Solcellernas livscykel – från produktion till återvinning

Kristina Bate Holmberg, Journalist
@uxconnections

Solceller har aldrig varit lika aktuellt som idag. Framtidens innovation som gör det möjligt för människan att ta tillvara på solens strålning. Vad som sällan hörs är dock hur solcellernas livscykel ser ut. Hur mycket kostar det för miljön och klimatet? I förlängningen, hur förhindrar solcellerna de förändringarna som hotar? 

Idag är det ett faktum att el och koldioxid används flitigt i resan mot den el- och koldioxidfria energiproduktionen. Dessutom används halvledaren kisel som grundmaterial för att tekniken ska fungera. Hela 97 procent av världens solcellsbestånd är just kiselsolceller. Hur påverkar det miljön – både lokalt och globalt? Låt oss gå igenom denna cykel i strävan efter de så åtråvärda solcellerna. Följ med på resa från materialutvinning till soptippen. Processen går i flera steg, och varje steg är i sig är mer eller mindre energikrävande. 

Brytning och bearbetning av kiseldioxid

Det börjar med att kiseldioxid utvinns från gruvor vilket kräver maskiner som i regler drivs på stora mängder fossila bränslen. Därefter ska kiseldioxiden omvandlas till kisel i en 2000 grader varm högt energikrävande ugn. Bearbetningen fortsätter. Kisel smälts till göt, även denna process högt energikrävande. Götet är det som skapar den så viktiga kristallstrukturen för solcellerna. Av götet sågar man ut tunna skivor till vad som benämns som wafers. Till dessa tunna skivor av kisel adderas de framtida strömledande elektroderna. Även antireflekterande lager tillsätts för att garantera att solcellen kommer att absorbera solljuset. Först nu är solcellen färdig och kan med andra sättas ihop till en solpanel. 

Till produktionens utsläpp ska utsläpp från transport, installation och rengöring av de färdiga solpanelerna inräknas. Med andra ord, avtrycket är varierande beroende på vad man väljer för bränsle vid transport, maskiner vid installation och rengöringsmedel. Även parametrar såsom var solcellerna placeras och var de används avgör det sammanlagda klimatavtrycket.  

Energiåterbetalningstid – när betalar sig solcellen åter?

I slutändan är den färdiga produkten dock något som kommer att genera miljövänlig el. Därför har man tagit fram en så kallad energiåterbetalningstid, eller EPBT, Energy Payback Time för solceller. Denna anger hur lång tid det tar för en solcellsanläggning att producera den mängden energi som tillverkning, transport och drift har tagit/tar. I Sverige brukar man räkna med att det tar mellan två och tre år innan en solcellsanläggning betalat tillbaka den mängden energi som används. I övriga norra Europa är siffran ungefär densamma – ett och ett halvt år. Däremot, i Sydeuropa med fler soltimmar har man räknat fram att den siffran ligger på max ett år. 

Att ha med i beräkningen är att den vanligaste typen av solcell har en livslängd på 25 till 30 år. Under hela den drifttiden bidrar den med generering av grön energi. Dessutom sker elproduktion och elanvändning ofta i närheten av varandra. För många andra energikällor är det ett undantag i stället för regel. Fördelen med närheten är att överföringsförluster i elnätet minskar drastiskt. Värt att ta upp är även den tysta driften och låga lokal miljöpåverkan solcellspaneler har när det kommer till växt- och djurliv. Räknar man med denna dryga 25-åriga livslängd kommer en solcell totalt att producera drygt 20 gånger så mycket grön energi i jämförelse med vad den totala energitillverkningen krävde. 

Solceller i söder eller norr

Som nämnt ovan är placering (väderstreck) och geografisk placering bidragande faktorer till energiåterbetalningstiden. Eller rättare sagt, antalet soltimmar. Om man jämför soliga Cypern med norra Island kan man se tydliga skillnader. I dagsläget motsvarar klimatavtrycket för solcellens totala livslängd 38 gram koldioxid per kilowattimme på Cypern. På Island är det i stället 89 gram koldioxid per kilowattimme som gäller. Dessa siffror väntas sjunka globalt år 2050 till tio gram koldioxid per kilowattimme eller mindre. Denna reducering syftar till att elproduktionen 2050 globalt och generellt sätt kommer att ha blivit än grönare.

Vad händer när solcellen slutat fungera?

Vad händer då efter de dryga 25 år i drift? Tyvärr saknar de allra flera nationerna idag en tydlig strategi för uttjänta solpaneler. För sex år sedan flaggade Japans miljöminister för att bara Japan kommer att producera 800 000 ton solavfall årligen 2040. Den globala organisationen International Renewable Energy Agency förutspådde samtidigt att det redan då fanns omkring 250 000 ton kasserade solpaneler globalt. Organisationen förutspådde dessutom att mängden skulle öka till 78 miljoner ton år 2050. Detta gör att solcellernas bäst-före-datum är ett problem som kommer allt närmre, och kräver en lösning.

I Europa innefattas återvinningen av solceller i samma direktiv som för andra elektroniska produkter (kylskåp, TV med mera). Detta kallas WEEE-direktivet och ska se till att EU:s medlemsländer garanterar att elprodukterna slängs och tas om hand om på ett ansvarsfullt sätt. Detta omfattar respektive aktör aktiv på den europeiska marknaden, både återförsäljare och producent. Aktören ska säkerställa att produkten återvinns, samt informera konsumenten om var produkten ska lämnas när den slutat fungera.

Idag återvinns bara aluminiumramarna och glaset från solpanelerna. Framledes finns det tankar på separat solcellsåtervinning. Tanke är att volymerna då kommer att vara så pass stora att det blir ekonomiskt lönsamt att ta tillvara på metallinnehållet. Solceller innehåller nämligen ädla metaller såsom koppar och silver i små mängder. I dag beräknas dessa mängder dock vara för små för att ett isärplockade skulle vara lönsamt. 

Åtgärder för grönare solceller

Var skulle man då kunna komma in med för åtgärder? Sverige har satt som mål att all gruvdrift ska vara fossilfri år 2035. Tio år senare, 2045, ska samtliga bearbetningssteg vara klimatneutrala och all energianvändning vara fossilfri. Exempel på åtgärder är eldrift, biobränsle, ökad automation och digitalisering, samt förbättrad teknikutveckling av förädlingsprocesser. Sistnämnda genom exempelvis ökad användning av vätgas och CCS (Carbon Capture and Storage). Även optimera placeringen av solcellerna kan bidra till att minska miljöpåverkan. Inte minst i norra Europa.

Summa summarum. Den totala klimatpåverkan som solceller har beror på flera aspekter. Under tillverkningen genomgår solcellerna flera miljö- och klimatbelastande moment. Hur stor belastning beror på varifrån elen som används kommer, vilket till stor del beror på i vilket land produktionen sker. Idag återvinns delar av solpanelerna, men inte fullt ut. Avfallet är en klimattjuv som förhoppningsvis kommer att försvinna med ökade ekonomiska incitament. 

UX Connections, the UX design agency with UX/UI consultants to help your digital product succeed.