönk eller gick sönder].

Jag förstår att det ställs en del krav på montagesystemet för att bibehålla stabilitet när det t.ex. stormar. Vad är kraven på panelerna?

Det är väldigt små skillnader. Det är en liten skillnad på kopplingslådan. Vi har den sunny side-up. Modifikationerna kostar marginellt extra. Sen ska de vara täta och vara tillräckligt styva så de inte får mikrosprickor. Det sistnämnda hänger mycket på glastjocklek. Vanliga glas/glas-paneler är tillräckligt styva.

Er lösning är alltså mer stabil och därmed extra lämplig för vattenmiljöer som inte är de allra lugnaste. Vad innebär det egentligen — lite större sötvatteninsjöar, eller rentav på Nordsjön utanför Norges kust?

Ja vi har faktiskt varit utanför Norges kust där det var tre meter vågor. Vi ser dock ingen poäng med att gå ut i Nordsjön. Då kan vågorna vara uppåt 30 meter höga och man får problem med att vågorna slår mot kanten så det sprutar mycket saltvatten. Närmare kusten är det mycket bättre. Hela Skagerrak och Östersjön är till exempel intressant.

Så saltvatten i sig är inget problem?

Så länge man håller solmodulerna vattentäta går det bra. Vi testar våra solpaneler genom att sänka ner våra solpaneler i 70 gradig saltvatten, ju varmare det är desto aggressivare är vattnet. Det som är speciellt med vårt system är även att membranet är vattentätt vilket skyddar solcellsmodulerna och kablage. Ett system med pontoner får mycket mer saltspray.

Vänern är Sveriges största insjö. Solcellskonsulten Johan Paradis berättade i ett av våra poddavsnitt (Avsnitt 37 av Solcellskollens podcast) att om man skulle täcka 10% av den med flytande solceller så skulle det innebära 28 GW, vilket på ett år skulle den kunna producera i storleksordningen 20% av Sveriges årliga elförbrukning. Och med tanke på jordens krökning skulle man inte se anläggningen från land. Det låter ju klockrent! Är sådana anläggningar realistiska i framtiden?

Ja, det är det absolut. Men först tror jag det kommer att ske i söder där solinstrålningen är högre än i Sverige. Det kan bli stora projekt överallt, i Afrika, Kina, Mellanöstern. De största projekten som vi tittar på nu är i Sydamerika — i Colombia, Brasilien och Panama. Nu är det viktigt att förstå räckvidden av det här, att man globalt ser att detta är en lösning.

Tack för samtalet Børge, och lycka till!

Relaterad läsning: Om solceller på Sydpolen till Nordpolen och allt däremellan med Bjørn Thorud