Sol og vind
I den siste rapporten fra FNs klimapanel fremheves avkarbonisering av kraftsektoren som en avgjørende forutsetning for at togradersmålet kan realiseres. Elektrisitet må få en større rolle som energibærer og kraften som produseres må være CO2-fri. På dette området står Norge i en særstilling, ettersom nesten all vår kraftproduksjon allerede er fornybar. Vi tror likevel det er viktig å dvele ved omstillingen av kraftsystemene. Mye tyder på at vi kan være ved starten av et transformativt skifte, med paralleller til for eksempel utviklingen av mobiltelefoni.
I 2013 var 22.1 prosent av den globale elektrisitetsproduksjonen fornybar; 16,4 prosent var fra vann, 2,9 prosent fra vind, 1,8 prosent fra biomasse, 0,7 prosent fra solceller (PV) og 0,4 prosent fra andre kilder som geotermisk og CSP (Concentrated Solar Power) (IEA, 2013a). Andelen fra sol og vind er fortsatt liten, men veksten i installert kapasitet har vært langt større enn forventet.
I september 2013 utga det amerikanske energidepartementet rapporten Revolution Now – The Future Arrives for Four Clean Energy Technologies. Her beskrives fire ulike teknologier som departementet mener er klare til å revolusjonere amerikansk energibruk; vindkraft på land, solkraft, LED-pærer og elektriske biler.
Amerikansk vindkapasitet er tredoblet siden 2008 og amerikansk vindkraft hadde i 2013 en samlet kapasitet tilsvarende 60 større atomkraftverk. Det amerikanske energidepartementet forventer at vind kan dekke opptil 20 prosent av elektrisitetsetterspørselen i 2030, forutsatt at myndighetene fortsetter å legge til rette for vindkraft (U.S. Department of Energy, 2013). I 2013 ble det satt «prisrekord» på vind. I enkelte delstater ble det inngått langsiktige kraftkontrakter der vind ble priset ned mot $0,025 per kilowattime, med andre ord ca 15 øre/kWh. Den lave prisen er delvis et resultat av ulike støtteordninger og skattefordeler. Ifølge energimyndighetenes beregninger er verdien av de ulike støtteordningene i overkant av 9 øre/kWh, og uten slik støtte ville de beste langsiktige kontraktene vært priset ned mot 25 øre/kWh (U.S. Departement of Energy, 2014). (Til sammenligning var den gjennomsnittlige kraftprisen i Norge for kraftintensiv industri 29,3 øre/kWh første kvartal 2014 (SSB, 2014b)).
I Kina var 68 prosent av kapasiteten som ble installert i 2013 fornybar. Mesteparten av dette var vannkraft, med vind og sol hakk i hel. Bloomberg New Energy Finance forventer at innen 2020 vil mesteparten av ny installert kapasitet i Kina komme fra sol (Liebreich, 2014). Figuren under viser hvordan etterspørselen etter solceller har vokst siden 2008. Kina er i dag det landet som installerer mest sol, etterfulgt av USA, Japan og Italia. I perioden frem til 2013 var det tyske markedet det største. Felles for disse landene er at de har støtteordninger for sol.
Global etterspørsel etter solcellemoduler. Kilde: Solar PV Development: Lessons Learnt from Other Countries, Canadian Solar 2014
Også i USA har sol «tatt av» de siste tre årene, og i slutten av 2013 var det installert 440 000 solanlegg. Fordi sol- og vindanlegg bare produserer når det er sol og vind, er andelen fornybar elektrisitetsproduksjon langt lavere enn andelen installert kapasitet, og sol dekker fortsatt bare en meget liten del av den amerikanske kraftetterspørselen. Både i California og på Hawaii har allikevel kraftproduksjonen fra solanlegg allerede blitt så stor at produksjonen av fossil kraft reduseres.
Prisen på solceller er halvert siden 2008 og figuren under viser den amerikanske nedgangen i prisen på installert sol og installert kapasitet (SEIA & GTM Research, 2014).
PV installasjoner i USA. Kilde: GTM Research U.S. Solar Market Insight Report.
Mesteparten av kostnadsreduksjonen så langt skyldes lavere priser på solceller. Det amerikanske energidepartementets program Sunshot har som mål å få kostnaden på solkraft ned til 0,06 $/kWh (cirka 36 øre per kilowattime) innen 2020 (Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, 2014). På dette nivået vil sol kunne konkurrere med tradisjonell kraftproduksjon. Sunshot-programmet skal vare i 10 år og fokuserer på nettintegrasjon, lagringskostnader, kapitaltilgjengelighet, opplæring av installatører og amerikansk produksjon av solceller. Etter tre år er gjennomsnittsprisene på elektrisitet fra storskala solcelleanlegg allerede blitt redusert fra 0,21 $/kWh til 0,11 $/kWh.
Fornybar og desentralisert
Tradisjonelt har kraftforsyningen vært dominert av store sentraliserte enheter (typisk et kullkraftverk) som har produsert strøm og distribuert den enveis til kundene, enten det er husholdninger eller industri. Store selskaper, enten privat eller offentlig eid, har kontrollert denne vitale infrastrukturen. Disse sentraliserte kraftverkene suppleres nå i økende grad av småskala kraftproduksjon. Private husholdninger og bedrifter med solanlegg på taket produserer selv deler av sitt kraftbehov og selger samtidig strøm tilbake til nettet.
Egenprodusert kraft konkurrerer ikke med markedsprisen på strøm, men med prisen som forbrukere betaler for elektrisitet, som er langt høyere enn markedsprisen på grunn av tilleggskostnader som nettleie, skatter og avgifter. Stadig flere analysemiljøer ser for seg et «tipping point» der sol pluss lagring blir så rimelig at de som har mulighet til det installerer solanlegg på egne tak. I meglerhuset Morgan Stanley sitt mest optimistiske scenario, som forutsetter at sol fortsatt får skattefordeler, vil installert PV-kapasitet i USA øke fra dagens 12 GW til 415 GW i løpet av få år (Morgan Stanley, 2014a; Morgan Stanley, 2014b). En slik omlegging vil endre kraftsystemet i mange amerikanske stater fullstendig.
20. august 2014 sendte storbanken UBS ut et notat til sine kunder og store investorer der de argumenterer for at energisystemet i Europa er på vei mot dramatisk endring (UBS, 2014). UBS forventer at kombinasjonen av solceller på taket, batterier og el-biler vil lønne seg for forbrukere i Tyskland, Italia og Spania innen 2020 og at Frankrike og England ligger like etter. Ifølge bankens beregninger vil en husholdning som kjøper et solanlegg med 20 års levetid, et batteri og en elbil med 10 års levetid, ha tilbakebetalt investeringen i form av reduserte el- og drivstoffkostnader i løpet av 7-11 år. Antagelsene bak denne analysen er som følger:
- UBS forventer at reguleringer og støttesystemer vil trigge rask vekst i elbilmarkedet i årene 2015-2020. Banken estimerer at det må selges 3,2 millioner elbiler globalt innen 2021 for at Europa, Kina og USA skal nå de mål de har satt for utslipp per kjørte kilometer – selv med effektivitetsforbedringer i bensin- og dieselbiler.
- Veksten i etterspørsel på elbiler vil medføre at kostnadene for litiumbatterier vil falle. Lavere batterikostnader vil øke etterspørselen etter både elbiler og batterier i husholdninger med solanlegg ytterligere, og banken forventer at batteriprisene vil falle fra $360/kWh i 2013 til $200/kWh i 2020 og helt ned til $100/kWh innen 10 år.
- Etter 2020 vil elbilen konkurrere med fossilbilen på pris og usubsidiert etterspørsel vil drive veksten. Banken antar at 10 prosent av nybilsalget for personbiler i Europa vil være elbiler i 2025.
- Banken antar at prisen på solanlegg vil fortsette å falle med 4 prosent årlig og at fossilprisene vil øke med 1,5 prosent per år.
I et slikt scenario vil kombinasjonen av solanlegg, elbiler og batteri for ekstra lagring være økonomisk gunstig for svært mange europeere innen 2025 – uten subsidier. Scenarioet er kanskje noe optimistisk med hensyn på timing, men at kraftproduksjonen er i ferd med å desentraliseres er det ingen tvil om. Figuren under sammenligner fortidens «lineære» kraftsystem med et mulig framtidig system.
Fortidens kraftsystem (over) sammenlignet med framtidens kraftssystem (under). Kilde: UBS.
Det vokser altså frem et nytt kraftsystem som både er fornybart og desentralisert. Den desentrale produksjonen har i stor grad vært forbrukerdrevet og trenden i retning av større desentrale innslag er meget sterk. Samtidig vil det være behov for stor sentralisert produksjon som kan sikre stabile kraftleveranser til for eksempel storbyer og kraftkrevende industri.
Myndighetenes rolle i dette skiftet er helt sentral, men tilstedeværelsen har ulike uttrykk. Da solanlegg var dyre og ble subsidiert inn i Tyskland gjennom feed-in tariffer som lå langt over markedsprisene for kraft, var myndighetenes rolle å sikre lønnsomhet for investeringer som var ønsket av politiske årsaker. Når solenergien blir billig, blir myndighetenes rolle å sikre at de etablerte aktørene ikke får urimelig sterk beskyttelse på nykommernes bekostning. Denne konflikten har for eksempel kommet til syne i flere amerikanske delstater, i Australia, og i flere søreuropeiske land.
Det er dag 1,3 milliarder mennesker i verden som ikke har tilgang på elektrisitet. I land med store behov for ny kraftforsyning kan utbygging av fornybar kraft i desentraliserte nett vise seg som en billigere og mer effektiv vei fremover enn store sentraliserte løsninger. En viktig årsak til dette er at utbygging av fornybar og lokal produksjon går raskere og er enklere å realisere enn store sentraliserte løsninger som har lang gjennomføringstid, krever store investeringer og mye nettutbygging.
Et eksempel er India der omkring 400 millioner mennesker mangler tilgang på elektrisk strøm og de fleste av dem bor i landsbyer som ikke har tilgang til nett. Indias nyvalgte statsminister Narendra Modi har som mål at alle indiske hjem skal ha minst en lyspære innen 2019 – og at kraften skal komme fra sol (Katakey & Chakraborty, 2014).