Solcellepanel kan fungere i mørket og få strøm fra regn

Foto: Lindeberg Sykehjem i Oslo – BREEAM Excellent sertifisert. Glasopor.

Solcellepaneler kan tradisjonelt bare produsere strøm når solen skinner, men nye utviklinger kan endre dette. Forskere har utviklet solcellepaneler som kan fungere i mørket og bli drevet av regn.

Disse innovasjonene kan forvandle solenergi til en 24-timers strømkilde, og bidra til verdens overgang til netto nullutslipp.

Solcellepanel som døgnet rundt strømkilde

Det største problemet med solenergi er at solen ikke alltid skinner. Hvis solcellepaneler ikke kan produsere strøm om natten, eller når det er overskyet, hvordan kan vi stole på dem som en døgnet rundt strømkilde?

Dette er et problem forskere over hele verden har kjempet med, og noen utvikler nå innovative måter å overvinne problemet på.

Solenergi har blitt anerkjent som en av de beste måtene å gi strøm til noen av verdens fattigste mennesker, med prisen på paneler ned med 80% det siste tiåret. World Economic Forums 2021 Energy Transition Index fremhevet potensialet for solenergi for å forbedre livene til mennesker i Afrika sør for Sahara, hvor det står at 44% av befolkningen ikke har tilgang til elektrisitet.

Tre nyvinningene kan bidra mer utbredt solenergi

  1. Solenergi i mørket

Hvem sier at solcellepaneler ikke fungerer i mørket? I et gjennombrudd som lover 24-timers pålitelig fornybar energi, har forskere testet paneler som fortsetter å produsere strøm selv når solen går ned.

Konvensjonelle solcellepaneler fungerer bare i dagslys, så du trenger dyr batterilagring for å gjøre det mulig å bruke solprodusert strøm om natten. Nå har et team ved Stanford University i USA testet solcellepaneler som fortsetter å generere strøm døgnet rundt.

Deres innovasjon utnytter det faktum at solcellepaneler avkjøles om natten. Strøm kan genereres fra temperaturforskjellen mellom kjølepanelene og den fortsatt varme omgivende luften. Dette gjøres ved hjelp av en termoelektrisk generator, som produserer strøm når varmen passerer gjennom den.

Panelene ble bygget ved hjelp av lett tilgjengelige komponenter, og teamet sier at de tilbyr potensialet til å gi en kontinuerlig pålitelig strømkilde for de estimerte 750 millioner mennesker rundt om i verden som mangler tilgang til elektrisitet om natten.

Den termoelektriske generatoren øker også produksjonen fra solcellepaneler i løpet av dagen ved å kjøre i revers, og produserer strøm når panelene varmes opp. Det bør være enkelt å oppgradere eksisterende paneler på denne måten, sier Stanford-teamet.

  1. Regndrevne solcellepaneler

Volumet av utgangseffekt fra konvensjonelle solcellepaneler varierer med intensiteten av sollys, og det er ikke bare solnedgangen som kan redusere strømmen. Tunge skyer og regn kan gjøre dem mindre effektive. Men forskere fra Soochow University i Kina mener de har løst dette problemet.

Alle som har blitt fanget i et regnskyll kan merke virkningen av kraftig regn. Soochow-teamet har tatt friksjonen som genereres av regndråper som lander på og renner av solcellepaneler, og brukt dette til å lage elektrisitet.

De plasserte et gjennomsiktig lag som inneholder en triboelektrisk nanogenerator (TENG) over et konvensjonelt solcellepanel. TENG konverterer bevegelse – i dette tilfellet virkningen av regndråper – til energi.

I tillegg til å øke effekten på regnfulle dager, kan de friksjonsdrevne panelene også produsere strøm om natten hvis det regner. Forskerne sier at solcellepanelene deres tilbyr «en effektiv tilnærming til å samle energi fra miljøet under forskjellige værforhold».

  1. Robotrensere for solfarmer

Akkurat som skyer og regn kan blokkere lyset til solcellepaneler, så kan også støv og smuss. Faktisk viser forskning at støv, vann, sand og mose som samler seg på overflaten kan redusere produksjonen av solcellepaneler med så mye som 85%.

Rengjøring av et stort solcelleanlegg er både tidkrevende og dyrt. Manuell vask med børste og vann vil koste 2 millioner dollar over en 10-årsperiode, anslår en studie for et solcelleanlegg i brukskala. Men hvis det ikke gjøres regelmessig, vil smusset til slutt bli sementert til panelene, noe som reduserer solgenereringen.

Drevet av et innebygd solcellepanel, kan autonome renseriroboter jobbe om natten for å begrense forstyrrelser i panelene. Ved hjelp av mikrofiberkluter og luftstråler har ett års bruk spart nok vann til å dekke behovene til 220 800 mennesker.

Robotrenholdernes ytelse overvåkes av kunstig intelligens-programvare som planlegger forebyggende vedlikehold for å unngå sammenbrudd. De brukes allerede til å rense millioner av solcellepaneler på 30 store solenergiprosjekter, fra Chile til India.

Andre utfordringer med solcellepanel

I takt med at verden sliter med global oppvarming, blir det avgjørende å nøye undersøke valgene innen bærekraftig energiteknologi. Solenergi er den raskest voksende rene energikilden, men i dag bidrar den lite til den genererte elektrisiteten, så fremtidige installasjoner vil overstige den eksisterende installerte basen. Det er en faktor på 2–4 reduksjon i energi-tilbakebetalingstiden fra den dominerende krystallinske silisiumteknologien til tynnfilmteknologier.

Essensielle kriterier som bruk av rikelig med materialer og enkel, men moden produksjonsteknologi peker på amorft silisium (a-Si) teknologi. Forskere dykker dypere ned i det primære problemet som hindrer adopsjonen av a-Si-teknologien—Staebler Wronski-effekten (SWE), som genererer metastabile, lysinduserte defekter som reduserer ytelsen til a-Si-baserte solceller. I anerkjente Nature demonstrerer forskerne at en enkel endring fører til en betydelig reduksjon i SWE-energitap og definerer en tydelig vei til eliminering av SWE, slik at teknologien kan tas i bruk bredt.

Overgangen til et lavkarbon energisystem krever et stort utvalg av materialer for de nødvendige teknologiene. Nå viser en studie publisert i Nature hvor stor etterspørselen etter aluminium kunne være med rask adopsjon av fotovoltaikk, noe som kunne ha et massivt karbonavtrykk hvis det ikke blir tatt tiltak i sektoren.

Les også: Bærekraftig drikkevann i bygg – utfordrende i Norge. Viega (greenbuilt.no)

Kilder

https://www.weforum.org/agenda/2020/11/solar-power-could-provide-energy-for-the-world-s-most-vulnerable-here-are-5-ways-to-pay-for-it/

https://www.weforum.org/agenda/2021/11/renewable-energy-cost-fallen/#:~:text=By%202019%2C%20that%20cost%20had,in%20this%20chart%20%2D%20onshore%20wind.

https://www3.weforum.org/docs/WEF_Fostering_Effective_Energy_Transition_2021.pdf

https://www.nature.com/articles/s41427-019-0176-0

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610214007425#:~:text=Accumulation%20of%20dirt%20or%20particles,that%20reduce%20solar%20photovoltaic%20performance.

https://www.weforum.org/videos/these-solar-panel-robots-clean-without-water/?collection=popular-video-51fa76d387

https://www.ecoppia.com/about

Improved sustainability of solar panels by improving stability of amorphous silicon solar cells | Scientific Reports (nature.com)

Solar Power Challenges. Solar power challenges | Nature Sustainability