Solel
Solceller. Solljus kan omvandlas till elektricitet i sol celler – en teknik som skapades redan på 1950-talet för att försörja de första satelliterna med el. En solcell består av en tunn skiva av ett halvledarmaterial som ofta utgörs av kisel. När sol ljuset träffar solcellen polariseras den så att framsidan får en negativ laddning och baksidan får en positiv laddning.
En elektrisk spänning bildas som ger en elektrisk ström via metall kontakter på solcellens fram- och baksida. Spänningen på varje kiselsolcell är endast cirka 0,5 volt. Därför serie kopplas mellan 30–36 stycken celler i en modul för att komma upp i en hanterbar spänning och för att kunna ladda batterier eller ansluta till en växelriktare.
Solceller av kisel har en verkningsgrad på cirka 15 procent och kan generera cirka 50 till 150 kWh elektrisk energi per m2 och år.
Det finns två olika modultyper. Kristallina kiselsolceller och amorfa kiselsolceller, som i dagligt tal benämns som tunnfilmsolceller. Den kristallina solcellsmodulen är den vanligaste med en marknadsandel på 80–90 procent. Tunnfilmsmodulerna består av en film som endast är några mikrometer tjock. Det går därför åt betydligt mindre halvledarmaterial vilket ger lägre tillverkningskostnad jämfört med kristallina solceller. Tunnfilmssolceller har dock något lägre verkningsgrad.
Solel är idag konkurrenskraftigt för användning i områden där det skulle vara för dyrt, eller allt för komplicerat, att dra el från det allmänna elnätet. Vanliga användningsområden är i fritidshuset, på båten eller ute i otillgänglig terräng.
En annat vanligt tillämpningsområde är trafiköver vakningsutrustning utmed vägarna.
Men möjligheten finns att skapa anläggningar som är anslutna till det allmänna elnätet. I Sverige finns flera större anläggningar på offentliga byggnader. Ett exempel på en större anläggning Sverige är idrottsarenan Ullevi i Göteborg där 750 m2 solceller producerar cirka 65 000 kWh per år.
El från solceller är i dag mycket dyrare än exempelvis el från vindkraft. Detta beror framförallt på att solceller tillverkas och används i relativt liten skala samt att nyttjandetiden är högre för vindkraft. Själva investeringskostnaden för vindkraft i kr/kW är annars motsvarande solcellsinstallationer.
I Sverige har regeringen infört ett stöd för installation till alla typer av nätanslutna solcellssystem. Syftet är att bidra till omställningen av energisystemet och att skapa fler jobb och företag inom energiteknikområdet. Målet är att användningen av solcellssystem och antalet aktörer inom solcellsområdet ska öka i Sverige, att systemkostnaderna ska sänkas och att den årliga elproduktionen från solceller ska öka med minst 2,5 GWh under stödperioden juni 2009– december 2011.
Klicka på bilden för att se den större.
Koncentrerad solenergi
Koncentrerad solenergi, (CSP) Concentrating Solar Power, är ett system med speglar som koncentrerar värmestrålningen till en viss punkt. Där används värmen för driva en ånggenerator som genererar elektricitet på samma sätt som i traditionella kraftverk med turbin och generator. Det finns även CSP-anläggningar som skapar energi genom solcellsteknik och andra hybridlösningar.
Nevada Solar One är en av världens största CSP- anläggningar och når en nominell effekt på 64 MW. Elproduktionen uppgår till 134 GWh/år.
Termisk solenergi
Principen bakom alla termiska solenergisystem är enkel.
Solinstrålningen fångas av en yta och den värme som bildas överförs till ett medium som kan vara en vätska eller gas. Det uppvärmda mediet används antingen direkt för till exempel uppvärmning av badanläggningar eller indirekt via en värmeväxlare. Den termiska solenergin kan användas inom ett brett område för till exempel tappvarmvatten, lokaluppvärmning eller torkning av trävaror.
Ett annat intressant område är att använda termisk solenergi för att producera kyla. Området är extra intressant genom det faktum att cirka 15–20 procent av all el i världen går åt till olika kyl- och värmepumpssystem och att solinstrålning och kylbehov nästan alltid sammanfaller. En solfångare producerar värme och ger mellan 350–700 kWh/m2 och år under svenska förhållanden.
De termiska solfångarna kan delas upp i glasade och oglasade solfångare.
Glasade solfångare
Plana solfångare. Den plana solfångaren består av en isolerad låda med täckglas. Den innehåller en absorbator som absorberar solinstrålningen och som i sin tur oftast värmer en glykolblandning inuti. Täckskivan och bak sidans isolering minimerar värmeförluster mot omgivningen. Värmen transporteras i en sluten krets till ett värmelager som kan vara en varmvattenberedare eller ackumulatortank och som är en del av solenergisystemet.
Vakuumrörsolfångare. Vakuumrörsolfångaren består av vakuumrör som finns i olika utföranden. Den vanligaste är Sidneytypen, som är ett dubbelglasat vakuumrör. Det yttre röret är transparent och det inre är själva absorbatorn. Det finns två sätt att omvandla solinstrålningen till värme i en vakuumrörsolfångare. Dels kan man använda en absorbator, som i en plan solfångare, dels kan man använda en heat pipe. Då låter man ett medium i röret ta upp värme genom förångning för att sedan avge värme genom kondensering på en kyld värmeväxlare i rörets topp.
Oglasade solfångare
Poolsolfångare. En poolsolfångare består av en absorbator i UV-beständig polymer som tål klorerat vatten. Solinstrålningen absorberas i absorbatorn som blir varm och kyls med en vätskekrets (ofta poolvattnet). En poolsolfångare är oisolerad och har låg verkningsgrad när den är mycket varmare än omgivningen. Tack vare lågt pris är det här en lösning som fungerar utmärkt för lågtemperaturanläggningar som just poolanläggningar.
Luftsolfångare/ventilationssolfångare. En luftsolfångare är ett enkelt sätt att ventilera och torka till exempel fritidshus och ladugårdsbyggnader. Ett mörkt bakstycke absorberar värmen från solen. Genom en luftspalt med kanaler leds där luften från ena änden till den andra och värms upp på vägen. Därefter leds den varma luften in via en termostatstyrd fläkt direkt in i huset eller dess ventilationssystem.
Termisk solenergi benämns ibland ST efter engelskans Solar Thermal.
Solenergisystem
När det gäller solenergilösningar är det viktigt att fokusera på hela energisystemet och inte enbart på själva solfångaren eller solcellsmodulen. I stort sett är ett solenergisystem uppbyggt på samma sätt som alla andra energisystem. Med stegen energiproduktion, distribution och användning.
Klicka på bilden för att se den större.
Till nästa kapitel: Martin Hedberg om klimathotet >
Mångfaldigande av innehållet i denna skrift, helt eller delvis, är enligt Lag (1960:729) om upphovsrätt till litterära och konstnärliga verk förbjudet utan medgivande av 2010 S-Solar AB (556233-7617), Stockholm. Förbjudet gäller varje form av mångfaldigande.