Det norske firmaet Scatec Solar har vært med på å bygge et stort solkraftverk i halvørkenen Karoo. Her skal forskere fra Institutt for energiteknikk nå bygge et testanlegg for å finne ut hvor mye effekt som blir borte når ørkenstøvet dekker cellene. Målet er å bygge en teoretisk modelle som kan brukes til å forutsi tapet også andre steder. (Foto: Scatec/Institutt for energiteknikk)
Det norske firmaet Scatec Solar har vært med på å bygge et stort solkraftverk i halvørkenen Karoo. Her skal forskere fra Institutt for energiteknikk nå bygge et testanlegg for å finne ut hvor mye effekt som blir borte når ørkenstøvet dekker cellene. Målet er å bygge en teoretisk modelle som kan brukes til å forutsi tapet også andre steder. (Foto: Scatec/Institutt for energiteknikk)

Derfor blir solceller hete i skyggen

Norske forskere kartlegger virkning av fuglelort, støv, snø og annen forurensning i Norge og Sør-Afrika.

Publisert

– Når en fugl legger fra seg et visittkort på en solcelle, blir en liten flekk skygget for. Det som da skjer, er at solcellen med flekken lager mindre strøm.

– Men solcellene i et solcellepanel er koblet i serie. Derfor tvinges den høye strømmen fra de andre solcellene gjennom. Dette stjeler effekt fra solpanelet og skaper varme: Fuglelortcellen blir en het flekk, sier Josefine Selj.

Selj er forsker ved Institutt for energiteknikk. Hun arbeider med et prosjekt som skal finne ut av spørsmålet: Hva betyr forurensning av solcellene for produksjonen av strøm?

Støvete halvørken

Forurensningen varierer fra sted til sted. I Norge kan fuglelort, løv og snø legge seg på solcellene. I varmere og tørrere områder er støv et mye større problem.

Ett slikt varmt og tørt område er halvørkenen Karoo i Sør-Afrika. Her har det norske firmaet Scatec Solar vært med på å bygge et anlegg med over 300 000 paneler, hvert på rundt halvannen kvadratmeter. 

Anlegget dekker noen kilometer av det støvete, steinete slettelandet om lag 400 kilometer nordøst for Cape Town. Hvor mye effekt stjeler støvet fra de 75 Megawattene som anlegget skal produsere?

– Scatec Solar er interessert i å tallfeste dette tapet. Da kan de gjøre sikrere beregninger av framtidige anlegg, sier Selj.

Bygger testfelt

Institutt for energiteknikk samarbeider nå med Scatec Solar og Universitetet i Stellenbosch om å bygge et testfelt med 24 paneler.

– Vi måler hvor mye sollys som treffer solcellene og hvor mye som slipper gjennom glasset som dekker dem, forteller Selj.

– Vi måler også hvor mye støv som faller ned, og vi måler vind, nedbør og fuktighet, fortsetter hun.

Et testfelt med 24 paneler bygges nå på solkraftverket Kalkbult i halvørkenen Karoo i Sør-Afrika. Anlegget skal blant annet måle vind, nedbør, luftfuktighet og hvor mye lys som dempes av støv på solcellene. (Foto: Institutt for energiteknikk)
Et testfelt med 24 paneler bygges nå på solkraftverket Kalkbult i halvørkenen Karoo i Sør-Afrika. Anlegget skal blant annet måle vind, nedbør, luftfuktighet og hvor mye lys som dempes av støv på solcellene. (Foto: Institutt for energiteknikk)

Størrelsen på støvpartiklene viktig

Målet er å lage teoretiske modeller som kan forutsi strømtapene i mange forskjellige områder. I disse programmene kan forskerne legge inn typer og mengder støv. Noen støvpartikler påvirker tapet mer enn andre, blant annet ut fra hvor store de er.

–Solcellen kan omdanne alt fra ultrafiolett til infrarødt lys til strøm, men den er aller mest effektiv i det synlige lysspekteret. Støvpartikler som demper dette lyset, gir størst tap, sier Selj.

Virker som en strømpropp

Mange steder i Norge er snø et større problem enn støv. Snøen oppfører seg også annerledes enn støv. Den legger seg ofte ikke jevnt utover solcellene.

Forskerne har gjort viktige erfaringer på Norges største solcellepanel. Det dekker taket til flerbrukshuset Låven på Evenstad. Bygget tilhører Høgskolen i Hedmark, og anlegget stod ferdig i 2013.

– Snøen legger seg ofte nederst langs kanten. Hvis ett panel dekkes av snø, slås hele raden ut, sier Selj.

I Norge kan snø legge seg nederst på solcellene. Solcellene er koblet i serie. Skyggen virker derfor som en propp for hele strømkretsen. Dette bildet er fra Norges største solcellepanel på flerbrukshuset Låven på Evenstad, tilhørende Høgskolen i Hedmark. (Foto: Fra masteroppgaven til Anna Pettersen, Institutt for energiteknikk)
I Norge kan snø legge seg nederst på solcellene. Solcellene er koblet i serie. Skyggen virker derfor som en propp for hele strømkretsen. Dette bildet er fra Norges største solcellepanel på flerbrukshuset Låven på Evenstad, tilhørende Høgskolen i Hedmark. (Foto: Fra masteroppgaven til Anna Pettersen, Institutt for energiteknikk)

Årsaken er den samme som for fuglelorten: Solpanelene er koblet i serie, i en rekke etter hverandre. Hvis deler av et panel i serien blir skygget for, virker det som en propp i hele strømkretsen.

Vannspyling vanskelig i ørkenen

Hva kan så gjøres for å fjerne støv, snø, fuglelort og andre forurensninger? Svaret avhenger av hvor du er – for eksempel Norge eller Sør-Afrika.

– Vi vet at støv er et stort problem i solcelleanlegg i ørkenområder i Midtøsten. Det har derfor vært antatt at vi ville få veldig mye støv også i halvørkenen i Karoo i Sør-Afrika. De tidlige målingene som er gjort, tyder på at det er mindre støv enn ventet, sier Selj.

Å rense cellene med vannspyling vil bli dyrt og sløsende i solrike ørkenområder, der gjerne slike anlegg står. Men selv halvørkenen Karoo er det av og til regntid. Et kraftig regnskyll kan fjerne mye støv.

Til venstre: Rene solceller. Til høyre: Solceller dekket av støv. Fra anlegget i Kalkbult, Sør-Afrika. (Foto: Institutt for energiteknikk)
Til venstre: Rene solceller. Til høyre: Solceller dekket av støv. Fra anlegget i Kalkbult, Sør-Afrika. (Foto: Institutt for energiteknikk)

Beskyttende belegg

– Flere produsenter har også laget nanobelegg for solceller, men ikke alle er like effektive.

– To masterstudenter har gjort forsøk med ett slikt belegg her på Institutt for energiteknikk. Det ga ikke mindre støv på vanlig glass, snarere tvert imot, forteller Selj. Institutt for energiteknikk har gjort flere slike forsøk med glass i sine laboratorier.

Beleggene utvikles likevel stadig. For eksempel ble et nytt belegg nylig lansert av en kinesisk produsent. Ifølge pressemeldingen fra firmaet er det spesielt beregnet på områder med tøft klima, som sandstormer og havtåke.

Uansett hvor bra belegget er, vil det neppe hjelpe mot et velplassert visittkort fra en fugl. Derfor må nok eierne av solcellepaneler i Norge og andre land med rikt fugleliv fortsatt belage seg på andre metoder. I Storbritannia brukes for eksempel fugleskremsler, opplyser Selj.

Ikke bare fordi skygge fra fuglelort og annen forurensning reduserer effekten, men også fordi skygger på solcellene gjør dem varme.

På Institutt for energiteknikk har Josefine Selj og hennes kolleger undersøkt hvordan ulike typer forurensing demper lyset gjennom glass ved forskjellige bølgelengder. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)
På Institutt for energiteknikk har Josefine Selj og hennes kolleger undersøkt hvordan ulike typer forurensing demper lyset gjennom glass ved forskjellige bølgelengder. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)

Varmeutvikling og brannsikkerhet

– Ved standard montering utgjør solceller ingen brannfare, men som alt annet elektrisk utstyr kan solceller starte en brann hvis de er koblet feil.

– Sannsynligheten for at solcellene er årsak til brann er altså svært liten, men hvis det er brann i et hus med solceller på taket, må anlegget raskt kunne stenges av med en brannbryter. Det er store effekter ute og går, sier Selj.

– For store anlegg er det også viktig å informere brannvesenet for at de skal kunne ta sine forholdsregler, understreker hun.

– Hvis anlegget ikke har brannbryter, ville ikke jeg hatt lyst til å holde i brannslangen, sier Selj.

Lenker:

Ytelsen til solceller i tørt klima – effekten av soiling og modulteknologi på årlig produksjon. Informasjonssider fra Institutt for energiteknikk.

Solkraftverket i Kalkbult i Sør-Afrika. Nettsider fra Scatec Solar.