Fotovoltaik (solceller): Definition og virkemåde
Fotovoltaik (solceller): Definition og virkemåde — lær hvordan sollys omdannes til strøm, installationsmuligheder, effektivitet og økonomiske fordele ved vedvarende energi.
Fotovoltaik (PV'er) er et system af celler, der indeholder et solcellemateriale, som omdanner solstråling eller energi fra solen til jævnstrøm. På grund af den stigende efterspørgsel efter vedvarende energikilder er fremstillingen af solceller og solcellepaneler blevet betydeligt forbedret i de seneste år, og omkostningerne er faldet. Fotovoltaiske systemer findes i mange størrelser — fra små batteriladere og tage på enfamiliehuse til store solcelleparker — og bruges både til at forsyne individuelle forbrugere og til at levere strøm til nettet.
Solcelleanlæg voksede hurtigt fra et lille udgangspunkt til en samlet global kapacitet på 130.000 MW ved udgangen af 2013. Siden da er kapaciteten vokset kraftigt og udgør i dag mange hundrede gigawatt globalt, idet mere end 100 lande anvender solcelleanlæg. Anlæggene kan være monteret på jorden (og undertiden integreres med landbrug og græsning) eller indbygget i taget eller væggene på en bygning. Installationsformer spænder fra fritstående, orienterede anlæg til integrerede bygningsmaterialer (BIPV).
Hvordan virker en solcelle (fotovoltaisk celle)?
Den grundlæggende virkemåde bygger på den såkaldte fotovoltaiske effekt: når fotoner fra sollys rammer et halvledende materiale (typisk silicium), frigøres elektroner, som danner elektrisk strøm. I praksis er solceller lavet af en p‑type og en n‑type halvleder, der danner en p‑n‑overgang. Når lys skaber elektron‑hul‑par i materialet, bliver elektronerne drevet af det elektriske felt ved overgangen og kan ledes ud som jævnstrøm (DC). En inverter konverterer denne jævnstrøm til vekselstrøm (AC), som kan bruges i husholdninger eller sendes ud på elnettet.
Typer af solceller
- Monokrystallinske: Høj effektivitet, god pladsudnyttelse, mørk farve.
- Polykristallinske: Lidt lavere effektivitet og pris, karakteristisk blåligt udseende.
- Tyndfilm (f.eks. amorft silicium, CdTe, CIGS): Lavere materialeomkostninger og fleksible anvendelser, men ofte lavere effektivitet.
- Perovskit og andre nye teknologier: Forskning i høj effektivitet og lave produktionsomkostninger er i gang; nogle teknologier nærmer sig kommerciel modenhed.
Systemkomponenter
- Solcellepaneler (moduler) — samling af mange celler.
- Invertere — konverterer DC til AC (string‑invertere, mikroinvertere, hybridinvertere).
- Montagesystemer — tagfester, stativer til jordmontage, trackers (solfølgere) for øget produktion.
- Energilagring — batterier (valgfrit) til at gemme overskudsproduktion.
- Måler- og styringsudstyr — til overvågning, nettilslutning og sikkerhed.
Installation, orientering og drift
For at opnå størst mulig produktion er panelernes hældning og retning vigtige: i Danmark er en sydvendt orientering med en hældning omkring 25–35° ofte optimal. Skygge, snavs og partiel dækning kan kraftigt reducere ydelsen, så korrekt placering og rengøring er vigtig. Solfølgere kan øge produktionen, men de er dyrere og kræver mere vedligeholdelse.
Ydelse, effektivitet og levetid
Effektiviteten af kommercielle solceller ligger typisk mellem cirka 15–23% for almindelige krystallinske paneler, mens højtydende specialpaneler kan være højere. Paneler degraderer gradvist og mister noget effektivitet hvert år (typisk 0,5–1 % per år). Producenter tilbyder ofte garantier, der sikrer en vis procentdel af oprindelig ydelse efter 20–25 år. Levetiden for et solcelleanlæg vurderes ofte til 25–30 år eller længere, afhængig af kvalitet og vedligeholdelse.
Fordele og ulemper
- Fordele: Ren energi uden direkte CO2‑udledning under drift, lave driftsomkostninger, muligheden for decentral energiproduktion og reduktion af elregningen samt stigende økonomisk attraktivitet.
- Ulemper: Intermitterende produktion (afhængig af sol), behov for areal, materialeforbrug ved produktion og udfordringer med råmaterialer og genanvendelse ved end‑of‑life. Kræver også investering i infrastruktur for at integrere store mængder sol i nettet (fx lagring eller fleksibilitet i forbruget).
Miljø og økonomi
Selvom produktionen af solceller kræver energi og materialer, er energiforrentningen (energitilbagebetalingstiden) ofte få år, hvorefter anlægget leverer netto‑ren energi i resten af sin levetid. Genanvendelse af paneler og håndtering af materialer som halvkondensorer og metaller er et voksende fokusområde for at mindske miljøpåvirkningen. Økonomisk afhænger rentabiliteten af lokale elpriser, støtteordninger, installationens størrelse og omkostninger ved nettilslutning.
Afsluttende bemærkninger
Fotovoltaik er en moden og hurtigt udbredt teknologi, der spiller en central rolle i omstillingen til vedvarende energi. Valg af teknologi, korrekt dimensionering, god installation og løbende overvågning er nøglen til at få mest muligt ud af et solcelleanlæg, både økonomisk og klimamæssigt.
Solcelleanlæg "træ" i Steiermark, Østrig
Nellis solkraftværk på Nellis Air Force Base i USA. Disse paneler følger solen i én akse.
Paneler
Solcellepaneler findes i mange forskellige spændinger. De mest almindelige er 12 volt, 24 volt og 48 volt. Ligesom batterier kan flere solcellepaneler forbindes sammen for at producere højere spændinger, f.eks. vil to 48-volts paneler, der er forbundet sammen, producere 96 volt. Inverteren, batterierne og solpanelerne i et system har normalt alle samme spænding. Fordelen ved et system med højere spænding er, at der anvendes tyndere ledninger, som er billigere og nemmere at trække gennem rør. Ulempen ved et anlæg med højere spænding er, at elektrisk stød og lysbueblikke bliver en større fare, så anlæg over 48 volt findes normalt kun i solcelleanlæg eller kommercielle bygninger.
Et solcelleanlæg omfatter typisk en række solpaneler, en inverter, genopladelige batterier (til brug om natten), en opladningsregulator (en anordning, der forhindrer overopladning af batterierne), to GFCI-afbrydere (en før inverteren og en efter inverteren) og ledninger til sammenkobling. Nogle gange er der også en transformer efter inverteren, som kan forsyne 240 volt tunge apparater som f.eks. en tørretumbler eller en ovn med strøm. Transformeren er ofte en del af inverteren og kan ikke ses. Alt efter inverteren (eller transformeren, hvis der er en) er opstillet som en normal forsyningsinstallation (afbryderpanel, lys, stikkontakter, afbrydere osv.). Hvis der ikke er nogen transformer, må der kun anvendes 120-volts apparater. Installationer uden transformer skal mærkes som sådan på afbryderpanelet for at gøre fremtidige elektrikere opmærksomme på, at der ikke kan installeres 240-voltsapparater. Nogle installationer har jævnstrømsbelysning og eventuelt jævnstrømsapparater. Fordelen ved dette er, at man for jævnstrømsforbrugere undgår tab i inverteren. Disse installationer vil have et separat DC-afbryderpanel, der er tilsluttet før inverteren. Af sikkerhedshensyn kan jævnstrømsledninger ikke føres i samme rør som vekselstrømsledninger, og jævnstrømsudtag må ikke acceptere et vekselstrømstik og omvendt.
Verdens største solcellekraftværker (forældet)
| Verdens største solcellekraftværker (50 MW eller større) | |||||
| Fotovoltaisk kraftværk | Land | Koordinater for stedet | Nominel | Produktion ( | Noter og referencer |
| Topaz Solar Farm | USA | 35°23′N 120°4′′W / 35.383°N 120. | 500 | installeret kapacitet pr. juni 2014. mod endelig kapacitet 550 MW | |
| Desert Sunlight Solar Farm | USA | 33°49′33″N 115°24′08″W / 33.82583°N 115. | 500 | Idriftsat siden november 2013 mod endelig kapacitet 550 MW | |
| Longyangxia Dam Solar Park | Kina | 36°07′20″N 100°55′06″E / 36.12222°N 100. | 320 | Afsluttet december 2013 | |
| Solar Star I og II | USA | 309 | Under opførelse, 579 MW når det er færdigt | ||
| California Valley Solar Ranch | USA | 35°20′N 119°55′W / 35.333°N 119. | 292 | 399 | |
| Agua Caliente solcelleprojekt | USA | 32°57.2′N 113°29.4′W / 32.9533°N 113. | 290 | 626 | afsluttet april 2014 |
| Antelope Valley Solar Ranch | USA | 34°46′N 118°25′′W / 34.767°N 118. | 266 | 230 MWAC . Har modtaget statslig lånegaranti | |
| Charanka Solar Park | Indien | 23°54′N 71°12′Ø / 23.900°N 71. | 224 | samling af 17 samhørende kraftværker, hvoraf det største er på 25 MW | |
| Mesquite Solar-projekt | USA | 33°20′N 112°55′W / 33.333°N 112. | 207 | 413 | op til 700 MW, når den er færdigbygget |
Solcellekraftværker
Lieberose solcellepark.
Waldpolenz Solar Park.
.jpg)
Vepřek Solar Park.
Præsident Barack Obama ved DeSoto Next Generation Solar Energy Center.
Solceller
En solcelle eller fotovoltaisk celle er en enhed, der omdanner lysenergi til elektricitet. Fotovoltaik er bedst kendt som en metode til fremstilling af elektricitet ved hjælp af solceller til at omdanne energi fra solen til en strøm af elektroner. Den fotovoltaiske effekt blev først opdaget af Alexandre-Edmond Becquerel i 1839. Eric Seale (11. juli 2003). "Photovoltaic Effect". Arkiveret fra originalen den 12. oktober 2010. Hentet den 24. maj 2012. Praktisk talt alle fotovoltaiske anordninger er en eller anden form for fotodiode.
Solceller kan bruges til at drive værktøj eller til at genoplade et batteri. Den første egentlige anmodning om solceller var at forsyne satellitter og andre rumfartøjer i kredsløb, men i dag bruges de fleste solcellemoduler til at skabe strøm til nettet. I dette tilfælde er der brug for et værktøj kaldet en inverter til at konvertere jævnstrøm til vekselstrøm. Cellerne skal beskyttes mod miljøet og er normalt pakket tæt ind bag en glasplade. Når der er behov for mere strøm, end en enkelt celle kan afgive, forbindes cellerne elektrisk sammen til solcellemoduler eller solcellepaneler. Et enkelt modul er nok til at forsyne en nødtelefon med strøm, men til et hus eller et kraftværk skal modulerne anbringes i mange rækker.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er solceller?
A: Fotovoltaik (PV'er) er cellepartier, der indeholder et solcellemateriale, som omdanner solstråling eller energi fra solen til jævnstrøm til elektricitet.
Spørgsmål: Hvordan er fremstillingen af solceller og solcellepaneler gået fremad i de seneste år?
A: På grund af den stigende efterspørgsel efter vedvarende energikilder er fremstillingen af solceller og solcellepaneler blevet væsentligt forbedret i de seneste år, og omkostningerne er faldet.
Spørgsmål: Hvor stor var den globale kapacitet inden for solcelleanlæg ved udgangen af 2013?
A: Solcelleanlæg havde en samlet global kapacitet på 130 000 MW ved udgangen af 2013.
Spørgsmål: I hvor mange lande anvendes solcelleanlæg?
Svar: Mere end 100 lande anvender solcelleanlæg.
Spørgsmål: Hvor kan der installeres solceller?
A: Anlæggene kan være monteret på jorden (og undertiden integreres med landbrug og græsning) eller indbygget i taget eller væggene på en bygning.
Spørgsmål: Hvilken slags elektricitet producerer fotovoltaik?
A: Fotovolatik producerer jævnstrøm.
Søge