På en solskinsdag skinner Solen med en lyseffekt på 1000 Watt pr. m². Det er altså rigtig meget energi, og vel at mærke energi af den vedvarende slags. De mest hyppigt brugte måder, hvorpå vi mennesker udnytter denne energi, er ved brug af solceller eller solvarmeanlæg. Solceller omdanner Solens energi til elektrisk energi, hvorimod solvarmeanlæg omdanner Solens energi til termisk energi, altså varme.

Fordelene ved solenergi er, at man udnytter vedvarende energi. Det er rimelig driftsikkert, støjfrit og forurener ikke.

Ulemperne er at anlæggene stadig kræver en ret stor overflade for at producere nok varme/strøm til en husstand. De er dyre at sætte op, og specielt solcellerne er ikke særlig effektive. De udnytter kun 15% af energien fra Solens stråler.

En anden væsentlig faktor – specielt i Danmark – er det varierende antal soltimer. Energien fra Solens stråler varier nemlig med både døgn og sæson, på grund af variationen i Jordens hældning i forhold til Solen. Derudover har vejret også en betydning, for det er klart, at der ikke kommer helt så meget solenergi på en overskyet dag. Dog vil det stadig give en effekt på omkring 300 Watt pr. m², altså omtrent en tredjedel af hvad det vil give på en skyfri dag.

Solceller

Vi kender typisk solceller fra lommeregnere. Lommeregnerne behøver ikke batterier, men får udelukkende deres strøm fra Solens stråler. Det samme ser man også hos satellitter, hvor store “vinger” med solceller påmonteret er i stand til at holde satellitten selvforsynende med strøm.

Sollys består af fotoner, hvilket man kan betragte som små pakker af energi. Når disse fotoner rammer solcellen, bliver noget af energien absorberet af materialet. Denne energi overføres dermed til halvlederen og slår en elektron løs, som dernæst bevæger sig frit rundt i materialet. Fordi processer i materialet samtidig danner et elektrisk felt rundt om halvledermaterialet, bevæger alle de frie elektroner sig samme vej. Bevægelse af elektroner er det, vi også kender som strøm, så solcellen har altså produceret jævnstrøm. Solceller kaldes af denne årsag også for ‘fotovoltaiske’ celler (foto = lys og voltaisk = elproducerende), netop fordi de omdanner lys til strøm.

Materialet i en solcelle er typisk silicium, ligesom det også anvendes inden for meget elektronik. Silicium er et af de hyppigst forekommende grundstoffer på Jorden, og det er derfor ikke nogen mangelvare. Fordi silicium normalt har en meget blank overflade, forsøger man at undgå, at Solens stråler reflekteres ved at placere et antireflekslag øverst på solcellen, så mest mulig sollys opfanges af solcellen.

Solceller sammensættes i såkaldte solcellemoduler, hvor ca. 36 solceller kombineres i serie- eller parallelforbindelse, så det giver mere strøm. Disse moduler kan samles til et solcelleanlæg på eksempelvis 10-15 m². I en gennemsnitlig husstand kan det forsyne familien med 25-30 % af det samlede strømforbrug.

Solcelleanlæg i Danmark boomer

Udgifterne til installation af et solcelleanlæg er faldet kraftigt de sidste år, og det kan være en god investering at sætte et solcelleanlæg op på sit tag. Det har mange mennesker indset. For eksempel skete der i 2011 en 4-dobling af antal installerede solcelleanlæg i Danmark – primært til private husstande. Den installerede effekt var i begyndelsen af 2011 2,7 MW, og i slutningen af 2011 var den på næsten 11 MW.

Gratis strøm efter 10 år

Et solcelleanlæg, der producerer samme mængde af strøm, som en familie har brug for, kan nu tjene sig ind på kun cirka 10 år. Derefter er strømmen gratis i de resterende cirka 20 års levetid på solcellerne.

Da el-priserne fra el-selskaberne stiger og formentlig fremover også vil gøre det, kan det være en god økonomisk investering at opsætte et solcelleanlæg på taget af sit hus.

Årsager til boomet

Årsagerne til de faldende udgifter til at få installeret et solcelleanlæg er, at selve anlægget er faldet i pris på verdensmarkedet. Og elpriserne fra el-nettet er generelt stigende. Men en af årsagerne er også, at man har mulighed for at koble anlægget til nettet og få elmåleren til at køre baglæns rundt, når man forbruger mindre el end solcelleanlægget producerer. Og sidst men ikke mindst har et håndværkerfradrag i 2011 også spillet ind.

Også på verdensplan er solceller den vedvarende energiteknologi, der har største vækst inden for de sidste år.

Grøn vækst

Den øgede efterspørgsel efter solceller forventes også at gavne danske virksomheder. I Danmark fremstilles solcellemoduler, og en række nicher tegner sig på området. Blandt andet vedrørende elektronik. Desuden har vi nicher i forbindelse med systemer og bygningselementer med integrerede solceller.

På længere sigt fæstes der lid til, at forskning kan medføre lavere priser samt bedre udnyttelsesgrad af den energi, der rammer solcellerne. Danske forsknings- og udviklingsinstitutioner samt dansk industri bidrager til udvikling af nye typer solceller – blandt andet PEC (PhotoElectroChemical) celler, polymér solceller og nano-struktur solceller.

Solceller med solcreme

Et eksempel, på hvordan man kan gøre solceller mere effektive, er noget forskning, som foregår på Oslo universitet. Her forsøger man, at øge solcellernes produktivitet ved også at udnytte Solens UV-stråling. Ved at lægge en ekstra hinde oven på solcellerne med stoffet titanoxid, optages UV-strålingen. Præcis ligesom solcreme med titanoxid på vores hud gør.

Tilsættes denne hinde desuden stoffet europium, kan den optagede energi fra UV-strålingen omdannes til lys, som solcellen kan udnytte. Det handler om kreativ tankegang for at udvikle solcellers effektivitet yderligere.

Læs mere om energiproduktion og solenergi

Energiproduktion
– Solenergi
— Solvarmeanlæg
— Solceller (denne side)
— Solvarme i fjernvarme

Kilder

HowStuffWorks
Dansk Energi
Ingeniøren
Energistyrelsen
Universitetet i Oslo

Denne artikel stammer oprindeligt fra Climate Minds, som er udviklet af Experimentarium i samarbejde med Dansk Energi og Energyminds.