Redigerer Fornybar energi (avsnitt)

=== Solenergi ===
[[Fil:World_GHI_Solar-resource-map_GlobalSolarAtlas_World-Bank-Esmap-Solargis.png|mini|Kartskissee over verdens gjennomsnittlige horisontale solstråling.<ref>{{Kilde www|url=https://globalsolaratlas.info/|tittel=Global Solar Atlas}}</ref> {{byline|The World Bank}}]]

Direkte eller indirekte er [[solenergi]] drivkraften bak alle andre fornybare energikilder, unntatt geotermisk energi og tidevann. De fossile energikildene er også lagret solenergi. Bruk av solenergi skjer ved produksjon og tørking av landbruksprodukter, romoppvarming, belysning, elektrisk kraftproduksjon og andre former.{{sfn|Fossdal|2007|p=20–23}}

Øverst i [[jordens atmosfære]] er effekten av solinnstrålingen {{nowrap|1367 W/m²}} {{nowrap|± 3 %}}. Endringer skyldes jordens varierende bane rundt solen, samt indre prosesser i solen. Rundt 30 % av solstrålingen reflekteres i atmosfæren før den når bakken. I tillegg spres lyset, og enkelte bølgelengder dempes ned gjennom atmosfæren. For utnyttelse av solstråling nede på bakken spiller det stor rolle om en er nært eller langt fra ekvator. Det er dessuten store variasjoner for solinnstrålingen gjennom året når en kommer langt nord eller sør. For en horisontal flate i Norge utgjør den årlige energimengden i solinnstrålingen {{nowrap|600-1000 kWh/m²}}.{{sfn|Fossdal|2007|p=20–23}} Som et gjennomsnitt for jorden sier en at solstrålingen er {{nowrap|1000 kWh/m²}} noen timer midt på dagen ved havnivå, med solen rett over bakken og klar himmel.{{sfn|Arvizu|2012|p=60}}

Teknologier for solenergi defineres bredt som enten ''passiv solenergi'' eller ''aktiv solenergi'', avhengig av måten en tar opp, konverterer og distribuerer energien på. Passiv solenergi kan utnyttes i bygninger som står slik at de får mye sollys, har massive materialer som varmes opp eller har lysspredende egenskaper. En tenker også på utforming av bygninger og rom som [[Ventilasjon|setter luften i naturlig sirkulasjon]]. Aktiv solenergi er teknologier som [[solfanger]]e for oppvarming og utnyttelse av solenergi og konvertering av sollys til elektrisitet. Slik konvertering kan enten være enten direkte, ved å bruke [[solcelle]]r, eller indirekte, ved hjelp av [[termisk solkraft]].

Ved slutten av 2020 var verdens installerte effekt for anlegg som fanger opp solenergi {{nowrap|714 GW}}. Kina med sine {{nowrap|254 GW}} var enkeltlandet med størst kapasitet, deretter kom USA med {{nowrap|76 GW}} og Japan med {{nowrap|67 GW}}.<ref name="Renewable Capacity Statistics 2021" />

==== Metoder for utnyttelse av solenergi ====
[[Fil:Earthship Zwolle.jpg|mini|Hus med store vinduer mot sør for å fange opp mest mulig sollys i Zwolle, Nederland. {{byline|Erik Wannee}}]]

Systemer for passiv solenergi, er systemer der varmeenergi fanges opp naturlig. Det kan skje så enkelt som at sollyset varmer opp en bygningskropp ved [[Elektromagnetisk absorpsjon|absorpsjon]].{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1164–1165}} En typisk måte å utnytte sollyset på er at det skinner gjennom vinduer og absorberes av vegger, gulv, møbler og tak. Når disse flatene varmes opp avgis langbølget stråling som vinduene ikke slipper ut av bygningen.{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}}

Systemer for aktiv solenergi går ut på at en «solfanger» varmer opp et medium som vann eller luft. Mediet kan sirkuleres slik at energien både kan transporteres og lagres. Typisk er det snakk om installasjoner for bygninger og hus, der solfangere er montert på taket og der rør, ventiler, pumper, tanker og andre innretninger transporterer energien for romoppvarming eller oppvarming av tappevann.{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}} Solfangere kan være en integrert del av taket på en bygning.{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}}

[[Fil:IvanpahRunning.JPG|mini|Ivanpah Solar Power Facility i Mojave-ørkenen, California, USA. {{byline|Sbharris}}]]

Solenergi kan brukes for å drive [[turbin]]er, som igjen driver generatorer for elektrisk kraftproduksjon, kjent som [[termisk solkraft]]. Dette kan sammenlignes med det som skjer i et [[varmekraftverk]]. Det meste av verdens elektriske kraftproduksjon foregår i varmekraftverk, der energikilden, ofte kull eller gass, produserer damp med høy temperatur og trykk, som driver en [[dampturbin]], som igjen driver en generator. Vanligvis benyttes regulerbare speil og solfangere som varmer opp vann til damp. På en stor flate settes det opp speil som konsentrerer sollyset og sender det mot en såkalt solfanger.{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}} Solfangeren utformes for høy absorpsjonsevne, høy [[Transmisjonsfaktor|transmittans]] og høy varmeledningsevne.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1238–1243}}

Kraftverk for å utnytte termisk solkraft har vært bygget, men få har greid å bli så vellykkede at de har kunnet produsere elektrisk kraft kommersielt. Etter at det ble opprettet offentlig støtte til slike kraftverk i 2007, har det blitt bygget 40 termisk solkraftverk i Spania og noen flere er også bygget i USA.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1238–1243}} Termisk solkraft har potensial til å levere store energimengder. Om bare 1 % av verdens potensial for termisk solkraft blir utnyttet, anslås det at klimamålene som [[FNs klimapanel]] (engelsk: Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) anbefaler kan oppnås. Tilbakebetalingstiden for den energien som går med til å bygge et anlegg, er mindre enn ett år. Anleggene kan også bygges med lagringskapasitet for termisk energi, dermed kan de produsere elektrisitet selv i perioder uten sol.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1238–1243}} Konseptene bygger på energilagring i medier som smeltet salt, keramiske partikler, grafitt og betong som tåler høy temperatur.{{sfn|Arvizu|2012|p=60–63}}

[[Fil:SolarFachwerkhaus.jpg|mini|Et lite solcelleanlegg på taket av en bygning i Bonn, Tyskland. {{byline|Túrelio}}]]

Elektriske [[solcelle]]r omdanner solenergi direkte til [[elektrisk energi]] ved hjelp av [[fotoelektrisk effekt]].{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}} Solcelleanlegg er robuste og krever lite vedlikehold. En annen fordel er at de kan være en integrert del av tak og vegger. Produksjonen av solceller øker hvert år, med en gjennomsnittlig årlig produksjonsøkning på 43 % per år fra 2000 til 2012.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1393–1595}} Virkningsgraden for solceller er lav, med en teoretisk beste virkningsgrad under 30 % (2016).{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1393–1595}}

==== Muligheter og begrensninger for solkraft ====
Solenergi er tilgjengelig overalt på jorden, noe som ikke er tilfelle med andre fornybare energikilder. Solinnstrålingen på et gitt sted er imidlertid variabel, dermed vil systemer for lagring av energien forbedre mulighetene for utnyttelse av solenergi.{{sfn|Fossdal|2007|p=20–23}} Om bare 1 % av den innstrålte solenergien mot jordoverflaten ble omformet til elektrisk energi med en virkningsgrad på 10 %, ville det gitt en effekt på {{nowrap|105 TW}} i året. Dette tilsvarer en mye større energimengde enn noen prognoser for fremtidig energibehov, for eksempel for år 2040 med et behov på rundt {{nowrap|9 TW}}. Imidlertid er virkningsgraden mye bedre enn 10 % for moderne systemer for utnyttelse av solenergi.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=18–20}}<ref>{{ Kilde bok | forfatter = Smil, Vaclav | utgivelsesår = 2017 | tittel = Energi transitions: global and national perspectives | utgave = 2. | isbn = 978-1-4408-5324-1 | forlag = Praeger | sted = Santa Barbara, California | url = | side = 3–11}}</ref>

Det teoretiske potensialet for solenergi er anslått til {{nowrap|3,9 YJ}} per år. Det tekniske potensialet, estimert til 1575–{{nowrap|49 837}} EJ per år, er mer interessant. Denne energimengden er omtrent 3 til 100 ganger større enn hele verdens forbruk av primærenergi i 2008.{{sfn|Arvizu|2012|p=60}}

Fremtidige konsepter for solkraft dreier seg om å unngå bruk av en varmekraftmaskin (dampturbin eller [[Stirlingmotor]]). En ser da på muligheter som utnyttelse av termoelektrisk, termionisk og magnetohydrodynamsiske effekter, kan gi. Solkraft fra verdensrommet har også blitt foreslått, der solfangere i verdensrommet sender mikrobølger ned mot en mottakerantenne på bakken.{{sfn|Arvizu|2012|p=66–68}}

Miljøpåvirkningene fra utnyttelse av solenergi er beskjedne. Det kan oppstå konflikter rundt arealbruksendringer for installasjoner som krever stor plass. Et annet problem dreier seg om bruk av miljøskadelige stoffer ved produksjon av solceller, som må tas hånd om forsvarlig. Etter bruk må dessuten anleggene destrueres og gjenvinnes.{{sfn|Fossdal|2007|p=45}}{{sfn|Arvizu|2012|p=65–66}}