Denne artikkelen er skrevet av John Hille
Sist oppdatert oktober 2006

Når vi her snakker om å utnytte solenergi direkte, tenker vi på litt mer bevisste strategier, som gjør at solenergi kan erstatte bruk av eksempelvis olje eller vannkraft. De kan deles i tre: passiv solvarme, aktiv solvarme og elektrisitet fra solenergi.

Passiv bruk av solvarme betyr ganske enkelt å bygge hus slik at de tar enda bedre vare på solenergien enn normalt. En enkel teknikk er å gjøre vinduene mot sør ekstra store og dem mot nord svært små, og samtidig isolere veggene ekstra godt. Andre teknikker er å bruke glass med et belegg som gjør det vanskeligere for varmestråling å slippe ut, å lage glasstilbygg på sørsida av huset, og å ha tunge veggkonstruksjoner - f.eks. av betong - som lagrer varme inne i huset (gjerne på innsida av rom som vender mot sør).

Aktiv bruk av solvarme betyr vanligvis å ta i bruk egne innretninger - solfangere - til å varme opp luft eller en væske. I det siste tilfellet kan væsken så brukes til å varme opp tappevann eller vann som brukes til romoppvarming (gjennom radiatorer eller slynger i golvet). Mest kjent til husbruk i Norden er plane væskesolfangere av kassetypen. De er flate kasser, fra én til flere meter i lengde og bredde, men bare noen centimeter dype, som enten kan monteres på hustaket eller skråstilles på bakken. Rammen kan være av aluminium, mens "lokket" eller dekselet som vender mot sola, er av klart glass eller plast. På undersida er de isolert for å unngå varmetap. Inne i kassa ligger absorbatorer - svartmalte kopperplater med innstøpte rør som en væske (gjerne glykol) strømmer langsomt gjennom. Flere slike kasser kan kjedes sammen, slik at væsken strømmer fra den ene til den neste. Hvor varm væsken blir, kommer an på hvor sterk solstrålinga er: på klare sommerdager kan den lett komme opp i 80-90 grader. Væsken ledes til en tank med vann som den varmer opp ved å strømme gjennom en varmeveksler. For å dekke varmtvannsbehovet til en husholdning på 3-4 personer fra vår til høst, trengs 4-6 kvadratmeter med solfangere. Vil en ha varmtvann også om vinteren, eller bruke det til å varme opp huset, trengs større flater og dessuten en mulighet til å lagre varmen. Det er mulig å sesonglagre varme enten i store vannmasser, i jord eller i stein.

Det finnes en lang rekke andre solfangertyper. Noen er enklere - én svært enkel type væskesolfanger består bare av en svart plastmatte med tynne rør i. Luftsolfangere trenger ikke bestå av stort mer enn et dobbelt tak, der det ytterste laget består av klar plast. Slike enkle løsninger utnytter solenergien dårligere, men kan likevel koste mindre i forhold til mengden energi en får ut. Det finnes også mer avanserte solfangere. En type som har blitt utbredt de siste åra er vakuumrør-solfangere. I likhet med "kassetypen" bygger disse på at en væske strømmer gjennom en absorbator og varmes opp, men her er de enkelte absorbatorene omsluttet av glassrør, med et vakuum mellom absorbatoren og glasset som hindrer at varme går tapt gjennom konveksjon. En annen type er parabolske (skålformede) solfangere som reflekterer strålinga inn mot et brennpunkt og kan gi temperaturer på flere hundre grader. De brukes bl.a. til strømproduksjon (se nedenfor).

En spesiell type "solfangere" er solovner som i varme strøk kan utnytte solvarmen direkte til å "koke" mat. Disse har fått en viss utbredelse bl.a. i Kina og India, der noen hundre tusen er i bruk.

Solenergi kan brukes til strømproduksjon på flere måter. Den mest utbredte teknologien er solceller (fotovoltaikk). Dette er også den eneste sol-el-teknologien som er aktuell i Norden. Solceller består hovedsakelig av halvledermaterialer - det mest brukte er silisium - der vekslende skikt er tilsatt andre stoff som gjør dem enten positivt eller negativt ladde. Når solstråling treffer cellene, omdannes en del av energien til elektrisk strøm. Se en animasjon (på engelsk) som viser hvordan solceller virker.

En annen mulighet er å bruke solenergien til å omdanne en væske til damp - helst med en temperatur på flere hundre grader - og dernest bruke dampen til å drive turbinen i et varmekraftverk. For å oppnå slike temperaturer kan en bruke parabolske solfangere, der væsken strømmer i et rør som løper langs brennpunktet (eller snarere brennlinjen). I California finnes et større kraftverk som utnytter dette konseptet. En annen mulighet er å plassere en mengde speil i halvsirkler omkring et tårn der brennpunktet befinner seg. Dette konseptet er bare tatt i bruk som eksperiment, bl.a. i Spania og Italia ( Det første kommersielle anlegget er nå under planlegging i Spania.) Slike teknologier kan bare brukes i områder med sterk sol og klar luft det meste av året.

Hva er fordelene ved solenergi?
Den viktigste fordelen ved solenergi er at en unngår ulempene som knytter seg til andre energiformer. Solenergi er den eneste fornybare energikilden som finnes i så store mengder at den alene kunne tenkes å erstatte hele verdens forbruk av kull, olje, gass og kjernekraft. Solenergi har også en del miljøfordeler framfor andre fornybare energikilder. I motsetning til vannkraft krever den ikke permanente inngrep i landskapet, og i motsetning til bioenergi skaper den overhodet ingen luftforurensning mens den brukes. Den krever ikke engang like store inngrep i landskapet som vindkraftverk. Solceller eller solfangere kan dels plasseres på allerede eksisterende hus, og ellers på steder der de skjemmer minst - i motsetning til vindmøller som må plasseres der det blåser mest.

Er det noen ulemper?
Miljøulempene ved solenergi er i første rekke knyttet til produksjonen av solfangere eller (særlig) solceller. Fordi solenergien er tynt fordelt over jorda, må en ha titusenvis av kvadratkilometer med solcellemoduler for å produsere mengder med energi som virkelig monner i verdens energiforsyning. Arealet er ikke noe stort problem i seg selv. Men med dagens teknologi krever det uhorvelige mengder med materialer - ikke bare silisium men også stål, kopper, aluminium, tinn, sement mm. Produksjonen av disse materialene skaper forurensning. Produksjonen av noen typer solceller krever også bruk av, eller gir opphav til, giftige eller eksplosive kjemikalier.

Produksjonen av både solceller og solfangere er ennå såpass dyr at solenergi ennå bare unntaksvis er økonomisk konkurransedyktig med andre energiformer, så lenge disse ikke blir avgiftsbelagt i samsvar med miljøkostnadene. Noen av unntakene er likevel svært viktige. To milliarder mennesker - en tredjedel av verdens befolkning - har ennå ikke tilgang til strøm fra offentlige nett. De har valget mellom å leve i mørke etter at sola går ned eller - som de fleste gjør - å bruke parafinlamper som gir dårlig lys, mye forurensing og store utgifter til parafin. For dem kan strøm fra solceller gi mye bedre lys til mye lavere pris enn parafinlamper - i tillegg til at de da, om de ellers har råd, for eksempel kan skaffe seg et fjernsynsapparat. Også i rike land - ikke minst i Norge - er det mange hytter og tekniske anlegg som ligger så langt fra etablerte elektrisitetsnett at det blir billigere å bruke solceller enn å føre fram ledninger til stedet.

En annen ulempe, eller snarere begrensning, ved solenergi er at sola ikke skinner til enhver tid og ikke like mye overalt på jorda. Det første betyr at om en skal greie seg bare med solenergi, må den lagres fra natt til dag og fra sommer til vinter. Det kan gjøres ved å lagre strøm i batterier eller ved å bruke den til å lagre hydrogen, som igjen kan brukes som brensel. Varme fra sola kan også lagres i ulike medier. En annen mulighet er å bruke solenergi sammen med andre energikilder som kan lagres direkte, for eksempel ved eller vannkraft. Da kan en fyre eller slippe vann gjennom turbinene når sola ikke skinner.

Solenergi i verden
Bruken av både aktive solvarmesystem har vokst kraftig på verdensbasis siden 1970-tallet.. Enkle solfangere ble brukt til oppvarming av tappevann bl.a. i USA allerede i begynnelsen av dette århundret, men interessen dabbet av inntil den ble gjenopplivet av "oljekrisen" i 1973-74.

I enkelte land får mange i dag sitt varme tappevann fra solfangere. I Japan gjelder det minst 6-7 millioner husholdninger, eller over 10 % av alle. I Middelhavsland som Hellas, Tyrkia og Israel er andelen enda større - i Israel hele 80 %. I USA har også flere millioner husholdninger solvarmeanlegg. Noen bruker dem til tappevann, men det vanligste bruksområdet er oppvarming av svømmebasseng. I absolutte tall er likevel Kina det landet som i dag har flest solvarmeanlegg, etterfulgt av India. I begge disse landa er markedet raskt voksende. Det internasjonale energibyrået IEA anslår at solfangere globalt produserte 98,5 TWh energi i 2005 - bare litt mindre enn den globale vindkraftproduksjonen (se Power-Point-presentasjon om solvarme.)

I Nord- og Mellom-Europa spiller solvarme relativt sett mindre rolle enn i en del Middelhavsland og Japan, men det har i flere land skjedd en sterk vekst fra omkring 1990, til dels hjulpet av offentlige støtteordninger. I Tyskland finnes det i dag ca. 7 millioner kvadrateter med solfangere - nok til å dekke varmtvannsbehovet for ca. to millioner husholdninger. I Østerrike finnes 3 millioner kvadratmeter og i Frankrike ca. 1 million kvadratmeter. De fleste aktive solvarmesystem er små og knyttet til enkeltbygninger eller -bedrifter. I Europa er det imidlertid også bygd ut flere titalls større solfangerfelt, som forsyner mange forbrukere med energi gjennom fjernvarmesystem. De to største finnes i Kungälv i Sverige og Marstal i Danmark.

Brukbare solceller ble først utviklet i 1954, selv om noe av teorien bak dem var kjent alt fra det 19. århundre og ulike praktiske forsøk ble utført i første halvdel av det 20. En historisk oversikt over utviklinga fra 1839 og fram til i dag finner du her (på engelsk). Før 1970-tallet var solceller så dyre at de ble lite brukt unntatt i romforskningen. Siden da har det vært en enorm relativ vekst. Verdens produksjon av solceller, målt i W maksimaleffekt (det de kan yte midt på dagen under gode strålingsforhold) har økt fra 6,5 MW i 1980 til 46 MW i 1990, 250 MW i 2000 og 1.460 MW i 2005. Løpende oppdaterte tall for solcelleproduksjon og priser på solcellemoduler i det globale markedet finner du her. Den samlede installerte maksimaleffekten i verden utgjorde vel 5000 MW (5 GW) ved utgangen av 2005. Det er nok til å produsere ca. 10 TWh strøm årlig, hvilket ennå bare er ca. 0,6 promille av verdens strømproduksjon. Den installerte kapsisteten øker imidlertid nå med 30-40 % årlig, dvs. at den dobles annethvert år. Det skal ikke fortsette særlig lenge før solstrøm blir en faktor av betydning i verdens elektrisitetsforsyning.

Det pågår en intens forskningsaktivitet ved en rekke universitet og institutt verden over for å utvikle stadig billigere og mer effektive solceller. Likevel er strøm fra solceller fortsatt dyrere enn fra konkurrerende energikilder på de fleste steder. Unntak er bl.a. bebyggelse og tekniske intallasjoner som ligger langt fra eksisterende elektristetsnett. Der lønner det seg ofte bedre å bruke solceller enn å investere i ledninger for å få strøm fra andre kilder. Dette er tilfellet mange steder i utviklingsland, ikke minst i Afrika. Fordi de fleste utviklingsland har mye sol, får en også mer energi ut av solcellene i løpet av deres levetid enn i Nord, hvilket innebærer at kostnaden per kilowattime blir lavere. Til tross for dette, finnes de fleste solcelleanleggene i verden fortsatt i industriland. Ved siden av bruken på isolerte steder, finnes her et stort antall anlegg i vanlig bebyggelse, som er tatt i bruk av idealister, subsidiert av offentlige myndigheter, eller betalt av bedrifter eller forskningsinstitutt som ledd i arbeidet med å videreutvikle og demonstrere teknologien. Tyskland, Sveits, Japan, Australia og USA er blant de land som har flest slike anlegg. I 2005 var Tyskland desidert verdensladende når det gjaldt nye installasjoner - hele 57 % av de nye solcellene som ble installert på verdensbasis, kom i dette ene landet.

Varmekraftverk basert på solenergi - med solfangere eller speil som produserer damp ved å reflektere solstråling inn mot et brennpunkt - finnes ennå nesten bare på eksperimentstadiet, blant annet i Spania, Italia og USA. Det eneste større, kommersielle anlegget av denne typen ligger i Mojave-ørkenen i California. Det produserer strøm til en pris som omtrent kan konkurrere med kraftverk basert på fossile brensel, selv med de lave prisene på slike brensel som rår i USA.

Passiv solvarme betyr egentlig bare å bygge hus slik at de trenger minst mulig tilskudd av energi utenfra for å varmes opp. Siden 1970-tallet har det vært en økende bevissthet om dette blant arkitekter, byggherrer og myndigheter i de fleste land med lang fyringssesong. I dag har en kommet så langt at det selv på nordiske breddegrader er mulig å bygge hus som krever lite eller ingen energi til romoppvarming, ut over det som kommer fra sola, fra kroppene til dem som bor i huset og som spillvarme fra lys, kjøleskap og andre elektriske apparat (se eksemplene "Hus oppvarmet med kroppsvarme" og "Framtidshuset er passivt" under "Gode eksempel" nedenfor).

Solenergi i Norden
I Norden er det tre områder der solenergi hittil har fått vesentlig betydning. Den første er bruken av luftsolfangere i jordbruket, til å varme opp luft som så brukes til tørking av korn eller andre avgrøder. Tusentalls bønder har i dag slike anlegg, men noen sikker statistikk finnes ikke. Det andre området er bruken av plane solfangere til oppvarming av tappevann, som har fått betydelig utbredelse i Danmark og Sverige, men lite i andre nordiske land. Den tredje er bruken av solceller til å forsyne de mange avsidesliggende hyttene - særlig i Norge, Sverige og Finland - med strøm. - Ved siden av disse finnes eksempel på andre former for bruk som forsøks- og demonstrasjonsanlegg.

Hittil er det installert ca. 40.000 solvarmeanlegg i Danmark, med et samlet solfangerareal på ca. 350.000 kvadratmeter, og vel 200.000 kvadratmeter i Sverige. I Norge finnes til sammenligning bare ca. 6000 kvm ifølge anslag fra Enova mens Finland har ca. 14.000 kvadratmeter. De store forskjellene mellom nordiske land skyldes ikke minst at Danmark og Sverige i perioder har gitt standardtilskudd til huseiere som ville installere solvarmeanlegg, mens Norge og Finland bare har gitt støtte til utviklings- eller demonstrasjonsprosjekter på dette området. Dette har samtidig hatt den bieffekten at det finnes flere aktører innen VVS-bransjen i Danamrk og Sverige som har opparbeidet kompetanse på solvarmeområdet. For Norges del har også de lenge lave strømprisene dempet interessen for nye oppvarminsteknologier.

De fleste av anleggene også i Norden er små og knyttet til enkeltbygninger, men både Sverige og Danmark har vært blant verdenslederne når det gjelder å utvikle store solvarmeanlegg. Det henger sammen med at fjernvarme er svært utbredt i begge land. Solvarme kan liksom andre energibærere brukes til å produsere varmt vann til fjernvarmesystem. Ifølge en oversikt fra 2002, som ikke synes å ha blitt oppdatert siden, fantes minst 8 solvarmeanlegg på over 500 kvm hver i Danmark og minst 22 i Sverige. Verdens største solvarmeanlegg er på 19.000 kvm (det figurerer bare med 9.000 i lista fra 2002, men er utvidet siden) og eies av Marstal Fjernvarme på Ærø i Danmark. Det største anlegget i Sverige er på 10.000 kvm og finnes i Kungälv. Enkelte av de store anleggene i har også fasiliteter for å lagre varme fra sommer til vinter. Sverige er verdensledende når det gjelde forskning på slik varmelagring.

Bruk av solenergi til å produsere elektrisitet har i Norge, Sverige og Finland først og fremst vært knyttet til hytter som ligger langt fra det offentlige strømnettet. Tallet på hytter med solcellemoduler er stort: Enova anlsår at det er 60.-70.000 hytter med slike anlegg i Norge alene, men mengden strøm de til sammen leverer er svært liten. Det er nettopp kombinasjonen av lang avstand til ledningsnett og lite behov for strøm på årsbasis – der den brukes bare noen uker om året og bare til lyspærer, radio, TV og lignende – som gjør solceller til et lønnsomt alternativ i denne situasjonen.

Det finnes imidlertid også noen demonstrasjonsanlegg der solceller er tatt i bruk i annen bebyggelse og i større skala. Et norsk eksempel er eksperimenthuset "Chanelle"; i Stavanger, tegnet av Harald Røstvik; et svensk finnes på IKEA-hovedkvarteret i Älmhult. I Danmark finnes flere større anlegg - som for eksempel Solgården i Kolding i Danmark med 757 kvm. solceller på taket, og Danmarks Radios nybygg fra 2006 i København, som har 1000 kvm solceller. I Danmark ble det også gjennomført et større prosjekt - Sol 1000 fra 2001-2005, som resulterte i at 700 bolighus fikk installert solceller. Det pågår også et lokalt solenergiprojektet i bydelen Valby i København der en med tida tar sikte på å dekke 10-15 % av strømforbruket på denne måten.

Hvem vet mer om solenergi?

Norsk Solenergiforening
Norsk solenergiforening jobber for å fremme bruk av solenergi og består i stor grad av folk som jobber innen bransjen eller med relatert forskning og utvikling.
KanEnergi AS
er energimyndighetenes "operatør for bedriftsspesifikk introduksjon av nye energiteknologier". De rådgir bedrifter og myndigheter som vil ta i bruk nye fornybare energikilder.
SunLab
er bedrifta til Harald Røstvik - norsk og internasjonal solenergiguru
Solenergigruppa ved Fysisk institutt, UiO
Ledes av prof. John Rekstad, som også har etablert SolarNor, landets eneste produsent av solfangere.

Solenergiforeninger og -sentre i de andre nordiske landa:
Svenska Solenergiföreningen SEAS
SolenergiCenter Danmark
Aurinkoteknillinen yhdistys/Soltekniska föreningen, Finland (sidene er pr. i dag bare på finsk)

Noen internasjonale lenker:
International Solar Energy Society, ISES
IEAs (Det internasjonale energibyråets) solenergiside
Solarbuzz - Internasjonal portal til nyheter og info om solceller
Fraunhoferinstituttet - Europas ledende innen solenergiforskning, med masse lenker videre

HJELP! JEG VIL SETTE I GANG SELV
Dersom du vil ha solstrøm på hytta, har du ikke noe større problem bortsett fra hva det koster. Den store etterspørselen gjør at solcellemoduler og nødvendig tilhørende apparatur er hyllevare hos mange forhandlere.

Vil du ha et solvarmeanlegg - til varmtvann (som er det enkleste) eller for å bidra til oppvarming av huset - kan du slvfølgelig be en energikonsulent om råd. Etter at de regionale enøk-sentrene i NOrge ble lagt ned, må du imidlertid regne med å betale for dette. Du må dessuten regne med at vedkommende advarer deg om at dette ikke kommer til å lønne seg (rådgivere flest er vant til å drive med energiøkonomisering). Hvorvidt det kommer til å lønne seg vet de ellers ikke noe om, fordi ingen vet hva strøm eller olje kommer til å koste i framtida, og solvarmeanlegget ditt bør holde i 20-30 år. Om du avskriver prisen på anlegget over 20 år, og ikke regner rentekostnader, så blir prisen per kilowattime neppe høyere enn dagens strømpris på oppunder 1 krone. Vil du bruke solenergi til å holde vintervarmen, slik at du trenger et sesonglager, blir den betydelige høyere. På den andre sida kan den bli merkbart lavere om du skal bygge nytt hus eller skifte tak (solfangerne kommer i stedet for en del av taket). Det samme gjelder om du likevel skal skifte ut varmtvannsberederen.

Den svenske Energimyndigheten utlyste i 2000 en konkurranse om å utvikle billigere solfangersystem for husholdninger. Vinneren var Uponor, med et system som da kostet SEK 16.000 inkludert solfangere, bereder og alle andre komponenter, mot en vanlig pris på minst kr. 25.000 for tidligere utgaver. Installasjonskostnader kommer i tillegg.

Du kan også velge å gå direkte til en VVS-installatør. Han/hun har kompetanse på de forskjellige komponentene som inngår i et solvarmeanlegg (tank, varmeveksler, rør, pumpe osv.) - selv om det i Norge er stor sannsynlighet for at firmaet aldri har blitt bedt om å montere solfangere før, eller vet hva som finnes i markedet. Her kan du hjelpe dem på veg ved å vise til en liste over danske  eller svenske  leverandører og produkter, eller til den eneste norske  produsenten i markedet. I løpet av de siste par åra har det også kommet til en handfull forhandlere som tilbyr solfangere av utenlandsk fabrikat på det norske markedet. Se lenkeside for en oppdatert oversikt.

Det er også mulig å bygge ditt eget solvarmesystem, helt eller delvis. De grunnleggende komponentene i en solfanger er enkle. Dersom du godtar litt lavere effektivitet enn i dem "proffene" leverer, (dvs. at du trenger et større fangerareal for å skaffe den energien du vil ha) kan du skaffe mange av dem brukt, f.eks. gamle vindu, kopperrør, blikkplater mm. Svenska Energiföreningars Riksorganisation har gjennomført en rekke studiesirkler i selvbygging av solfangere, og det er utarbeidet en handbok som viser hvordan det kan gjøres.

Gode eksempel fra Idébankens database

Merk: Alle disse er eksempel på at solenergi er tatt i bruk, men solenergien er ikke det mest sentrale i omtalen av alle prosjektene.

Andelssamfundet i Hjortshøj
Dømmesmoen - norsk senter for fornybar energi
Egebjerggård setter Ballerup på verdenskartet
Ekobyn Tuggelite
Energimyndigheten kjøper framtida nærmere
Framtidshuset er passivt
Himmmelsk strøm til 1000 kirker
Hus oppvarmet med kroppsvarme
Norsk-sri lankisk samarbeid om banebrytende solbygg
Ny Stockholmsbydel skal halvere miljøbelastningene
Samsø skal gå på 100 % fornybar energi
Schiedam halverte energiforbruket i nye boliger
Sola varmer Marstal
Solhus i Son
Solhuset i Järnbrott - et sosialt drivhus
Økoboliger midt i Oslo
Økologisk drivhus på Jæren


Litteratur om solenergi i Idébankens bibliotek

En oversikt over denne litteraturen finner du her.
Blant litteraturen om miljøvennlig byggeri finner du også flere titler som omhandler solenergi i bygninger.