Energi

Solalderen – En lys fremtid for menneskeheden

mm
Udgivet den
Opdateret den
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google
Oplysning: Securities.io kan modtage betaling, når du bruger links til produkter, vi anmelder. Det påvirker ikke vores redaktionelle vurderinger. Vi er ikke registreret investeringsrådgiver; dette er ikke investeringsrådgivning. Læs vores affiliateoplysning.

Fra brændsel til direkte omdannelse af lys til elektricitet

Energi har været afgørende for civilisationens udvikling. Gennem det meste af historien var forbrænding den vigtigste kilde ud over menneskers og dyrs muskelkraft.

Fra tidlige ovne til bronzefremstilling til moderne kul-, olie- og gaskraftværker er teknologien blevet mere kompleks. Grundprincippet var fortsat at bruge varme til at bearbejde materialer eller fremstille damp, der driver turbiner og generatorer.

Fotovoltaiske celler gjorde det muligt at omdanne lys direkte til elektricitet i stor skala uden bevægelige dele i selve cellen.

Det mindsker mekanisk slid, selv om nogle anlæg bruger bevægelige solfølgere. I modsætning til termiske kraftværker behøver solceller ikke kæden fra varme over damp til turbine og generator.

En enorm vækst

Markedet for solenergi er vokset kraftigt. Grand View Research forventer en årlig sammensat markedsvækst på 15,4 % i USA frem til 2030.

Væksten er global, og Kina spiller en særlig stor rolle. En projektopgørelse fra 2024 viste mere vind- og solkapacitet under opførelse i Kina end i resten af verden tilsammen. Det er hverken solenergi alene eller allerede idriftsat kapacitet.

Ifølge de kinesiske energimyndigheder blev der tilføjet omkring 102 GW solkapacitet i første halvår 2024.

I juli 2024 oversteg Kinas samlede installerede vind- og solkapacitet 1.200 GW, seks år før målet for 2030.

Kilde: Energy Wind Down Media

Udviklingen fik blandt andre The Economist til at omtale en ny tidsalder:

Et magasinomslag er dog ingen sikker prognose. Markedskommentatorer omtaler undertiden “magasinomslagets forbandelse”, hvor stor opmærksomhed kan falde sammen med et vendepunkt.

På længere sigt kan solenergi alligevel få den store betydning, som omslaget antyder.

Solvarme og fotovoltaik

Solenergi kan udnyttes på flere måder. Fotovoltaiske celler anvender halvledere til at omdanne fotoners energi til elektricitet.

Kilde: EIA

Koncentreret solvarme bruger spejle til at opvarme en væske til flere hundrede grader. Tårnanlæg samler lyset på en modtager i et tårn, mens andre konstruktioner bruger parabolske solfangere. Varmen kan drive en dampturbine og generator.

Solvarmeanlæg kan lagre varme, men omkostninger og teknisk kompleksitet har udfordret flere projekter. Nogle anlæg påvirker også fugle og andre dyr.

Bedre fremstilling og stordrift har reduceret omkostningerne ved fotovoltaik betydeligt siden 1990.

Kilde: EIA

Fotovoltaik dominerer derfor nu solenergiindustrien.

Fra polysilicium til avancerede solpaneler

Mere end 90 % af solcellemarkedet bygger på silicium.

Kilde: EIA

Polysilicium er råmateriale til både monokrystallinske og multikrystallinske siliciumceller. Monokrystallinske produkter dominerer nu markedet; de er generelt mere effektive og kan ikke blot betegnes som mindre omkostningseffektive.

Yderligere forbedringer bliver gradvist vanskeligere, og branchen undersøger andre materialer og cellekonstruktioner for at øge effektiviteten.

Tyndfilm af cadmiumtellurid

Et alternativ til krystallinsk silicium er cadmiumtellurid. Denne tyndfilmsteknologi er kommercielt etableret og kan konkurrere med silicium i store solkraftanlæg.

Teknologien har både fordele og begrænsninger.

Fordelene omfatter:

  • En relativt enkel produktionsproces med mulighed for hurtig fremstilling og lavere kapitalbehov.
  • Et meget tyndt absorberende lag; færdige modulers vægt afhænger også af glas og indkapsling.
  • Ifølge det amerikanske energiministerium kan fremstillingen udlede omkring seks gange mindre CO2 end fremstilling af siliciumceller.
  • Materialet absorberer lys effektivt, så et tyndt lag kan udnytte en stor del af det relevante spektrum.

Cadmium kræver omhyggelig håndtering, mens cadmiumtellurid har andre kemiske egenskaber end frit cadmium. Miljøvurderingen skal omfatte minedrift, produktion, indkapsling og genanvendelse.

Tellur er sjældent og udvindes ofte som biprodukt. Forsyningen kan derfor begrænse, hvor hurtigt teknologien kan vokse og erstatte silicium.

God genanvendelse og styring af hele produktets livscyklus er vigtig for både ressourceforbrug og miljøpåvirkning.

Cadmiumtellurid anvendes allerede i store solkraftværker. Andre lette tyndfilmstyper kan være interessante til særlige formål, for eksempel bærbar elektronik, transport og rumfart.

Perovskit

Solceller med perovskit bruger materialer med en bestemt krystalstruktur, typisk metalhalogenider. De består ikke nødvendigvis af mineralet calciumtitanat, som gav strukturen dens navn.

De første perovskitsolceller havde omkring 3,8 % effektivitet i 2009. Senere rekordtal gælder ofte tandemceller, der kombinerer perovskit og silicium, blandt andet 33,9 % i november 2023 og 34,6 % i juni 2024 hos LONGi Green Energy Technology. Tallene er derfor ikke en direkte sammenligning af samme celletype.

Perovskitlag kan fremstilles med tryk- og belægningsmetoder ved lavere temperaturer end mange siliciumprocesser. Det giver mulighed for lavere produktionsomkostninger.

Nogle perovskitceller kan være fleksible og anvendes på eksempelvis køretøjer og droner. Materialernes justerbare absorption gør dem også velegnede til tandemceller og højere teoretisk effektivitet.

Langtidsholdbarhed er en central udfordring. Fugt, varme og lys kan nedbryde cellerne, og eventuel lækage af bly kræver kontrol.

Perovskit er lovende, men i 2024 var kommercialiseringen stadig tidlig. Tandemceller af silicium og perovskit er en mulig vej til udbredelse.

Kvanteprikker og andre kvanteeffekter

Højere effektivitet kræver bedre udnyttelse af solens spektrum. Silicium absorberer synligt lys og en del nærinfrarødt lys, men kan ikke udnytte alle bølgelængder lige effektivt.

Kilde: QD Solar

Kvanteprikker er nanopartikler, hvis lysabsorption afhænger af størrelsen. Opdagelsen og udviklingen af kvanteprikker blev belønnet med Nobelprisen i kemi i 2023 (læs vores artikel om kvanteprikker).

De kan udformes til at absorbere bølgelængder, som en bestemt siliciumcelle udnytter dårligt.

Konventionelle enkeltforbindelsesceller har en teoretisk grænse på omkring en tredjedel under normale antagelser. Tal på op mod 66 % gælder særlige avancerede koncepter og antagelser, ikke dokumenteret effektivitet for almindelige kvantepriksolceller.

Andre nanostrukturer kan også forbedre lysindfangningen, eksempelvis sløjfeformede resonatorer, hvor Casimir- og van der Waals-kræfter hjælper med at danne meget små hulrum. Kræfterne bruges til konstruktionen og leverer ikke gratis energi fra vakuum.

Avanceret belægning

Forbedringer behøver ikke kun at komme fra nye halvledermaterialer. Belægninger og optiske konstruktioner kan også øge udbyttet.

Den amerikanske virksomhed SunDensity udvikler nanobelægninger, der omformer dele af lysspektret, så solceller kan udnytte det bedre. I juni 2024 overtog den canadiske QD Solar og etablerede SunDensity Canada. Det er mere end blot UV-beskyttelse.

Kilde: QD Solar

Tosidede paneler og bevægelige monteringer

De fleste traditionelle paneler optager lys fra forsiden, så orientering og hældning er vigtige.

Tosidede, eller bifaciale, paneler producerer elektricitet fra lys, der rammer både for- og bagside. Det kan øge udbyttet og muliggøre lodret montering med siderne vendt mod øst og vest.

En sådan installation kan have flere fordele:

  • Omkring middag kan høj temperatur og inverterens effektgrænse begrænse udbyttet. Det skyldes ikke, at cellerne blot mættes med lys; en sydvendt installation kan stadig give størst årsproduktion.
  • God luftcirkulation sænker celletemperaturen og mindsker tab som følge af varme.
  • Bagsiden kan udnytte lys reflekteret fra eksempelvis sne eller beton.
  • Øst- og vestvendte sider kan flytte mere produktion til morgen og sen eftermiddag. Forbrugets spidsbelastning afhænger dog af region og årstid.

Kilde: Wikipedia

Bifaciale paneler kan blive mere almindelige. Den såkaldte andekurve beskriver nettobelastningen efter solproduktion, ikke selve elprisen, men overskud midt på dagen kan presse priserne.

Kilde: Visual Capitalist

Soltrackere følger solens bevægelse og kan øge udbyttet. Gevinsten afhænger af placering og anlægstype, mens bevægelige dele øger kompleksitet og vedligeholdelse.

Varme og termofotovoltaik

Temperaturstyring er vigtig, fordi siliciumcellers elektriske effektivitet normalt falder, når de bliver varmere.

Luftstrøm og vind køler de fleste anlæg. Andre konstruktioner bruger cirkulerende vand på bagsiden.

 

Særlige termofotovoltaiske celler kan omdanne infrarød stråling fra en varm emitter til elektricitet. Det er en anden anvendelse end blot at opvarme almindelige solpaneler.

De kan kombineres med varmelagre for at producere elektricitet fra lagret varme.

Flydende solceller

Flydende solpaneler

Kilde: RWE

Store solanlæg kræver areal. Et alternativ er at placere dem på vandoverflader. Denne metode lader panelerne flyde på en konstruktion frem for at montere dem på jord eller tage.

Det kan spare landbrugsjord og i visse installationer forbedre kølingen, men påvirkning af vandmiljøet skal indgå i projekteringen.

Solceller i landbruget

Agrivoltaik kombinerer landbrug og solenergi. Afgrøder får lys gennem mellemrum mellem panelerne, diffust lys eller særlige delvist gennemsigtige moduler; uigennemsigtige paneler lader ikke blot ubrugt sollys passere.

Ved hensigtsmæssig udformning kan fordelene være:

  • Beskyttelse af afgrøder mod for kraftig sol og UV-stråling.
  • Mindre fordampning og lavere vandingsbehov.
  • Dobbelt anvendelse af jorden mindsker konkurrencen mellem solanlæg og landbrug.
  • Skygge til husdyr.
  • Fordampning fra planter kan bidrage til at køle omgivelserne.

Kilde: Dezeen

I tørre områder kan skygge fremme plantevækst og mindske støv. Vand til rengøring kan i visse anlæg også bruges til vanding.

Samdriften kræver dog planlægning, egnede afgrøder og nye arbejdsmetoder for både landmænd og installatører.

Solenergi fra rummet

Uanset effektivitet stopper solproduktionen om natten. Langt fra ækvator falder den ofte betydeligt om vinteren.

Et forslag er derfor at placere solanlæg i kredsløb om Jorden.

Visse kredsløb kan give næsten kontinuerligt sollys, og energien kan sendes til modtagerantenner på Jorden. Tilgængeligheden afhænger af kredsløb og system; ethvert rumanlæg leverer ikke automatisk strøm døgnet rundt.

Lavere opsendelsesomkostninger er afgørende. Produktion i rummet af materialer fra Månen eller asteroider er en mere langsigtet mulighed.

Vi gennemgår teknikken, udfordringerne og relevante virksomheder i “Rumbaserede energiløsninger til vedvarende ren energi”.

Solenergiens begrænsninger

Selv om solenergi er blevet billigere, gør flere begrænsninger det vanskeligt at erstatte alle andre energikilder.

Variation og årstider

Produktionen varierer med vejr og årstid og stopper om natten.

Løsninger omfatter følgende, ofte med store investeringer:

  • Rumbaserede anlæg kan potentielt levere mere kontinuerlig elektricitet.
  • Lange forbindelser kan koble elnet mellem fjerne områder med HVDC-kabler, eksempelvis de i 2024 foreslåede projekter fra Australien til Singapore (omkring 4.300 km) og fra Marokko til Storbritannien  (omkring 4.000 km). Disse forbindelser var ikke i drift.
  • Batterier kan flytte produktion fra dag til aften. Lagring over en hel vinter kræver andre dimensioner og teknologier (se “Fremtidens energilagring: batterier i stor skala”).

Begrænsninger for elektrificering

Elektricitet udgjorde omkring 20 % af verdens endelige energiforbrug. Transport, opvarmning og industriprocesser brugte også direkte brændsler; køling er allerede i høj grad elektrisk.

Solenergi skal derfor kombineres med elektrificering, lagring og anden infrastruktur for at bidrage til en fuld omstilling.

Det kan omfatte energibærere som brint eller ammoniak samt eventuelt atomkraft  eller geotermi til supplerende produktion om vinteren. Derfor vil en sandsynlig fremtidig energiblanding bestå af flere kilder end solenergi alene.

Geopolitik og afhængighed af Kina

Kina dominerer store dele af forsyningskæden for solenergi og flere andre grønne teknologier.

Opgørelser omkring 2024 tilskrev landet cirka 80 % af solpanelproduktionen, 60 % af elbilproduktionen og over 80 % af produktionen af elbilbatterier.

Kilde: Medium

Fremstilling af silicium og paneler er energikrævende. Kinesisk elproduktion omfatter meget kul, så fabrikkernes faktiske elforsyning påvirker produkternes klimaaftryk.

Handelsspændinger og internationale konflikter kan også påvirke udbredelsen i Vesten. Det gælder blandt andet told på kinesisk fremstillede paneler.

Ressourcebegrænsninger

Silicium er rigeligt, men solceller kræver andre materialer. Solindustrien brugte omkring 193,5 millioner troy ounce sølv i 2023, 64 % mere end i 2022 og mere end 10 % af den globale mineproduktion.

Kilde: Medium

Solenergi afhænger generelt mindre af sjældne jordarter end visse vindmøller. Nogle tyndfilmsteknologier, især CIGS, bruger dog indium, gallium og selen. Disse materialer er ikke nødvendige i alle siliciumceller.

Perovskitsolceller bruger typisk metalhalogenider, så titanium er ikke en generel flaskehals for teknologien. Råvarebehovet afhænger af den konkrete sammensætning.

Følger af billig energi

Mange begrænsninger kan afhjælpes gennem investeringer, bedre teknologi, mindre materialeforbrug og genanvendelse.

Rigelig energi uden løbende brændselsforbrug kan give store fordele.

Decentral energiproduktion

Solenergi kan produceres decentralt i modsætning til store traditionelle kraftværker.

Anlæg kan placeres på tage og egnede land- eller vandområder, selv om arealbehovet stadig skal vurderes.

Lokal produktion og batterier kan øge robustheden og reducere visse netbehov. Et sammenkoblet elnet er fortsat vigtigt for balancering og forsyningssikkerhed.

Udvikling i fattige lande

Mange fattige lande ligger i tropiske områder med gode solressourcer.

Fossile brændsler og biomasse har hidtil været vigtige. Billigere solenergi gør alternativer mere attraktive.

Bedre adgang til elektricitet kan fremme belysning, vandrensning, transport, køling og digitalisering hos både familier og virksomheder.

Lande med begrænset eksisterende infrastruktur kan udbygge lokal solenergi og mininet uden først at kopiere alle ældre centraliserede systemer.

Det minder om udbredelsen af mobilnet, som mange steder reducerede behovet for faste telefonlinjer.

Rigelig og billig energi

Vand, ørken & landbrug

Hvis omkostningerne fortsætter nedad, kan mere energi blive tilgængelig til nye formål.

Eksempelvis kan solenergi drive store afsaltningsanlæg, som leverer ferskvand til tørre områder. Ørkener dækker omtrent en tredjedel  af Jordens landareal.

Minedrift og metaller

Billigere energi kan også gøre visse lavlødige mineralforekomster mere interessante.

Energikrævende forarbejdning kan udvide ressourcegrundlaget for blandt andet lithium, titanium og wolfram , men ikke nødvendigvis gøre dem lige så billige eller udbredte som stål og aluminium. Økonomien afhænger også af geologi, kemi og miljøkrav.

Gødning

Kvælstofgødning fremstilles ofte med naturgas. Billig elektricitet og brint med lave udledninger kan muliggøre renere produktion og understøtte landbruget.

CO2-fangst

Rigelig solenergi kan reducere udledninger og bidrage til energikrævende klimainitiativer.

CO2-fangst er mulig, men kræver betydelig energi.

Hvis energi bliver billigere, kan fangst af CO2 fra luften blive lettere. Varig fjernelse kræver eksempelvis geologisk lagring eller mineralisering. Flydende brændstoffer frigiver CO2 igen ved afbrænding og er derfor ikke permanent lagring.

Investering i solenergi

Solenergi vokser hurtigt og kan bidrage væsentligt til lavere udledninger. Fossile brændsler spillede dog fortsat en stor rolle i verdens elproduktion og især samlede energiforbrug i 2024.

Stordrift er vigtig i en hårdt konkurrencepræget branche. Nye materialer og konstruktioner kan samtidig udfordre etablerede producenter af siliciumbaserede paneler.

Du kan investere i solvirksomheder gennem mange mæglere. På securities.io finder du vores anbefalinger til mæglere i USA, Canada, Australien, Storbritannien, og mange andre lande.

Børshandlede fonde kan give bredere eksponering. Den tidligere Global X Solar ETF (RAYS) lukkede i februar 2024. Andre omtalte fonde omfatter Invesco Solar ETF (TAN) og Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) , der giver eksponering mod forskellige dele af solenergi- og renenergibranchen.

Læs også vores artikel “De 10 bedste solenergiaktier at investere i”.

Solenergivirksomheder

1. Daqo New Energy Corp.

DQ Prisdiagram

Daqo er en kinesisk producent af polysilicium, som bruges til siliciumbaserede solceller. Selskabet er en vigtig del af Kinas solenergiforsyningskæde.

Selskabet har øget sin kapacitet kraftigt gennem flere fabriksprojekter.

Kilde: Daqo

Omsætningen steg fra omkring 680 millioner dollar i 2020 til 4,6 milliarder i 2022. Faldende polysiliciumpriser efter 2022 påvirkede branchen, og aktien faldt fra toppen i 2021.

Virksomhedens kommunikation og hjemmeside  er relativt enkle, som hos mange industrivirksomheder, der især betjener andre virksomheder.

I 2023 så visse historiske pris-/indtjenings- og pengestrømsforhold lave ud, men indtjeningen er cyklisk. Daqo blev også berørt af beskyldninger om tvangsarbejde i Xinjiang  og amerikanske handelsrestriktioner. Selskabet afviser at bruge tvangsarbejde.

Investorer må vurdere både polysiliciumcyklussen og geopolitisk risiko. Lave historiske multipler garanterer ikke fremtidige kursgevinster.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

JKS Prisdiagram

JinkoSolar er en af verdens største modulproducenter med hovedparten af sine aktiviteter i Kina. Udenlandske anlæg omfatter waferproduktion i Vietnam, celle- og modulproduktion i Malaysia og modulsamling i USA. Modulsamling er ikke det samme som celleproduktion.

I første kvartal 2024 gik over 70 % af modulforsendelserne til markeder uden for Kina, og Europas og USA’s andele steg. Vestlig efterspørgsel og handelspolitik var derfor væsentlige.

Ved udgangen af første kvartal 2024 havde Jinko leveret omkring 230 GW moduler i alt. Kvartalets leverancer var 19,99 GW, 53,3 % mere end cirka 13,04 GW året før. Tallene gælder moduler, ikke kun celler.

Virksomheden er blandt de største leverandører målt på årlige modulforsendelser.

For N-type-celler rapporterede Jinko en gennemsnitlig produktionseffektivitet på 25,8 % i første kvartal 2024. Dette er celleeffektivitet, ikke det færdige moduls effektivitet. Virksomheden tilbyder også bifaciale paneler.

N-type-produkter udgjorde omkring 80 % af leverancerne i første kvartal 2024, ikke hele 2023. Målet var cirka 90 % ved årets udgang. Shanxi-projektet var planlagt til 56 GW, med to indledende etaper på hver 14 GW planlagt idriftsat i 2024.

Kapacitetsmålene for udgangen af 2024 var 120 GW wafere, 110 GW celler og 130 GW moduler. Det er forskellige produktionsled og ikke kapaciteter, der skal lægges sammen.

Jinko lancerede også NeoGreen-moduler fra fabrikker, som ifølge selskabet bruger vedvarende elektricitet. Det gælder fabrikkernes elforbrug, ikke en garanti for en helt udledningsfri livscyklus.

Udbygningen afspejler selskabets tro på N-type-teknologi og markeder i Asien, Afrika og Sydamerika. Resultaterne afhænger samtidig af efterspørgsel, priser, konkurrence, gennemførelse og handelspolitik.

mm

Jonathan er en tidligere biokemisk forsker, der arbejdede med genetisk analyse og kliniske forsøg. Han er nu aktieanalytiker og finansskribent med fokus på innovation, markedscyklusser og geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.