i de senere år har solenergi oplevet hurtig vækst, samt lovende forbedringer i teknologi og pris. Indtil videre kommer omkring 3% af verdens elektricitet fra solenergi; og det er en enorm international industri med 141 milliarder dollars investeret i 2019. Men det er langt under de anslåede 794 milliarder dollars (27 billioner dollars i 2050), som Det Internationale Agentur for vedvarende energi siger, er nødvendigt årligt for vedvarende energi for at opfylde klimaaftalens mål og undgå en global nedsmeltning.
for at ramme et mål som det, siger eksperter, er vi nødt til at løse en lang liste med problemer. For eksempel er eksisterende paneler begrænset i, hvor meget sollys de kan konvertere til elektricitet. Effektiviteten er steget i løbet af de sidste 40 år, men kun med omkring 10%. Og selvom advokater ville overveje installation af tagterrasse som en god måde for folk at blive involveret i ren energi, ville en ægte solrevolution sandsynligvis kræve store installationer.
her er en liste over fire ting, som forskere siger, ville hjælpe med at fremme solenergi – hvis vi kan finde en løsning.
Problem 1: Find et bedre materiale til panelerne
ulemperne ved traditionelle siliciumpaneler inkluderer høje omkostninger og lavere effektivitet. Men ved hjælp af perovskitter, et mineral sammensat af calcium, titan og ilt, forventes soleffektiviteten at blive væsentligt forbedret: perovskite-paneler kan fremstilles som meget tynde lag, kræver mindre materiale og er skabt af en mindre energiintensiv proces.
efter et årti med forskning og udvikling steg effektiviteten af perovskite-paneler fra 2% til 25%; Det slår de bedst tilgængelige silicium. Men perovskites kommer med deres eget sæt problemer.
” kommercialisering er stadig meget begrænset,” siger Ufuk Alparslan, en el-og klimadataanalytiker hos EMBER, en uafhængig klima-og energitænketank med base i Storbritannien. Ifølge Alparslan, holdbarhed og omkostninger er to stridende ulemper ved perovskites, det tidligere problem er relateret til en levetid, der er “meget kortere end almindelige solpaneler.”
forskere forsøger at fremme perovskites ved at placere dem oven på siliciumpaneler, også kendt som tandem celler. Henry Snaith, Chief scientific officer på Oksfordpv og professor i fysik, siger, at de har været i stand til at tune spektret af sollys perovskites kan absorbere med tandem celler.
“vi udvinder meget mere energi ud af det synlige spektrum,” siger Snaith og tilføjer, at hvis perovskitter er belagt oven på silicium, “gør det rigtig godt at absorbere det infrarøde “, hvilket gør dem mere effektive. Snaith håber, at tandem celler være vil det næste skridt-forbedring for mainstream sol. I løbet af de næste 10 til 20 år, “køreplanen er at omtrent fordoble effektiviteten af, hvad moduler er i dag.”
Problem 2: forbedring af opbevaring og transmission
andre tekniske udfordringer for solenergi inkluderer øget lagerkapacitet. I USA er forbedringer for at udvide solenergi transmission over store afstande, som fra det sydlige Californien, hvor det er solrigt til det overskyede nordøst, også afgørende.
“når du kommer til højere niveauer af penetration,” siger David Feldman, senior financial analyst ved National vedvarende energi laboratorium, “fleksibilitet er virkelig hjulpet af opbevaring, især afhængigt af hvordan nettet tilskynder eller betaler for energien. Opbevaring bliver en meget stor del af mange markeder. Hvis vi ønsker at komme til de niveauer af implementering, som vi har talt om, tror jeg, at opbevaring vil være en vigtig del af det.”
derudover mener eksperter, at det er sandsynligt, at andre former for ren energi vil hjælpe med at erstatte de svagere områder af sol.
“under meget kolde vinterformuleringer i visse dele af landet er det ret vanskeligt at stole på sol og vind alene,” ifølge Uday varadarajan fra Rocky Mountain Institute, der taler i et virtuelt forum, der er vært for Environmental and Energy Study Institute. “Effektivitet såvel som andre teknologier som brint-og kulstofbinding og opbevaring såvel som nuklear kan virkelig hjælpe med at løse disse vanskeligheder.”
Problem 3: Hjælpe sol ophold oven vande, bogstaveligt
en metode til at udvide sol installation, der endnu ikke er blevet bredt implementeret er flydende panelerne på søer og oceaner.
disse paneler fungerer på samme måde som almindelige landbaserede enheder, men har forskellige fordele: vandet holder panelerne køligere og øger ydeevnen med 5 til 10%. Installation af disse paneler på vand kommer rundt om problemet med at erhverve jord til store projekter. Og flydende sol kan også bruge vandkraft og blive en del af Energinet.
floating solar har dog sit eget sæt unikke puslespil. “Det, man skal overveje her, er ikke at dække vandoverfladen meget, så det påvirker vandets liv,” siger Alparslan. “Men selv 10% dækning af vandkraftreservoirer oversætter til tusindvis af teravater af solenergi potentiale i verden.”
men fortøjning og forankring af panelerne på plads kan vise sig kompliceret såvel som dyrere end almindelig, jordet sol.
Problem 4: At få de rigtige love og investeringer
forbedringer i fremstillingen har gjort solenergi mere tilgængelig i de sidste 20 år. Ifølge EMBER steg solenergi i EU til et rekordhøjt niveau i juni og juli 2021 og tegner sig for 10% af den samlede elektricitet (langt over det globale gennemsnit.) Men det er ikke nok – og omfanget af scale-up-udfordringen er skræmmende. De mulige løsninger koger ned til penge og politik snarere end teknologi alene.
for eksempel foreslog Europa-Kommissionen i Juli 2021 som en del af sin Europæiske Grønne aftale en lovgivningspakke for at hæve målene for vedvarende energi til 40% inden 2030. Det omfatter foranstaltninger til at gøre store solprojekter lettere at installere, fritage taginstallationer fra byggetilladelser, investere i elnettet og kræve minimumsniveauer for vedvarende energi i visse bygninger.
i USA bemærkede Energy Information Administration, at forsendelser af solpaneler nåede en rekordstigning på 33% i 2019. Department of Energy udgav en rapport, der skitserede, hvordan solar kunne levere næsten halvdelen af landets elektricitet inden 2050. Gennem tunge udgifter ville sol stige fra at drive 3% af landets elektricitet i 2020 til 40% inden 2035. Præsident Joe Bidens foreslåede og stærkt debatterede budgetplan på $3.5 billioner, hvis den er bestået – en stor hvis i øjeblikket – indleder solprojekter, der skal bygges på nuværende eller tidligere minedrift.
men et stort problem er simpelthen at gøre det lettere for folk at få deres hænder på solpaneler – i deres eget hjem eller industri. Siger Daniel Gregory, en ny energiteknologiforsker ved Accenture Labs, “at få teknologien tilgængelig for nok mennesker er mere problemet end selve teknologien. For en person, der lejer et hus eller lejlighed, er det ikke indlysende, hvordan de ville deltage i det og bruge sol til lejede huse.”
på trods af de udfordringer, der er tilbage, mener mange forskere, at solar er bestemt til at holde sin fart og ekspandere over hele verden. “Jeg tror, at vi har nået tippepunktet, hvor Sol er stor forretning,” siger Feldman. “Jeg tror bestemt, at når man ser på alle forpligtelserne derude, synes det uundgåeligt, at vi bevæger os mod sol og vind.”