Hvor godt virker egentlig solceller i nordisk klima?

Nordisk klima kan være ideelt for solceller. Sterk sol, kaldt vær og reflekterende snø er en god kombinasjon. Så lenge ikke snøen dekker solcellepanelet, som her. Foto: SINTEF

Til tross for både regn og kulde fungerer solceller godt i Norge, viser forsøk i klimalab. Men én ting bør solcelleeiere være oppmerksomme på, om de vil ha maks effekt av sola.

Publisert: 1 Mar 2018

Prisen på solceller har i de siste årene falt så kraftig at stadig flere ønsker å investere i solcelleanlegg. Disse kan monteres enten som frittstående anlegg på tak, eller som integrert del av byggemoduler, som takstein eller fasader.

Tradisjonelt har solceller vært lønnsomt i land med høye strømpriser, men nå har solcellestrøm blitt konkurransedyktig også i Norge, til tross for at vi har rimelig strøm fra vannkraft. ( Tabell nede i saken.)

Det har fått forskere til å undersøke hvor godt solcellene faktisk virker i norsk klima. Og resultatene er oppløftende:

– Våre forsøk viser at solceller takler nordisk vær og klima godt. I tilleg viser beregninger fra den europeiske innovasjonshuben for solcelleteknologi ETIP-PV) at det er lønnsomt å investere i solstrøm allerede fra dag en, dersom men bruker all strømmen selv. (PV står for «photo voltaic» red. adm.)

– Det forutsetter at man har et anlegg på omtrent 5 kWh, og at renta holder seg på dagens nivå, sier forskningsleder Eivind Øvrelid i SINTEF.

Investeringskostnader solstrøm: Kapitalkostnadene er viktig for prisen på solstrøm. Vi sammenligner med kostnadene fra nettet. (I Norge er dette strøm fra vannkraft.)

Tabellen viser hvilket år vi antar strøm fra solanlegg er like rimelig som strøm fra nettet, for Oslo, basert på rentenivået.

Kilde: ETIP PV sin publikasjon «The True Competitiveness of solar PV. (www.etip-pv.eu)

Soleklar løsning?
For å finne ut hvor avhengige solceller er av klart vær og sol for å produsere strøm, har forskere ved SINTEF tatt med seg teknologien inn i et klimakammer. Her testes vanligvis alt fra kledninger til vinduer og andre byggematerialer for bestandighet mot tøffe klimatiske forhold.

Effekten til solcellepanelene ble så testet i ulike temperaturer, i lite regn, mye regn, med snø og med isdannelse på panelene.

Fordi klimakammeret har lamper i taket som simulerer solstråling, kan man gjøre forsøk med helt stabil innstråling, men med ulike typer vær-simuleringer.

– I tillegg var det viktig for oss å ha en referansemåling på innstrålingen for å sikre at forholdene ble helt like under alle forsøkene. Derfor ble det koblet til en sensor-solcelle som gjorde det mulig å beregne hvilken innstråling cellene ble utsatt for i kammeret, forklarer NTNU-student Gina Opstad Andersen. Hun deltok i forsøkene som en del av sitt mastergradarbeid ved NTNU, og hadde ansvaret for bygging av testriggen.

Kulde øker effekten – nedbør ingen hindring
Ved hjelp av målinger fra en potentiostat kunne forskerne måle effekten av strømmen som solcellene genererte under de ulike forholdene.

– Resultatene bekreftet det vi har sett før – at panelene fungerer godt i kaldt vær, sier forskningsleder ved SINTEF, Eivind Øvrelid.

For solcellepanel, som brukes til produksjon av elektrisk energi, kan de kalde omgivelsene være et gode som holder driftstemperaturen på solcellene nede. Høy temperatur øker cellenes «indre energilekkasje» fordi elektroner beveger seg mer når det er varmt. For den silisiumbasert solcellen i vårt forsøk, reduserte effektiviteten med ca 0,3% for hver grad temperaturen økte.

Temperaturen påvirker i størst grad spenningen i prosessen, litt forenklet kan vi si at dette er kraften som skyver elektronene. Spenningen øker når det er kaldt, og det gjør at cellene blir mer effektive.

Innstrålingen eller solmengden regulerer selve strømmen som cellene lager. Solstrålinga kan være kraftig på vinteren, særlig om lyset også reflekteres av nysnø. Til sammen utgjør disse to faktorene effekten – som vi kan ta ut som strøm i kontakten. Med andre ord er sol og kaldt vær ideelle forhold for solceller.

Det som overrasket forskerne, var at solcellene viste seg å tåle nedbør veldig godt. Forsøk med lett regn og regn ga positive måleresultater.

– Solstrålene går igjennom vannet. Dette har ingen betydning for innstrålingsmengden, sier Øvrelid. Det samme viste seg da solcellene ble dekket med et lag is.

Solkraftverk på Svalbard?
Snø og is som er hvit og legger seg oppå panelene gir derimot en helt klar skygge-virkning. Rådet til solpanel-eiere er derfor å holde panelene snøfri. Dersom det danne seg is som ikke er blank kan det også være lurt å smelte den med litt lunkent vann.

– Men for all del ikke skrap isen av. Det kan ødelegge solcellen, sier SINTEF forskeren. Han oppfordrer også til å gi solceller en real vask et par ganger i året. Både veistøv og sot fra fyring kan faktisk redusere hvor godt panelenes virker.

Nå ønsker solcelleforskerne i SINTEF å få i gang et nytt prosjekt som skal se på solceller som strømkilde på Svalbard. Utfordringen blir å finne en god måte å lagre overskuddsenergien på.