El från solen

Solceller har använts sedan 1950-talet. Då handlade det om att elförsörjning av satelliter ute i rymden. I dag finns tekniken inom en mängd olika områden. Ett exempel på den enklaste direktanvändningen är solcellsdrivna mini­räknare. En annan vanlig tillämpning är solcells­drivna vattenpumpar. Solceller har traditionellt en stor användning i självförsörjande elanläggningar och där finns i dag en konkurrenskraftig marknad. Den senaste tiden har användningen av nätanslutna system ökat väsentligt, speciellt i Tyskland, Japan och USA, tack vare ökande elpriser och fördelaktiga teknikstöd.

 

Självförsörjande system

En självförsörjande solcellsanläggning är ofta en billigare lösning än en anslutning till det fasta elnätet. Ett vanligt användningsområde i Skandinavien är strömförsörjning av fritidshus. Solcellsanläggningen består då av solcellspanel, batteri, en laddningsregulator och systemet försörjer lampor, radio/TV, mm.

 

Nätanslutna anläggningar

En solcellsanläggning för nätanslutning består i huvudsak av solcellsmoduler, kablage, växel­riktare och dataövervakning. Växelriktarens funktion är att omvandla solcellens likström (DC) till växelström (AC) och samtidigt anpassa till rätt nätspänning. 

Solcellsanläggning på IKEA’s varuhus i Älmhult var när den uppfördes 1998 den första större anläggningen som uppfördes i Norden. Den består av 380 m² kristallina solceller monterade på taket och 250 m² tunnfilmssolceller (amorft kisel) placerats på fasaden. De har en sam­manlagd effekt på strax under 50 kW och beräknas generera cirka 50 MWh per år.  De senaste åren har det installerats ytterligare ett par större nätanslutna solcellsanläggningar, t.ex. hos EKSTA Bostads AB som 2005 installerade cirka 500 m² kristallina solceller på den nybyggda vårdcentralen i Fjärås.

 

Solcell

En kiselsolcell består av en tunn skiva av ett halvledarmaterial med kontakter på fram- och baksidan. När solinstrålningen (ljuset) träffar solcellen polariseras den så att framsidan blir negativt– och baksidan positivt laddad. Metallkontakterna på fram- och baksidan tar upp laddningen i form av elektrisk ström. 

En kiselsolcell ger ca 0,5 volt, vilket är för låg spänning för att vara praktiskt användbar varför man seriekopplar ett antal celler (30-36 st) i en modul för att de tillsammans ska komma upp i en lämplig spänning, t.ex. för att kunna användas för laddning av ett 12 volts blybatteri eller anslutas till en växelriktare.

De solcellsanläggningar som byggts de senaste åren använder i huvudsak två olika modul­typer. Den ena modultypen är uppbyggd av kristallina kiselsolceller och den andra är upp­byggd av amorfa kiselsolceller, i dagligt tal betecknad som tunnfilmsceller. 

En kristallin solcellsmodul har en modulverkningsgrad på upp till 15 % och marknadsandelen uppgår till 80 – 90 %. Tunnfilmsmodulerna består av en tunn film som endast är några mikrometer tjock. Det gör dem 100 gånger tunnare än de kristallina solcellerna. Det går således åt betydligt mindre halvledarmaterial vilket sänker tillverkningskostnaden. De har dock lägre modulverknings­grad än kristallina solcellsmoduler.

 

Drift- och underhåll

Erfarenheter från större anläggningar i Europa visar på små eller nästan obefintliga drift- och underhållskostnader. Det som vanligast orsakar kostnader är fel på växelriktare. De senaste åren har man valt att installera flera mindre växelriktare från att tidigare ha in­stallerat en enda växelriktare i större anläggningar på 30 – 100 kW. Den totala inve­sterings­kostnaden har minskat och driftsäkerheten ökat. Användning av små växelriktare gör det även möjligt att ha ett par växelriktare i reserv för utbyte vid eventuellt haveri.  Det före­kommer också att dataövervakningssystemet kräver ett visst underhåll. Livslängden för kristallina solcellsmoduler bedöms till 20-30 år. Vissa fabrikat lämnar 20 års effektgaranti. Tunnfilmsceller är billigare men har fortfarande något kortare livslängd. Livslängden hos växelriktare beräknas normalt vara 15 år. 

 

Solel i världen

De finns mest nätanslutna solcellssystem i Tyskland, Japan och USA. Höga elpriser och stort elbehov sommartid och nationella och regionala teknikstöd är några av anledningarna.

I det så kallade ”solbältet” nära ekvatorn har det också uppförts ett antal större termiska solkraftverk. Antingen använder man koncentrerande solfångare som direkt eller indirekt genererar vattenånga eller stora speglar (heliostater) som koncentrerar solinstrålningen till en ånggenerator. Sedan genereras elektricitet som i traditionella kraftverk med turbin och generator.

 

Svenska solenergiföreningen, Torsgatan 12, 11123 Stockholm