Hvor godt fungerer solceller egentlig i det nordiske klima?

I de senere år er prisen på solceller faldet så dramatisk, at flere og flere mennesker nu søger at investere i solpaneler. Disse kan installeres enten som fritstående konstruktioner på tage, eller som integrerede komponenter i konstruktionsmoduler såsom tagskifer eller facadeplader.

Traditionelt set solceller har været økonomisk levedygtige i lande med høje elpriser. I dag, imidlertid, solgenereret elektricitet er blevet konkurrencedygtig, selv i Norge, på trods af at vi nyder billig vandkraft.

Dette har opfordret forskere til at undersøge, hvor effektive solceller egentlig er under norske klimaforhold. Og indtil videre er resultaterne lovende.

"Vores eksperimenter viser, at solceller fungerer meget godt under nordiske klima- og vejrforhold, "siger forskningschef Eivind Øvrelid hos SINTEF." Desuden beregninger foretaget af European Technology and Innovation Platform PV (ETIP-PV/etip-pv.org) viser, at det er økonomisk rentabelt at investere i solgenereret elektricitet fra dag ét, forudsat at du selv bruger strømmen, " han siger.

"Dette forudsætter, at vi taler om et anlæg på omkring 1 MWp, og at renterne holder deres nuværende niveau, ”siger Øvrelid.

Omkostningerne ved at investere i solenergi:Kapitalomkostninger er nøglen til prisen på solenergi. Vores sammenligning er med omkostninger taget fra distributionsnettet, som i Norge gælder for elektricitet produceret af vandkraft.

En indlysende løsning?

For at finde ud af, hvordan uafhængige solceller er i klart vejr og solskin for at generere elektricitet, forskere på SINTEF har installeret teknologien i et klimakammer. Normalt, sådanne kamre bruges til at teste robustheden af ​​materialer som vinduesbeklædninger og andre byggematerialer under hårde vejrforhold.

Output fra solcellepanelerne testes under forskellige temperaturer, let regn, kraftig regn, sne, og situationer, hvor der dannes is på panelerne.

Klimakammeret er installeret med loftlamper, der simulerer solstråling, gør det muligt at udføre eksperimenter ved hjælp af helt konstante belysningsniveauer, samtidig med at vejrforholdene varierer.

"I øvrigt, det var vigtigt for os at etablere en referenceværdi for solstråling for at sikre, at forholdene var identiske under alle vores forsøg, "forklarer NTNU -studerende Gina Opstad Andersen." Af denne grund, vi tilsluttede en solcelle udstyret med en sensor, der gjorde det muligt at beregne det strålingsniveau, cellerne blev udsat for i kammeret, "siger hun. Opstad Andersen deltog i eksperimenterne som en del af hendes kandidatstudier på NTNU, og var ansvarlig for konstruktionen af ​​testapparatet.

Kulde øger produktionen og regn er ikke noget problem

Brug af en potentiostat, forskere var i stand til at måle det elektriske output genereret af solceller under forskellige eksperimentelle forhold.

"Resultaterne bekræftede observationer, vi havde foretaget før, viste, at panelerne fungerer meget godt i koldt vejr, ”siger Øvrelid.

Et koldt miljø kan være et aktiv for et solcellepanel, der bruges til at generere elektrisk energi, fordi det holder cellernes driftstemperatur på et lavt niveau. Høje temperaturer øger cellernes "interne energilækage", fordi elektroner er mere aktive under varme forhold. I tilfælde af den siliciumbaserede solcelle, der blev brugt i vores eksperiment, output blev reduceret med ca. 0,3% for hver grad af temperaturstigning.

Temperaturen har størst indflydelse på spænding eller, simpelt sagt, den kraft, der mobiliserer elektronerne. Spændingen stiger når vejret er koldt, og dette får cellerne til at generere mere output.

Solstråling (et mål for solenergi) styrer mængden af ​​elektricitet, som cellerne genererer. Det kan være meget intens om vinteren, især hvis sollys reflekteres af frisk sne. Disse to faktorer kombinerer for at producere det elektriske output, vi får, der strømmer fra stikket i væggen. Med andre ord, solskin og koldt vejr er ideelle betingelser for solceller.

Det, der har overrasket forskerne, er, at cellerne modståede meget regnfulde forhold. Eksperimenter med let regn gav positive resultater.

"Solstrålerne passerer simpelthen lige gennem regnen, "siger Øvrelid." Regnen havde ingen effekt på mængden af ​​indgående stråling. Det samme skete, da cellerne var dækket af et lag is, " han siger.

Et solkraftværk på Svalbard?

Når enten sne eller uigennemsigtig is dækker solpaneler, dette resulterer i en tydelig skyggeeffekt. Så, rådet til ejerne er at holde dine paneler fri for sne. Hvis der dannes uigennemsigtig is på et panel, kan det være en god idé at smelte det med lunkent vand.

"Men hvad du end gør, prøv ikke at skrabe det af, "siger Øvrelid." Dette kan skade solcellen, "siger han. Han anbefaler også, at cellerne foretages en grundig rengøring to gange om året. Både skorstenssod og luftbåret støv fra veje har vist sig at reducere panelernes effektivitet.

Solcelleforskere på SINTEF vil nu lancere et nyt projekt for at undersøge solceller som mulige energikilder på Svalbard. Udfordringen her er at finde en effektiv måde at lagre overskudsenergien på.