Solcellers miljöpåverkan (livscykelanalys)

Solceller är något som ofta diskuteras som ett miljövänligt alternativ för energiproduktion. Men hur miljövänligt är solenergi egentligen och vilka faktorer spelar in på dess miljöpåverkan? Vi har gått igenom den senaste forskningen och sammanfattat den här i artikeln!


Kortfattat: vilken miljöpåverkan har solenergi?

  • Miljöpåverkan av svenska solceller är ca 28 – 40 CO2-ekvivalenter / kWh
  • Energiåterbetalningstiden för solceller i Sverige är 2 – 3 år
  • Det finns stora skillnader mellan klimatpåverkan hos olika solcellsteknologier
  • Solpanelers miljöpåverkan varierar beroende på var de tillverkas
  • Hållbarheten i tillverkningsprocessen skiljer sig mycket mellan olika tillverkare

Så – är solceller bra i Sverige?

Ja, enligt oss är solceller är en bra och miljövänlig lösning även i Sverige, trots att det innebär högre utsläpp än vår nuvarande elmix. Detta eftersom att vi säljer solel till grannländer med högre utsläppsnivåer samtidigt som en investering i solenergi hjälper teknologin att utvecklas.

Energiåterbetalningstid för solceller

Energiåterbetalningstiden, det vill säga hur lång tid det tar för en solpanel att producera lika mycket energi som det krävs för att tillverka den, är ca 2 – 3 år i Sverige. Eftersom att en solpanel uppskattas ha kvar minst 80 % av produktionskapaciteten efter 25 år blir energiöverskottet väldigt stort. [1]

Solcellers miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv

När man jämför miljöpåverkan hos olika energislag används ofta ett index på dess uppskattade utsläpp per tillverkad energimängd. Det index som i regel används är koldioxidekvivalenter per producerad kilowattimme (CO2/kWh).

Exakt vilket värde som gäller för solceller skiljer sig mellan studier eftersom att de räknas ut baserat på olika antaganden. Två exempel på olika uppskattningar är:

  • Nature Communications: De publicerade en studie år 2016 där miljöpåverkan uppskattades till 20 g CO2/kWh för polykristallina solceller & 25 g CO2/kWh för monokristallina solpaneler. Studien utgick ifrån att produktionen skedde i Kina och att solinstrålningen var ca 1 700 kWh/kvadratmeter [2].
  • Vattenfall: Har publicerat på sin hemsida att miljöpåverkan för deras solenergi ligger på ca 28 g CO2/kWh.

Om vi utgår ifrån att solpanelerna producerats i Kina, men istället använder siffror på svensk genomsnittlig solinstrålning. I Sveriges fall brukar man säga att 1 060 kWh/kvadratmeter är ett genomsnittet. Utifrån detta kan vi göra liknande beräkningar som Nature Communications.

I det fallet får vi:

1 700 / 1060 x 20 = 32 g CO2/kWh för polykristallina solpaneler

1 700 / 1060 x 25 = 40 g CO2/kWh för monokristallina solpaneler

Var solpanelerna produceras spelar roll

Den faktor som har störst påverkan på solcellers miljöpåverkan är produktionsfasen. Processen för att framställa solpaneler är väldigt energikrävande. Ungefär 60 % av energin går till att framställa rent kisel och resterande 40 % går till att producera solcellerna och panelerna [3]. Eftersom produktionen kräver mycket energi blir härkomsten av den elektricitet som går åt att producera solpanelerna väldigt relevant. En vanlig kritik solceller får är att de produceras med hjälp av kolkraft från Kina och Tyskland.

Faktum är det är en myt att majoriteten av svenska solpaneler produceras i Kina. Enligt en undersökning från den internationella solcellsföreningen IEA PVPS har nämligen andelen solpaneler som installerats i Sverige med ursprung från Kina sjunkit från 82 % → 10 % mellan åren 2010 till 2017 [4].

Som följd av att produktionen flyttas från Kina (som historiskt haft väldigt höga utsläppsnivåer för sin elproduktion) minskar även solcellernas miljöpåverkan drastiskt. De livscykelanalyser som baseras på kinesisk produktion blir därför inte alltid representativa för dagens läge.

Härkomst från solpaneler installerade i Sverige under 2017

Tabellen nedan innehåller en uppskattning av var de solpaneler som installerades i Sverige år 2017 härstammar ifrån, samt vad de uppskattade utsläppen är för energiproduktion i det landet.

TillverkningslandAndel Utsläpp vid elproduktion (g CO2/kWh)
Vietnam22 %520 [5]
Thailand17 %380 - 480 [6]
Sverige13 %13 [7]
Tyskland13 %401 [8]
Malaysia12 %509 [9]
Kina10 %555 - 690 [10] - [11]
Sydkorea8 %492 [12]
Taiwan4 %509 [13]
Övriga världen1 %475 [14]

Vänligen notera att:

a) Kina har historiskt sätt haft väldigt höga utsläpp av CO2e/kWh. Runt år 2011 var uppskattningen så hög som 972 g CO2e/kWh [15]. Många livscykelanalyser baseras därför på utdaterade siffror.

b) Det är svårt att hitta aktuell och uppdaterat data inom utsläppsnivåer för många asiatiska länder och datan bör inte ses som helt pålitlig och aktuell för 2020.

Som tabellen påvisar är det alltså endast ca 20 % av solpanelerna som härstammar från Kina och Tyskland. Används exempelvis svenskproducerade solpaneler blir miljöpåverkan en bråkdel av kinesiska paneler eftersom att vår elmix är betydligt mer miljövänlig.

Solenergi kontra vår befintliga Elmix

Ett vanligt motargument till att installera solenergi i Sverige är att vi redan har en väldigt miljövänlig elmix. I Sverige har vår elmix en utsläppsnivå på 13 g CO2e/kWh [7], vilket är lägre än utsläppen från solenergin utifrån nästan alla forskningsrapporter som existerar.

Enligt vattenfall fördelas deras utsläppsnivåer enligt följande (per energislag):

  • Solkraft: ca 28 g CO2e/kWh
  • Vindkraft: ca 12 g CO2e/kWh
  • Vattenkraft: ca 8g CO2e/kWh
  • Kärnkraft: ca 5g CO2e/kWh

I deras uträkning är det tydligt att solceller släpper ut mer växthusgaser av de mest vanliga energislagen i Sverige.

Sverige exporterar grön solel

Innebär det faktum att solenergi har högre utsläpp än vår elmix överlag att solenergi endast ersätter mer miljövänlig energi från andra energislag? Nej, så är inte fallet, även om det är enkelt att tro det.

Sverige är en så kallad nettoexportör av el, vilket innebär att vi säljer en stor del av den elektricitet som produceras till andra europeiska länder. För 2019 såg vår fördelning ut enligt följande:

  • Producerad mängd: 164,4 TWh
  • Exporterad mängd: 35,2 TWh
  • Importerad mängd: 9 TWh [16]

Sveriges nettoexport var alltså 26,2 TWh år 2019, vilket motsvarar ca 16 % av vår totala elproduktion. Med det sagt är det säkert att anta att just solel leder till en högre grad export eftersom att egenanvändningen för solceller i regel är på 30 – 40 % (och resten säljs tillbaka till elnätet).

Varför är detta relevant kan man tänka sig?

Jo, för att våra grannländer i Europa har inte i närheten av en lika miljövänlig elmix som vi har i Sverige. Anledningen att vi i Sverige kan ha så låga utsläpp är bland annat våra naturtillgångar som möjliggör vattenkraft (vilket motsvarar 40 % av elproduktionen) samt användandet av kärnkraft (ca 40 % av elproduktionen) [17].

Många av våra grannländer i Europa förlitar sig fortfarande till stor del på fossila bränslen såsom kolkraft och olja, vilket gör att deras elproduktion har ett betydligt större klimatavtryck. Det gör att varje kWh solel vi exporterar ersätter elektricitet från (till stor del) fossila alternativ.

Nedan hittar du en sammanställning av miljöpåverkan från våra grannländer:

  • Nordisk elmarknad – 125 g CO2e/kWh [18]: Den nordiska elmarknaden är en sammanställning av genomsnittet för utsläppen i de nordiska länderna. Även om siffran på 125 g är någorlunda utdaterad (och det pratas om siffror närmare 60 g idag) är det värt att nämna att Sveriges elmix drar ner genomsnittet ordentligt här.
  • Europeisk elmarknad – 275 g CO2e/kWh [19]: För hela Europa ligger genomsnittet istället på höga 275 gram, vilket är nästan 10 gånger så mycket som de uppskattade utsläppen för en solpanel i Sverige.

Att installera solceller innebär alltså att mer solel (och el från den svenska elmixen) exporteras till andra länder och ersätter deras mindre miljövänliga alternativ.

Det här bekräftas bland annat av en studie från Energimyndigheten som visat på att en stor utbyggnad av solenergi i Sverige framförallt kommer bidra till att ersätta fossil kraft från andra länder i Europa [20].

Tre argument till solenergi – trots högre CO2e/kWh än Sveriges elmix

För att summera debatten kring att solceller i vissa fall har högre utsläpp än Sveriges elmix (även om det inte behöver vara så i samtliga fall) vill vi passa på att nämna tre argument till att använda solceller – även om det innebär större utsläpp än elmixen:

1. För att vi exporterar till Europa:

Som vi tidigare nämnde exporteras hela 16 % av svensk elproduktion till andra länder med mindre klimatvänlig elproduktion. Slår vi ihop Sveriges elmix med vår exportnivå och Europas Elmix ger följande förenklade uträkning ett positivt klimatnetto:

  • Utsläpp för solceller (högt beräknat) [2]: 40 g CO2e/kWh
  • Sveriges elmix [7]: 13 g CO2e/kWh
  • Europas elmix [19]: 275 g CO2e/kWh
  • Exportnivå [16]: 16 % export
  • Klimatnetto: 0,84 x (13 – 40) + 0,16 x (275 – 40) = 15 (g CO2e/kWh)

Även om uträkningen förstås har en hel del förenklade antaganden och brister har vi räknat med ett väldigt högt värde på utsläpp för solpaneler. Samtidigt är det inte sällan som exporterad solkraft ersätter kolkraft där utsläppen per kWh är över 1 000 g [21].

2. För att stötta teknologin

Att köpa solceller innebär att man stöttar industrin och tekniken. Solenergi som energislag har enorm potential eftersom att jorden på en timme nås av mer solenergi än vad vi totalt producerar på ett år med alla våra energislag idag [22].

Utöver det är solenergibranschen under ständig teknologisk utveckling. Exempelvis har vi bara mellan åren 1977 – 2017 genom förbättrad teknologi lyckats minska kostnaden per producerad kWh med över 99 % [23].

Dessutom visade den tidigare studien från Nature år 2016 ett samband där för varje dubblering av installerad solcellseffekt minskade energianvändningen med 13 kontra 12 %. Även klimatavtrycket med hänsyn till växthusgaser minskade med 17 kontra 24 % för monokristallina och polykristallina solceller.

Det är väldigt tydligt att solenergi blir en allt mer miljövänlig och effektiv teknik. En relevant teknik man kan jämföra solceller med är elbilar. Elektriska fordon har länge varit mindre miljövänliga och haft kortare räckvidd än bensinbilar.

Om inte länder, organisationer, investerare och early adopters stöttat branschen med kapital och inköp hade tekniken inte kunnat utvecklats till det den är idag (och kommer bli i framtiden). Att investera i solceller ökar sannolikheten att vi i framtiden kommer ha ännu mer miljövänlig solenergi.

3. Fossila bränslen används för att fasa ut fossila bränslen

Problemet med att det används fossila bränslen för att producera solpaneler är lite ett moment 22 – det behövs fossil energi för att fasa ut fossil energi. Eftersom en stor del av världens energitillverkning sker från icke-förnybara energikällor blir det ofrånkomligt att solpaneler tillverkas med sådan elektricitet.

Tanken med de solpaneler som produceras är att de över tid kommer att ersätta de fossila energislag som används vid deras tillverkning, vilket gör att den långsiktiga besparingen blir ännu större än vad många livscykelanalyser tar i beaktan.

Materialanvändning vid produktion av solpaneler

Utöver var solceller produceras är dess material relevant för vilken miljöpåverkan själva panelen har. Till exempel spelar det roll om man använder giftiga metaller såsom bly, sällsynta ämnen såsom silver eller andra ämnen som inte går att återvinna eller återanvända.

En fördel med dagens kommersiella solceller är att de till stor baseras på kisel, vilket är ett väldigt vanligt förekommande grundämne på jorden. Kiselsolceller består uppskattningsvis till 90 % av, glas, aluminium och plast.

Återvinning av solpaneler

I Sverige och Europa gäller producentansvar för elutrustning enligt WEEE-direktivet. Det innebär att vi har rigorösa system för återvinning- och återanvändning av elutrustning såsom solpaneler och batterier.

Dessutom är konstruktionen av kiselsolceller gjort på ett sådant sätt att det går att återvinna och återanvända en stor del av materialet. År 2016 lyckades programmet PV Cycle att återvinna över 96 % av innehållet i kisel-silikonbaserade solpaneler [24].

Solar scorecard mäter hållbarheten hos solpaneler

Organisationen Silicon Valley Toxics Coalition är en non-profit som sedan 1982 arbetat för mer hälsosam och miljövänlig teknologi inom teknikindustrin. Sedan 2010 publicerar de årligen sitt solar scorecard, vilket utreder hållbarheten (mellan 0 – 100) hos kommersiella solcellsproducenter.

Prestation för kända solpaneler år 2018 – 2019

Nedan är en sammanställning för flera solpaneler som är populära hos svenska solcellstillverkare och dess hållbarhetspoäng.

Företag (tillverkare)Totalt antal poäng (av 100 möjliga)
Jinko100 poäng
Trina99 poäng
Sunpower94 poäng
JA Solar92 poäng
LG84 poäng
Talesun62 poäng
Longi Solar0 poäng
REC0 poäng
Suntech0 poäng

Så sätts betyget

För att betygsätta producenter av solpaneler utvärderas de utifrån 8 olika faktorer. För varje faktor delas det sedan ut mellan 0 – 15 (eller 0 – 10) poäng baserat på hur tillverkaren presterar i den aspekten.

Betyget baseras på följande faktorer:

  • Producentansvar: Tillverkaren tar ansvar och underlättar insamling, återanvändning och återvinning av solpanelerna vid slutet av deras livscykel.
  • Utsläppsrapportering: Tillverkaren rapporterar alla typer av utsläpp såsom kemiskt och farligt avfall, luftföroreningar ozonreducerande substanser och deponering.
  • Arbetarrättigheter: Tillverkaren skyddar sina arbetares rättigheter, hälsa och säkerhet (utöver gällande lagstiftning och regleringar) genom att ta del av olika styrdokument.
  • Värdekedja: Tillverkaren ser över hållbarheten i hela värdekedja genom att kontrollera leverantörer och distributörer.
  • Farligt & sällsynta material: Tillverkaren ser till att minimera användandet av giftiga ämnen och/eller tungmetaller i sina moduler, och håller sig under högsta nivån för olika regulationer.
  • Utsläpp: Tillverkaren rapporterar energianvändning och växthusgasutsläpp, både internt och genom tredje part.
  • Vatten: Tillverkaren uppmärksammar vikten av att reducera påverkan på vatten och användandet av vatten vid produktionsprocesser.
  • Konfliktmineraler: Tillverkaren har ett rigoröst system för att undersöka att konfliktmineraler från länder såsom Kongo inte används (enligt guidelines från OECD).

Så minskar du klimatpåverkan från dina solceller

För att minska klimatavtrycket för den solenergi du producerar har vi sammanställt en lista med saker du kan göra för att hitta de solpanelerna med minsta möjliga klimatpåverkan.

  • Välj solpaneler från ett företag med hög Solar Scorecard-ranking
  • Använd solpanelerna under hela dess livslängd
  • Välj solpaneler tillverkade i Sverige (eller i ett land med låga utsläpp för energiproduktion)
  • Återvinn och/eller återanvänd materialet genom att sortera panelerna korrekt när du monterar ned panelerna
  • Solenergi i jämförelse med andra energislag

Solenergi jämfört med andra energislag

I en studie genomförd av ECOFYS på beställning av EU-kommissionen från 2014 utreddes externa kostnader (såsom miljöpåverkan) för olika typer av energislag. Utredningens avsikt var att jämföra de långsiktiga samhällskostnaderna av fossila- kontra förnyelsebara energikällor.

Resultatet av studien gav följande resultat [25]:

Energislag Externa kostnader (2014-euro / mWh)
Kolkraft95
Olja90
Naturgas37,5
Kärnkraft20
Solceller15
Vindkraft (land)4
Vindkraft (hav)2
Vattenkraft1

Värt att notera är att studien i en tydlig notis informerar att uppskattningen för solenergi sannolikt är en överskattning av verkligheten på grund av den snabba takten av teknologiutveckling inom den branschen.

Med det sagt är det tydligt att solenergi är betydligt miljövänligare än de fossila alternativen, samtidigt som det fortfarande är det minst miljövänliga energislaget av befintliga kommersiella förnyelsebara energikällor.

Frågor och svar

Vilka solceller är mest miljövänliga?

Det går inte att säga på rak arm eftersom att det beror på en rad olika faktorer. Generellt sett har dock solpaneler producerade i länder med låg utsläpp av växthusgaser per producerad kWh (CO2e/kWh) låg miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv.

Enligt Solar Scorecard presterar Jinko, Trina och SunPower bäst av solenergiföretagen ur ett hållbarhetsperspektiv.

Kan man återvinna solpaneler?

Ja, det går att återvinna upp till 96 % av materialet i kiselbaserade solceller.

Vilken solcellsteknik är mest miljövänlig?

Enligt de studier vi tagit del av har polykristallina solceller en något lägre miljöpåverkan än monokristallina solceller. Samtidigt är tunnfilmssolceller fördelaktiga då de kräver mindre sällsynta material, men nackdelen är att de producerar betydligt lägre elektricitet.

Finns det tillräckligt med råmaterial för utbyggnad av solenergi?

Ja, det viktigaste ämnet, kisel, är ett av jordens vanligaste ämnen som det finns gott om tillgång till. Än idag används det dock mindre nivåer av sällsynta material såsom silver. Med fortsatt ökad teknisk utveckling och förbättrade produktionstekniker förväntas dock materialtillgången inte vara ett stort problem.

Källhänvisning

Nedan hittar ni de källor som vi använt för att skriva den här artikeln. I texten refereras exempelvis källa nummer 10 som [10].

  1. Energiåterbetalningstid för solceller i Sverige, Malmström & Olsson, Lunds universitet, 2016
  2. Nettoproduktion och växthusgasutsläpp av solceller efter 40 års utveckling, Louwen et al., nature communications, 2016
  3. Livscykelanalys av solceller i Singapore, Luo et al., 2018
  4. Nationall enkätundersökningsrapport av solcellssystem i Sverige, Johan Lindahl & Cristina Stoltz, IEA PVPS/Energimyndigheten, 2017
  5. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Vietnam, Eco-Business, 2011
  6. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Thailand, Qwanruedee Chotichanathawewong and Natapol Thongplew, ADBInstitute, 2012
  7. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Sverige, Svensk Energi, 2015
  8. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Tyskland, en:former, 2020
  9. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Malaysia, Shahmohammadi et al., Universiti Putra Malaysia, 2013
  10. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Kina (1), Climate Transparency, 2019
  11. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Kina (2), Världsbanken, 2019
  12. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Sydkorea, Climate Transparency, 2018
  13. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Taiwan, the Bureau of Energy, Ministry of Economic Affairs (BOE), 2020
  14. Genomsnittligt växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för världen, iea, 2019
  15. Växthusgasutsläpp (CO2e/kWh) för Kina (3), Brander et al., ecometrica, 2011
  16. Svensk elproduktion & elexport 2019, Energimyndigheten, 2020
  17. Svensk elproduktion per energislag 2019, Ekonomifakta (genom SCB), 2020
  18. Utsläpp hos den nordiska elmixen, Martinsson et al., IVL, 2012
  19. Utsläpp hos den europeiska elmixen 2019, European Environment Agency, 2020
  20. Möjligheter för utbyggnad av solel i Sverige, Energimyndigheten, 2016
  21. Livscykelanalys av kolkraft, Whitaker et al., Journal of Industrial Ecology, 2012
  22. Solenergi som träffar jorden varje timme, Tsao et al., Sandia.gov, 2006
  23. Prisutveckling av solceller, Solar Energy Industries Association (SEIA), 2017
  24. Rekord i återvinning av kiselsolceller, PV Cycle, 2016
  25. Externa kostnader av olika energislag, ECOFYS (beställd av EU), 2014