Hvis man kan klare å kjøle ned solcellepaneler, blir de mer effektive. Forskere ved SINTEF prøver å finne ut hvordan.
Hvis man kan klare å kjøle ned solcellepaneler, blir de mer effektive. Forskere ved SINTEF prøver å finne ut hvordan.

Kan solceller gi oss både lys og varme?

POPULÆRVITENSKAP: Solceller står i sola og der er det ofte varmt. En solcelle som blir varm fungerer dårligere enn en kald solcelle, men dette kan faktisk snus til noe positivt.

Solceller er designet for å ta opp energi fra sola. Et solcellepanel er laget av et materiale, som oftest silisium, som har den egenskapen at små energipakker i solstrålene (fotoner) fanges opp og slår løs elektroner som vi deretter kan benytte i et strømnett. Enkelt sagt vil mer sol gi mer strøm, men dette er ikke hele sannheten. Noe av energien fra sola vil også varme opp solcellepanelet. Det er ikke heldig, siden solcellepanelet vil bli mindre effektivt når temperaturen øker.

Å sette solcellepanelet i skyggen for å unngå overoppheting gir ingen mening, siden elektrisitetsutbyttet vil gå ned i skyggen. Å kjøle ned panelene har vært foreslått og testet – og det fungerer utmerket. God lufting, luftsirkulasjon og vind kan være effektivt, men er det alltid ønskelig å montere solcellepaneler slik at de har mye luft rundt seg? For bygningsintegrerte solcellepaneler vil det ikke alltid være ønskelig, eller mulig, å gi panelene et luftig nærmiljø. Bygningsintegrert betyr at solcellene erstatter et bygningselement istedenfor å ligge oppå eller utenpå et bygg. Kjøling i silke komponenter vil altså noen ganger være komplisert.

Solregn!

Siden solcellene alltid må være ytterst på bygningen for at solstrålene skal få fri tilgang, kan man jo kjøle ned solcellene med kaldt vann! I SINTEF har vi utstyrt et soltak med diverse sensorer for å studere blant annet nedkjøling av bygningsintegrerte paneler.

På en solrik dag i juni, midt på dagen, produserer anlegget 75 prosent av toppverdien. Hvilken effekt har aktiv kjøling av panelene? Vi gjorde et eksperiment med dette og spylte taket med kaldt, trøndersk vann i ti minutter.

Er det så lurt med vann i veggen? Det sier seg selv at toleransen for lekkasje er null.

Temperaturen sank med rundt 20°C og kunne ha sunket 15-20 grader til hvis vi hadde fortsatt. Effekten steg med rundt 150 watt, eller 10 prosent, som et resultat av dette. Dessverre er det ikke en varig effekt: Temperaturen stiger igjen og effekten synker med en gang kjølingen opphører, og er tilbake på normalen innen en snau time. Man må altså regne med å bruke en del tid på dette hvis man skal basere seg på hageslangen for kjøling.

Det er heller ingen god bruk av vann, spesielt ikke i andre og langt varmere deler av verden. Å pumpe vannet opp på et tak er heller ingen god løsning. Til sist, men ikke minst, er jo varme også en energiform og det er dumt å sløse den bort. Eksempelet med hageslangen er morsomt og illustrativt, men det løser ingenting. Eller?

Løsningen er å ha vannet på baksiden

Hva om vi kunne samle opp vannet fra hageslangen etter at solcellene var blitt kaldere og vannet var blitt tilsvarende varmere? Hva om vi kunne brukt det varme vannet til noe? SINTEF er med i et stort EU-prosjekt (http://www.pvadapt.com/) hvor vi utvikler såkalte PVT-moduler. PV står for Photo Voltaics, som viser til modulenes evne til å omforme sollys til strøm. T står for thermal, eller termisk, og peker på at disse modulene også skal utnytte varmeenergien fra sola.

Tverrsnitt av PVT-modulen.
Tverrsnitt av PVT-modulen.

Bak solcellene plasseres en varmeveksler som trekker varmen ut av solcellene og varmer opp vann som sirkulerer inni veggen. Varmtvannet kan brukes direkte til oppvarming av andre arealer eller volumer eller det kan kombineres med termisk lagring.

I Norge kunne man tenke seg en løsning hvor overskuddsvarmen fra solcellene om sommeren kan brukes til å varme opp solcellene på vinteren for å smelte vekk snø og is. Mer generelt er termisk lagring en attraktiv form for energilagring fordi man unngår problemet med materialknapphet. Mange mener derfor at varme kan være en del av løsningen for lagring.

Bygningsintegrert: Vann i veggen, er det så lurt?

I prinsippet er bygningsintegrerte PVT-moduler genialt: Man utnytter energien fra sola både i form av elektrisitet og varme og man bruker et areal som uansett ikke kan brukes til bevaring av biologisk mangfold eller matproduksjon.

I praksis er det en del utfordringer med denne konstruksjonen. Det er viktig at vær og vind ikke kommer inn på baksiden av solcellene og ødelegger elektronikken der. Modulene er derfor laget som et værtett skall ytterst. På innsiden av det værtette skallet skal det sirkulere vann. Er det så lurt med vann i veggen? Det sier seg selv at toleransen for lekkasje er null. Fukt vil ikke kunne sive ut på utsiden, så ventilasjon blir ekstremt viktig. Videre vil solcellene kreve at det også går strømførende ledninger inne i den samme veggen, noe som igjen setter ekstreme krav til brannsikkerheten.

Utfordringene står med andre ord i kø, men der det er viten og vilje er det håp! Vi sier som Åge: «Myttji lys å myttji varme.»


LES OGSÅ:

Vi vil gjerne høre fra deg!

TA KONTAKT HER
Har du en tilbakemelding på denne artikkelen. Eller spørsmål, ros eller kritikk? Eller tips om et viktig tema vi bør dekke?

Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap

Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap

Powered by Labrador CMS