|
SOLenergi ~
Høst 2011
Dette er en landsby ved Institutt for fysikk -
det er mye fysikk i solenergi!
|
|
Men det er også mye Materialteknologi, Elektronikk, Energi og miljø, Bygg, Produktutvikling,
Design, Innovasjon og økonomi.
For å lage utstillinger eller undervisnings09:30 14.09.2010opplegg trenger vi folk med Pedagogikk.
Om vi skal se på om solenergi kan løse verdens
energiproblemer er Sosialantropologi, Globalisering og Kulturforståelse viktige stikkord.
Kort sagt: Til denne landsbyen kan de aller fleste søke!
Solceller har vært tema for denne
landsbyen i flere år og studentene har gjort oppgaver innen alt fra solceller til fiskeoppdrett
og motorer til kompendier og brettspill!
Som i fjor ønsker vi å se på desentralisert landsbyelektrifisering basert på
solceller og uttesting på landsbygda i India. Her er miljøverndepartementet inne i bildet,
og er igang med et samarbeid med Institutt for Sosialantropologi.
I år vil vi utvide spekteret til også å inkludere termisk solenergi.
Termisk solenergi er viktig for energibruk i våre bygg. I tillegg er det et spennende
område for utvikling og bruk av nye og avanserte materialer.
|
Det er mange forskere ved
NTNU,
SINTEF
og
IFE
som jobber med solceller eller med termisk solenergi.
Landsbyleder kan hjelpe til med å opprette kontakt med disse om ønskelig. Forskere fra noen av
disse miljøene har også sagt seg villig til å komme og presentere relevante problemstillinger.
Norsk Hydro
er en stor leverandør av bygningsmaterialer og arbeider aktivt med materialer som er
relevante for termisk solenergi. KanEnergi
er rådgiver for Miljøverndepartementet og vil være
tilgjengelig for oss for å svare på spørsmål.
Landsbyen er også en del av av prosjektet “Grønne Trøndelag” (se www.ntnu.no/gcf/gt).
Grønne Trøndelag er et pilotprosjekt i EiT i regi av Global Challenge Forum.
Hensikten er å bidra til økt engasjement for vår tids samfunnsmessige utfordringer.
|
|
|
|
|
Solceller
Energien strålt inn på jorda fra sola i løpet av et år tilsvarer ca 15000 ganger
hele verdens årlige energiforbruk. En kan dekke hele verdens energibehov ved å belegge
ca 0.1% av verdens ørkenområder med solceller. Dette viser at det er et stort potensial
forbundet med å utnytte mer av solenergien! Verden begynner å forstå dette - verdensproduksjonen
av solceller har hatt en enorm vekst med 30-50 % pr år de siste årene.
Dette eventyret er Norge med på!
|
|
|
Solceller heter på engelsk ’Photovoltaic (PV) cells’ og omdanner sollys direkte til nyttig elektrisk energi. Det fotoaktive materialet i en solcelle består av halvledere,
hvor silisium (Si) er det mest vanlige.
Over 95% av alle solceller som produseres i verden i dag er basert på silisium. Norge er
verdens største produsent av silisiumskiver (wafere) for solceller.
|
|
Det norske firmaet REC har en rekke datterselskap og mange produksjonsbedrifter i ulike land. Til sammen dekker de hele produksjonsprosessen
fra urent silisium (MG-Si) til ferdige solcelleanlegg.
Våren 2006 ble REC børsnotert på Oslo Børs og etter to dager var samlet
verdi av REC-aksjene oppe i 54 mrd NOK. REC hadde i 2008 en omsetning på 8.2 mrd.
kroner og er et solid selskap i sterk vekst.
|
|
|
|
Operahuset i Bjørvika har en solcellevegg på 450 m2 integrert i den
sørlige glassfasaden. Her er det bygd inn 300 m2 med
solceller, som leverer 20 618 kilowattimer (kWh) energi i året. Det tilsvarer
omtrent årsbehovet til en vanlig norsk enebolig. Med solcelleprosjektet på
operaen demonstreres det at slik teknologi finnes.
Solceller integrert i støybarrikader er et vanlig syn i Mellom-Europa.
Både i Sveits, Nederland, Tyskland, Frankrike og østerrike er det installert
solcellemoduler i støybarrikader langs veien.
|
|
|
|
|
|
|
Både multikrystallinsk, monokrystallinsk og amorft silisium kan brukes i solceller.
Et monokrystallinsk materiale er et materiale som inneholder bare en Si-krystall
(enkrystall), mens et multikrystalllinsk materiale inneholder mange krystaller.
Urent Si (MG-Si) gjennomgår en omfattende, energikrevende og kostbar kjemisk rensing
til et ekstremt rent silisiummateriale som betegnes som elektronikk-kvalitet (EG-Si).
Renheten til dette materialet er ca 99.99999999 % silisium (10 nitall). Det er
vanskelig å sette et eksakt renhetskrav fordi renheten er avhengig av hvilke typer
forurensningselementer en har. Mens metallurgisk Si på verdensmarkedet selges til
en pris rundt 7 kr/kg, ligger prisen på EG-Si på ca 400 kr/kg. EG-Si lages ikke
i Norge. Det foregår i dag stor forskningsaktivitet på å finne billige måter å
produsere rent nok Si til solceller (SG-Si).
Andre solcellematerialer som brukes er kadmium tellurid (CdTe), germanium (Ge),
galliumarsenid (GaAs) og kobberindiumdiselenid (CIS). Disse materialene er sentrale
i utviklingen av nye 3.generasjons solceller som er mer effektive enn de
vi lager av silisium.
|
|
|
Termisk solenergi
Termisk solenergi er, på verdensbasis, den nest største teknologien (etter vind) når
det gjelder energiproduksjon fra nye fornybare energikilder, og dens betydning
innefor det globale energisystemet vil bare øke i fremtiden.
Norge mottar årlig en energimengde fra sola som tilsvarer 1700 ganger vårt
innenlandske energiforbruk. Selv om Norge har store sesongvariasjoner, er det også
her mer enn nok sol til at det er en interessant energikilde.
Vi deler området Termisk solenergi inn i to hovedområder:
Passiv solenergi
Aktiv solenergi
Passiv Solenergi
Passive systemer er systemer som fungerer uten tekniske hjelpemidler.
Et stort område for passiv solenergi finner vi I forbindelse med
varmetilførsel til bygninger. Vinduer er I denne sammenheng et viktig element.
Et sydvendt vindu kalles av og til en passiv solfanger. I energieffektive passivhus
kan sydvendte vinduer kombineres med massive bygningsmaterialer som lagrer varme om
dagen og gir den tilbake om natten når temperaturen synker. Materialer og
materialteknologi er således et viktig område for forskning innen passiv
solenergi. Såkalt “smarte materialer” og “smarte vinduer” forventes å spille
en stor rolle i framtidens bygningsmasse
Aktiv solenergi
En solfanger lagrer solenergi i form av varme, og skiller seg derfor fra en solcelle som
konverterer solenergi til elektrisk energi. I en aktiv solfanger varmes en mørk,
absorberende overflate opp av solenergien. Varmen transporteres bort av en krets med
væg;ske eller gass, slik at den kan utnyttes direkte til oppvarming av bygninger
eller tappevann. Solenergien kan også konsentreres med speil for å oppnå
en høy nok temperatur til å drive en varmekraftmaskin for å produsere
elektrisitet. Igjen drives det utstrakt forskning på smarte materialer. Et eksempel
på dette er solfangere med såkalte selektive overflater. Dette er belegg som
gjør at nesten alt innkommende sollys absorberes, samtidig som varmetap i form av
infrarød utstråling undertrykkes.
|
Mulige problemstillinger for EIT
Her kan dere velge en praktisk retta oppgave, eller en mer teoretisk
-
Hva kan gjøres for å øke effektiviteten av solceller? Hvordan virker en 3.generasjons solcelle?
-
I India: av enkle, robuste løsninger lokalt (autonomt) som kan bygges ut etter behov.
Drift og vedlikehold; Opplæring av brukerne i installajon; Utveksling av erfaringer til
nye brukere eller landsbyer. Utvikling i anvendelse av strøm til forbedret livskvalitet eller
næringsvirksomhet, eks.
kjøle melk, pumpe vann, rense vann, etc.
Informasjonsplattform for å spre kunnskap om systemet slik at nye brukere kan utnytte andres erfaringer Vurdere miljø og utviklingsmessig bruk av teknologien.
-
Hvorfor kan ikke verdens energibehov dekkes ved å legge solceller i en ørken i Afrika?
Kan solenergi løse våre fremtidige energibehov på en bærekraftig måte?
-
Design et målesystem for å teste utbyttet fra et solcellepanel over et år som funksjon
av vær og vind.
-
Hvor stort solcellepanel trenger man for å produsere nok strøm til en norsk enebolig?
Hvor mye strøm kan man forvente å produsere i Kristiansand, Oslo, Trondheim og Narvik?
-
Hvor stort er potensialet er for å dekke tak/vegger på næringsbygg med solceller?
Hvor mye kan produseres på Obs Lade, Ikea etc?
-
Solcelle-eventyret i Norge – Hvor kom det fra og hvordan kan det fortsette?
-
Hvordan kan en enkelt sjekke kvaliteten på Si wafere under produksjon av solceller?
-
Foreslå en ny måte å kutte Si opp i wafere, uten at mye materialer går tapt!
-
Lag et undervisningsopplegg om solceller i det nye naturfaget i ungdomsskolen; der skal elevene
’gjøre forsøk med solceller og solfangere og forklare virkemåten’.
-
Dimensjonering av solfangere for ulike formål.
-
Smarte belegg for å lage solfangere med øket virkningsgrad.
-
Bruk av såkalte Smarte vinduer.
-
Solkokere til bruk i u-land.
Lenker
|
|
De fleste av jordas fattige har ikke elektrisitet. Landsbykvinner i Sama Chhu, Bhutan, kan
nå gi håp om lys og tilgang til ren energi.
Bilder hentet fra Solkvinnene, Magasinet Folkevett
Foto: Knut-Erik Helle
|
Flyer delt ut for å rekruttere flere studenter [pdf]
Mail fra Miljøverndepartementet om mulige oppgaver [pdf]
Landsbyleder er professor
Ola Hunderi,
Institutt for fysikk.
India-prosjektet vil bli støttet opp av
Martin Thomassen,
Sosialantropologisk institutt.
|
|
|
Redaktør:
Instituttleder
,
Kontaktadresse:
webmaster@phys.ntnu.no
Sist oppdatert: 23.04.2012
|
|