Solenergi

Jordens främsta källa till energi

Solen är vår största energikälla. Om vi kunde omvandla all solstrålning som når vår planet under en timmes tid till el, skulle hela den täcka världens energibehov i ett helt år. Dessvärre kommer en ytterst liten andel av elenergin från solkraft. I Sverige utgörs cirka 0.1% från solenergi. Att siffrorna är så låga beror på att tekniken är både dyr och ineffektiv. Dessutom krävs bättre sätt att lagra energi som produceras i solceller när solen inte skiner. Tekniska framsteg har tillsammans med politiska krav gjort solenergin mer lönsam. Mellan 2010 och 2015 har priset på solenergi halverats. Integrerade solceller

Det börjar bli vanligare att byggnadsintegrerade solcellsprodukter är en del av en fastighets yttre skal i form av ett tak eller en vägg med integrerade solceller för produktion av elektricitet. International Energy Agency (IEA) räknar med att solenergi kommer att vara världens största elenergikälla år 2050.

Energi som utvinns ur solens strålar kallas för solenergi. Till solenergi räknas både solproducerad värme och el. Solen är en förnybar energikälla, vilket innebär att energikällan inte tar slut, till skillnad mot kol, olja och naturgas.

En slump som blev drivmedel för rymdfarkoster

Den första fungerande solmaskinen konstruerades på 1860-talet av fransmannen Augustin Mouchot (1825-1912). Moderna kiselsolceller som kunde omvandla solljus till elektricitet upptäcktes av en slump när forskaren Russel Ohl (1898-1987) lyste på en bit kisel med en ficklampa och såg en voltmeter ge utslag. Den första fungerande solcellen konstruerades vid Bells laboratorier i USA 1954. Fram till 1970-talet användes solceller främst på rymdfarkoster och satelliter, men i samband med oljekrisen och i takt med klimatförändringarna orsakade av fossila bränslen började intresset för solkraft växa.

Många celler små …

Idag görs de flesta solceller fortfarande av kisel, ett ämne som kan leda elektrisk ström. En solcell är en mycket tunn skiva, ungefär lika stor som en CD-skiva, med ett mönstrat metallskikt på den sidan som solen skiner på. Den andra sidan har ett heltäckande metallskikt. Solljuset ger kiselatomerna energi som frigör deras elektroner. Tack vare solcellens konstruktion rör sig elektronerna enbart åt ett håll och då skapas en elektrisk spänning mellan metallskikten. En enskild solcell producerar väldigt lite ström. Solceller kopplas ihop till moduler och en mängd moduler kopplas sedan ihop till solkraftverk.

För att solceller ska ge mycket energi krävs stora ytor. Saharas öken skulle till exempel ge väldig mycket energi och i öknen gör det ju inget att det krävs så stora ytor. Ett område med solkraftverk stort som Värmlands yta, skulle till exempel kunna förse hela Europa med energi. Men då måste man bygga ett elnät som klarar av att överföra all el.

Under senare år har vi börjat använda mer solenergi, men det är fortfarande en liten del av all energi som används både i Sverige och världen. En av anledningarna är att det är relativt dyrt att bygga och installera solceller. Ett av de största problemen med solenergi för oss i Norden är att behovet av energi inte sammanfaller med tillgången. Under vinterhalvåret då vi förbrukar mest energi till värme och el, då lyser också solen som minst.

Kiselsolceller

Kiselsolceller tillhör första generationens solceller. Kisel är dock dyr att tillverka och de påverkas negativt av värme, vilket innebär att de ger mindre ström när de blir riktigt varma.

Tunnfilmssolceller

Tunnfilmssolceller räknas till andra generationens solceller. De består av väldigt tunna lager strömledande ämnen på en glasskiva, vars storlek kan ändras efter behov. Solcellerna blir då också billigare att tillverka, eftersom mindre material behövs. De mest effektiva tunnfilmssolcellerna har en verkningsgrad om omkring 28 procent. De är krångliga och dyra att tillverka och används därför främst i solpaneler i rymden. I Sverige utvecklas bland annat tunnfilmssolceller på Ångström Solcenter i Uppsala.

Nanosolceller

Grätzelsolceller, eller nanosolceller använder principen bakom fotosyntesen, växternas sätt att omvandla solljuset till energi. Uppfinnaren heter professor Michael Grätzel. Grätzelsolceller består av nanopartiklar av titandioxid som är dränkta i ett ljusabsorberande färgämne. När färgämnet får energi från solljuset börjar dess elektroner röra på sig och en elektrisk ström skapas mellan grätzelsolcellens två elektroder. Färgämnen i grätzelsolceller kan göras mer ljuskänsliga, så att de producerar energi även när det är molnigt.

Mer effektiva solceller i teori och praktik

Om vi täcker en procent av jordens yta med solceller kan vi få så mycket energi att det räcker till alla på jorden, men det är viktigt att ta fram effektiva solceller för att solkraftens teknik ska kunna utvecklas vidare. År 2007 lyckades Allen Barnett och hans forskarlag vid Delaware-universitetet i USA konstruera solceller som omvandlade 42,9 procent av solens energi till el. I teorin kan solceller vara hela 86 procent effektiva.

 

Källa

Boken 100 innovationer; 51 – 100 Metallbearbetning – ångmaskinen, förteckning över artikelförfattare och källor på sid 191–204.

Kontakta sidansvarig