Sol og batterier

Noget kunne tyde på, at der er ved at gå hul på ketchupflasken med realistiske beregninger af, hvad en omstilling af energiforsyningen til ”vedvarende” i form af sol og vind vil indebære i praksis. Sol og vind er svingende. Afhængigt af vejret, årstiden eller tid på døgnet vil de give alt mellem 100 % af deres kapacitet og så et rundt nul. Sidstnævnte perioder er ofte så lange, at enhver tanke om at opsamle svingninger med ”intelligent” eller ”fleksibelt” forbrug er helt udelukket. Der skal lagring af energien til, og lagring i stor skala.

Det er på høje tide, at der kommer noget realisme ind i politikernes hoveder. Her i Europa er der ingen grænser for ambitionerne, f.eks. med at tilplastre hele Nordsøen med vindmøller, se fig. 1. EU-kommissionen taler om, at vi skal have op til 450 GW møller sat op inden 2050.

I Tyskland har regeringen planer om at tredoble kapaciteten af solceller, fra de nuværende godt 60 GW og op til ca. 200 GW inden 2030, med henblik på en total udfasning af kul allerede da.

Det er jo interessant, for hvordan er det, at solcellerne skal kunne levere den samme stabile forsyning som kulkraften kan? Det må nødvendigvis indebære lagring på én eller anden måde, eller også et helt uhæmmet forbrug af naturgas til at lappe hullerne i solcellernes leverance.

Tyskland er lige som Danmark et skidt sted for solenergi. Vores vejr er ikke det bedste, der er masser af overskyede dage, og der er en kæmpe forskel på udbyttet af solenergien fra sommer til vinter. Fig. 2 viser situationen for Tyskland, det kan regnes ud, at udbyttet af solcellerne om vinteren ligger på ca. 16 procent af sommerens tal.

Her er så et bud, skrevet af Schemikau et al. på hvordan Tyskland i teorien kunne løse problemet meget mere effektivt. Hele elforsyningen skal baseres på solceller, kombineret med batteri-backup. Men solcellerne opstilles i Spanien, der nok er det land i Europa hvor forholdene for solenergi er allerbedst.

Alle forudsætningerne for beregningerne er omhyggeligt redegjort for i artiklen og skal ikke gengives her i detaljer. Men Schemikau når frem til nogle bemærkelsesværdige resultater:

For det første skal der installeres i alt 2000 GW solceller. Det er jo 10 gange så mange, som den tyske regering regner med kan erstatte al kulfyringen, og selvom regeringens plan også indeholder 30 GW møller, er det vist stadigvæk langt under det faktiske behov.

De 2000 GW solceller er i øvrigt ca. 3 gange den nuværende globale kapacitet af solenergi. De vil fylde 35.000 kvadratkilometer land, hvilket svarer til 7 % af Spaniens areal.

I den forbindelse er det interessant, at Tysklands elforbrug svarer til ca. 1/6 af hele EU’s, dvs. at hvis hele kontinentet skulle bruge den samme løsning ville man lægge beslag på godt 40 % af Spaniens areal.

Med en forventet levetid på 15 år af solcellerne vil der til Tysklands behov årligt være brug for omkring 10 % af Verdens produktion af siliciumdioxid og til den indledende installation ca. 135 % af verdens-produktionen. Sølvforbruget vil være ca. 30 % af Verdens årlige produktion, eller 4-5 gange til den indledende opstilling af cellerne. Skulle hele EU vælge samme løsning, vil det årlige behov for sølv være ca. det dobbelte af Verdens produktion.

Med hensyn til batteri-backup har Schemikau et al. her valgt at regne med, at den skal kunne dække 14 dages elforbrug. Det er nok i virkeligheden i underkanten, fordi den ikke tager højde for den betydelige forskel i produktion fra sommer til vinter. Der skal i praksis lægges mere strøm på lager om sommeren, til at dække vinterens lavere produktion – selv i Spanien. Andre forfattere har regnet på balancerne time for time over hele året, og når frem til, at der snarere er brug for ca. 30 dages lagerkapacitet, når det er solenergi alene. Men vi holder her fast i de 14 dage.

Batteriet skal så kunne lagre 45 TWh, eller 45.000 GWh. For at bygge det, skulle man bruge produktionen fra 900 af Teslas nye ”gigafabrikker” i et helt år. Hertil kommer udskiftningen efter batteriernes forventede levetid på ca. 20 år. Den løbende udskiftning ville kræve en årlig brydning af 0,4-0,8 milliarder tons råvarer og 20 gange så meget til den indledende opførelse.

Det årlige behov for litium vil være ca. 6 gange den nuværende årlige produktion i hele Verden.

Om solceller er det hævdet, at den ideelle løsning ville være kæmpefarme opstillet i Sahara. Det er blevet fremført, at 10.000 km² skulle være nok til at dække hele Verdens behov for strøm. Det kommer fra en bog, men senere i samme bog (s. 178) nævnes der tal på 1-2 millioner km², hvilket nok er nærmere sandheden. Det store problem med solceller i ørkenen er støv. Støvet vil hurtigt dække overfladerne og nedsætte ydelsen. Støv er der masser af i alle ørkener, og i ny og næ kommer der også regulære sandstorme, som vil dække panelerne med tykke lag. Støv og sand kan kun vaskes af med ferskvand, som ikke er helt let at finde i ørkenen i de store mængder, der skal bruges.

Artiklen indeholder mange andre interessante tal. Den tyske regerings planer indebærer produktion af brint til at opsuge overskudsproduktionen fra sol og vind og efterfølgende til backup af elforsyningen. Man kunne jo også tænke sig at producere brint i Spanien, fordi solcellerne der vil have en betydelig overkapacitet. Men brint er vanskelig at håndtere. Ved et tryk på 200 bar kan en 40-tons lastbil levere 3,2 tons naturgas, men kun 320 kg brint. Brinten har så et energiindhold, der er ca. 3 gange naturgassens, men alligevel bliver den transporterede mængde energi meget mindre.

Lagring af brinten lokalt i Spanien med henblik på elfremstilling om natten vil indebære store energitab og give et beskedent udbytte.

Som det er nævnt før: En massiv satsning på sol og vind kan ikke lade sig gøre, hvis man vil have en stabil elforsyning. Det vil kræve enten lagring i form af batterier, hvilket er prohibitivt dyrt, eller ”Power to X”-løsninger (brint eller elektrobrændsel) som er teknologi, der slet ikke er eftervist i stor skala endnu, og som muligvis aldrig kommer til at fungere.