Solcellerne

Artiklen er en del af bogen Vedvarende energi i Danmark - En krønike om 25 opvækstår 1975-2000, udgivet på OVEs Forlag i 2000.

< Stagnationen og den nye handlingsplan 1998-2000

Indholdsfortegnelse

De nye konjunkturer for solcellerne >

Af Jens Windeleff

Solcellerne

Solceller kendtes omkring oliekriserne primært fra de mere eksotiske anvendelser ude i rummet eller helt nede på jorden til at holde medicin nedkølet under transport i ørkenen.

Solcellerne blev ikke et tema, som græsrødder og pionérfabrikanter kastede sig over straks efter oliekriserne, sådan som tilfældet var med solvarmen, dertil var teknologien alt for kompliceret, og pengene for små. Drømmen var der naturligvis, men det lå i luften, at den fotovoltaiske teknologi, som primært kun var kendt i forbindelse med rumfartsprojekterne, måtte blive et senere kapitel i udviklingen af den vedvarende energi.

Men sidst i 1970’erne kom også solcellerne til Danmark. Der var ikke midler eller forudsætninger for at starte en teknologisk udvikling, sådan som den foregik i udlandet Vi var i første omgang henvist til at importere solcellerne og udføre en række forsøg med dem. Der blev etableret et beskedent forskningsprogram vedrørende den grundlæggende fysik og fremstillingsteknologien for siliciumbaserede solceller på DTU i 1976 af Niels I. Meyer og Preben Prehn. Senere i 1982 blev aktiviteterne overdraget Otto Leistiko, og samarbejdet mellem Fysik Laboratorium III og Elektronisk Institut resulterede i dannelsen af Laboratoriet for Halvlederforskning. Otto Leistiko fortsatte gennem halvfemserne forskningen på Mikroelektronikcentret med EU-støtte i et samarbejde med europæiske firmaer og forskningscentre, bl.a. Siemens, BP Solar, IMEC, Belgium og universitetet i Napoli.

De mere anvendelsesorienterede forsøgsaktiviteter foregik i de første år i et flerårigt samarbejde mellem Strømforsyningssektionen på Jysk Telefon under Bent Mortensens ledelse og Peter Ahm som medarbejder, og Laboratoriet for Energiforskning på Odense Universitet, hvor Johannes Jensen bistået af den kvindelige australske forsker Carol Perram var primus motorer. Her blev en række solcelleforhold systematisk undersøgt for første gang i en dansk sammenhæng: solindstråling, modellering af solcelleanlæg, etablering af forsøgsanlæg og jævnførelse af modelleringsresultater med målte data fra forsøgsanlæggene. Der var tale om et frugtbart samarbejde, som ikke alene bidrog til større forståelse af sollyset som energikilde, men som i høj grad afklarede driftsbetingelserne og designrammerne for solcelleanlæg i Danmark.

Samtidig begyndte Bent Sørensen fra Niels Bohr Instituttet, som i 1981 blev professor på RUC, at interessere sig for solcellerne, og udgav som den første dansker litteratur om emnet.

Jysk Telefon, Dansk Vind Teknik og Lyac etablerede i 1983 det første hybride solcelle-vind anlæg incl. batterier og dieselgenerator.

Støttet af det danske Energiforskningsprogram (EFP-82) etablerede Jysk Telefon i 1983 i samarbejde med vindmøllefabrikken Dansk Vind Teknik og batteriproducenten Lyac et hybrid stand-alone forsøgsanlæg bestående af et solcelleanlæg på 4,4 kWp, en vindmølle på 20 kW, et batterilager på 132 kWh og et 12 kW diesel-generator anlæg.

Hensigten var at demonstrere sol-vind-diesel-anlæg som elforsyningskilde for fjerntliggende telekommunikationsanlæg eller lignende professionelle anvendelser med høje krav til driftspålidelighed. I projektet indgik mange teknisk avancerede løsninger, som også var interessante i en international sammenhæng, primært omkring styringsstrategier og batteriovervågning. Det samlede vind-sol-anlæg, som var opsat ved landcentral Ølst syd for Randers, fungerede frem til 1989. Det kan nævnes som kuriosum, at vekselrettersystemet, som efter datidens forhold var meget avanceret (bl.a. modulopbygget i 250 W enheder, med kvadrant skift, dvs. både ensretter- og vekselretterfunktion, og med mulighed for paralleldrift med dieselgenerator) midt i projektperioden foranledigede en brand. Containeren, som rummede de fleste tekniske installationer udbrændte, og man skulle igennem en retssag for at få placeret ansvaret for fadæsen (en svag diode-konstruktion).

Solcelledelen af anlægget er stadig (1999) i drift, og er ét af Danmarks ældste kørende solcelleanlæg.

I begyndelsen af 80’erne begyndte også elforsyningsselskaberne og elinstallatørerne at interessere sig for solcellerne, i første omgang blev det dog kun tilløb. SEAS havde planer om et 50 kW anlæg ved Vester Bøgebjerg med EU-støtte, men opgav projektet. Hasle Kommune havde ambitiøse planer om kombinerede solcelle-vind-anlæg, men fik ikke den ventede EU-støtte til et 100 kW solcelleanlæg. I tilknytning til de bornholmske initiativer forsøgte Alliance A/S, der var ejet af elinstallatørsammenslutningen, at etablere sig som landets første solcellefabrikant for næsen af Batec A/S og Topsil A/S. Alliance havde allerede involveret sig i vindmøllebranchen og netop opkøbt virksomheden Wincon A/S. Projektet vakte en del interesse og havde også bevågenhed fra Niels I. Meyers Styregruppe for Vedvarende Energi. En del fabrikationsudstyr blev anskaffet og installeret, og det så en overgang ud til at Danmark også på dette område skulle etablere sin egen produktion. I 1988 kom Wincon imidlertid ud med et stort underskud, og alle Alliancens VE-eventyr inklusiv solcelleprojektet blev standset.

Udviklingen fortsatte dernæst indtil 1992 i de mere velkendte spor med importerede solceller. Igen med Jysk Telefon som drivkraft og med økonomisk støtte fra EF’s F&U program blev der i 1984 etableret et tagintegreret solcelleanlæg på 5 kWp eller ca. 50 m2. Udover Jydsk Telefon deltog husbygningsfirmaet Kalmargården, batteriproducenten Lyac og vekselretterfabrikanten Alex Grosman. Der var tale om et stand-alone solcelleanlæg, dvs. et autonomt anlæg, som alene kan dække husstandens elbehov. Tanken var at eksportere sådanne huse til områder i Middelhavslande, hvor der ikke fandtes et elforsyningsnet. Udover solcellerne bestod anlægget af et batterilager på ca. 80 kWh og en vekselretter på 10 kW. Solcelleanlægget var teknisk set meget avanceret og fungerede efter sin hensigt. Der kom dog aldrig kommercielle resultater af projektet, da husbygningsfirmaet, som også varetog de kommercielle interesser, i anden halvdel af 1980erne måtte indskrænke og til sidst lukke.

I mangel af danske produkter etablerede en række firmaer sig som leverandører på rent kommercielle vilkår af importerede solceller til telekommunikation og signallering, vandpumpning og til drift af fjerntliggende sundhedsklinikker. Grundfos begyndte allerede i slutningen af 70’erne med Niels Due Jensen som primus motor at udvikle vandpumpesystemer til den 3. verden med solceller som energikilde, og blev dermed én af de danske pionerer på solcelleområdet. De første prøveanlæg blev opstillet i 1981 udenfor Grundfos’ administrationsbygning i Californien i samarbejde med den amerikanske solcelleleverandør Arco Corp. I 1982 fulgte et prøveanlæg ved administrationsbygningen i Bjerringbro. Pumpeydelsen var optimeret til solcelledrift, bl.a. ved hjælp af kobberudstøbt rotor, og i løbet af den følgende 10-års periode med Hans Stougaard som udvikler på inverterområdet og Poul Erik Mortensen og Jan Heegaard som drivkræfter på det markedsmæssige område, blev Grundfos én af verdens førende producenter af solcelledrevne vandpumpesystemer med over halvdelen af verdensmarkedet som følge af høj ydelse og lave omkostninger.

Vestfrost A/S fortsatte et udviklingsarbejde, der var startet af Anette Gydesen på Fysisk Laboratorium III på DTU, og fik knap 10 år senere et gennembrud med en WHO-godkendelse af et solcelledrevet medicinfryseskab, hvor batteriet blev erstattet af et islager. Blandt andre betydelige deltagere kan nævnes OIElectric ledet af Ove Ibsen. Ove Ibsen, der i 70érne var installatør af telefoncentraler for Jydsk telefon, havde fundet vej til solcellerne gennem selskabets tidlige engagement på området, og etablerede med sit eget firma leverancer og teknologioverførsel til ulande, de baltiske lande og Grønland, samt indenlandske solcelledrevne produkter til fyrtårne, navigationsudstyr m.m. Grenå Marine’s solarafdeling med Ib Ahm Nielsen leverede solcelleudstyr til lystbåde og campingvogne. KKF-Energi etablerede sig med E. Karlsson som importør af Solarex-produkter og leverede senere både projektering og anlæg til større danske og grønlandske opgaver. AEG, der på det tidspunkt havde en stor solcellefabrik i Hamborg, som senere blev frasolgt, etablerede en københavnsafdeling ledet af Tage Kjærgaard, som også havde været aktiv i Jydsk Telefon’s projekter. Også Siemens etablerede en solcelleafdeling i Ballerup, og desuden fremkom en række mindre enkeltmandsfirmaer.

Selvom importen og de tidlige teknisk avancerede projekter gav viden og erfaring om solcelleteknologi var det dog først i begyndelsen af 1990’erne, at solcellerne påkaldte sig nogen synderlig opmærksomhed i danske energikredse. Der var nok to hovedfaktorer hertil.

For det første udtog den danske fysiker Yakov Safir i 1990 patent på en ny fremstilling af solceller. Yakov Safir havde først fået tilbudt stillingen som produktionschef for BP Solars nye solcellefabrik i Madrid, men valgte i stedet i 1989 at etablere sin egen solcellevirksomhed Racell med fortsatte tætte relationer til BP Solar. Yakov Safir indkøbte den bornholmske maskinpark, der stod stille efter det kuldsejlede Alliance-projekt, og fik afprøvet patentet i fuld skala hos Innovation på Teknologisk Institut. Metoden gav mulighed for at anvende lavkvalitet og dermed lavpris silicumskiver til at producere solceller med høj effektivitet, dvs. teoretisk > 18 %, samtidig med at fremstillingsprocessen kunne gøres mere miljøvenlig med færre enkeltprocesser, ca. 30 i forhold til normalt 60-70. Patentet blev efterhånden anerkendt i flere lande og fik i 1996 tildelt Årets Patentpris.

I 1991 etablerede Racell virksomheden Solel, som fik megen omtale som den hidtil eneste danske solcelleproducent. Virksomheden blev delvis finansieret ved salg og udvikling af produktionsudstyr til Mikroelektronikcentret, Grundfos, Danfoss m.fl. Fremkomsten af en dansk producent af solceller betød en stigende opmærksomhed om solcelleteknologien i pressen, selvom siliciumskiverne til produktion af solceller stadig blev importeret. Et samarbejde med Haldor Topsøe A/S tegnede yderligere perspektiverne for teknologioverførsel af solcelleproduktionsanlæg til 3.verdens lande som Indonesien, Kina og Egypten.

Yakov Safir havde opnået flere tilskud til sin udvikling gennem energi- og miljøprogrammerne, men det økonomiske fundament for Solel’s fortsatte produktion blev dog et samarbejde med Gaia-koncernen med Ross Jackson som investerende. Som følge af problemer med svingende kvalitet af leverancer samt interne uoverensstemmelser endte samarbejdet dog i 1996 med et veritabelt brud, en ufornøjelig retssag og en opdeling i to firmaer: Yakov Safir fortsatte sine aktiviteter i selskabet Racell, som indgik samarbejde med Batec solvarme og BP Solar, hvilket bl.a. resulterede i udviklingen af et hybridt solcelle-solvarmemodul. Gaia-koncernen dannede på basis af den resterende stab fra Solel samt nye folk det modulproducerende firma Gaia Solar med Dennis Aarøe som den daglige bærende kraft, og i 1999 indgik dette firma et formaliseret samarbejde med Shell Solar om import af solceller fra olieselskabets hollandske og tyske fabrikker. I 1999 meldte den næste modulproducent sig på markedet, Danapane, som specialiserede sig i skræddersyede solcellevinduer.

For det andet satte Energistyrelsen i 1991 gang i en udredning om solcelleteknologiens muligheder i Danmark. Udredningen blev gennemført af Peter Ahm fra PA Energy støttet af 11 institutioner og virksomheder, som alle havde berøringsflader til solcelleteknologien. Udredningen forelå i begyndelsen af 1992, og indeholdt en anbefaling af forsigtig dansk opstart på solcelleområdet i form en “fase 1”, som skulle bidrage til videnhjemtagning og videnopbygning vedrørende solcelleteknologi i Danmark. En senere “fase 2”, som kunne iværksættes, når den teknisk/økonomiske udvikling af solcelleteknologien ville betinge det, skulle omfatte en mere systematisk introduktion af solcelleteknologi i det danske energimix.

Udredningens anbefalinger blev fulgt, og gruppen bag udredningen blev nedsat som en solcellefaglig arbejdsgruppe under Energistyrelsens Solenergiudvalg. Foruden Frank Bason, som havde været aktiv i videnopbygningen og gennemført en del skoleprojeter, samt Bent Sørensen fra Novator og repræsentanter fra leverandørerne, kom der nye kræfter fra rådgivende ingeniørfirmaer som Esbensen og Cenergia.

Nordvestjydsk Folkecenter for vedvarende Energi viste endnu engang sit engagement i de nye teknologier, bl.a. med opførelsen af træningscentret Skibstedfjord. Preben Maegaard havde under et besøg i Japan set, hvorledes solceller kunne indbygges i ruder med stor dekorativ effekt. Med udgangspunkt heri etablerede Folkecentret et udviklingssamarbejde med GaiaSolar og Midtglas i Herning, der resulterede i 15 stk. 2 m2 store ’elektroniske gardiner’, der blev indbygget i træningscentrets facade som ét af landets første bygningsintegrerede solcelleanlæg. Samarbejdsprojektet, som demonstrerede de arkitektoniske muligheder, blev i 1998 belønnet med Den Europæiske Solpris, og viste sig senere at være et eksportemne, idet Midtglas ved årsskiftet 1999/2000 fik en ordre på 360 m2 rudeintegrerede solceller til en brandstation i Amsterdam.

Desuden blev erfagruppen Dansk Solcellegruppe etableret i 1991. Endelig etablerede Teknologisk Institut i samarbejde med Risø i 1995 Prøvestationen for Solcelleanlæg med Ivan Katic som daglig leder.

Da prøvestationen senere indgik i centerdannelsen Solenergi- Center Danmark havde det været naturligt om DTU’s Mikroelektronikcenter med Otto Leistiko som solcelleinteresseret gennem alle årene var blevet en del af samarbejdet, men Mikroelektronikcentrets vurdering af de danske muligheder på området samt centrets forpligtelser i udenlandske solcelleopgaver stillede sig hindrende i vejen. Sidst men ikke mindst markerede en del af elverdenen, dvs. især elselskabet VOH, senere EnCon, med Per Kristensen som direktør og Flemming Kristensen som afdelingsleder, at solceller var et naturligt anliggende for elforsyningsselskaberne. Elselskabet gik desuden sammen med den internationalt orienterede Peter Ahm aktivt ind i IEA-samarbejdet på solcelleområdet.

< Stagnationen og den nye handlingsplan 1998-2000

Indholdsfortegnelse

De nye konjunkturer for solcellerne >

> Mere om solceller på Klimadebat.dk