Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

6 frågor/svar hittade

Energi [20739]

Fråga:
Hej! Vi är två elever på gymnasiet som läser naturkunskap 1b. Vi håller på med en uppgift som handlar om solenergi och skulle gärna vilja ställa lite frågor till er. Hur ser utvecklingen ut med solceller? Hur ser framtiden ut för solceller?

Om det är en extremt solig dag, kan man då spara överskottsenergin till en gråare dag? Hur omvandlas energin från att strålningen träffar solcellen?

Med vänlig hälsning, Ebba Gustafsson och Clara Lundström
/ebba G, sandagymnasiet, jönköping

Svar:
Hej Ebba och Clara!

För att rädda jorden från den globala uppvärmningen (fråga 17591 och Global_uppvärmning ) måste vi bättre utnyttja den enorma energimängden som kommer från solen. En kvadratmeter riktad vinkelrätt mot solen mottar effekten 1370 W i form av elektromagnetisk strålning, se fråga 13917 .

Solenergi

Det finns flera sätt att tillgodogöra sig dessa stora energimängder, se fråga 1129 och Solar_energy .

Elproduktion

Elektrisk energi är mycket fördelaktig eftersom den är "högvärdig", dvs stor verkningsgrad att producera nyttigt arbete, se länk 1 och Solar_power .

Solceller

Solceller var tidigare mycket dyra och har därför använts endast när inga andra metoder fungerar (t.ex. rymdsonder, otillgängliga platser).

Kostnaden för solceller har emellertid sjunkit mycket genom ökad volym (det är billigare per enhet att tillverka många) och teknikutveckling. Kina har varit ledande i detta.

För funktion och användning se Solcell , 16133 , 2366 och Solar_cell_efficiency .

Lagring av solenergi

Ett problem med solceller är att de fungerar bäst i starkt solljus, men det är ofta inte då man behöver elektricitet.

Teknikutvecklingen för batterier har emellertid gjort stora framsteg, så nu finns det effektiva och billiga uppladdningsbara batterier för att lagra elektricitet.

Se Battery_(electricity) .

Alternativ för energilagring

Ett alternativ för energilagring i batterier är vätgas framställd genom elektrolys. Vätet ger tillsammans med syre elektricitet genom en bränslecell, se Bränslecell .

Jag tror emellertid mer på batterier än på väte som energilagringssystem eftersom hanteringen av vätgas är rätt besvärlig.

Sammanfattning

Genom subventioner ökar produktionen och kostnaden sjunker. När priset sjunkit tillräckligt kommer det att löna sig att installera solceller med batterilagring utan subventioner.
/Peter E

Nyckelord: solcell [6]; klimat [9];

1 https://gamla.pluggakuten.se/forumserver/viewtopic.php?id=126199&id=126199/viewtopic.php

*

Energi [20185]

Fråga:
Försök med solceller
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag skriver om solcell och jag har fått från skolan och en energimätare också. Jag lagt den utan solen flera gånger och jag får siffror också på energimätare men jag förstår inte hur ska jag räkna? Hur ska jag veta att hur mycket energi har jag fått på en dag eller på en 1 timme? Snällt av dig om du svara mig. En fråga till du har skrivit allt om solceller, jag tänkte använda den sida som en källa. Jobbar du med solceller?

MVH Shogofa Sarwari
/Shogofa S, Bergagymnasiet, Eslöv

Svar:
Hej Shogofa! Du kan använda dig av bara solcell och energimätare även om det vore mer intressant att även inkludera en last, dvs en komponent som gör något nyttigt. Detta skulle kunna vara ett motstånd (då har du ett värmeelement) eller en liten likströmsmotor (t.ex. en fläkt).

Sedan är det upp till dig vad du vill göra. Du kan t.ex. studera hur effektiviteten varierar med instrålningen eller så kan du optimera (hitta bästa värdet) på effektiviteten genom att variera motståndet. Videon nedan visar det enklaste försöket där man mäter effekt utan separat last.

Mer dokumentation finns under länk 1 och i fråga 1129 . Länk 1 innehåller även länkar till andra dokument om solceller.

Länk 2 innehåller en utmärkt, utökad och mer detaljerad beskrivning (på engelska) av videon ovan från Paul Doherty på Exploratorium i San Francisco, se http://www.exploratorium.edu/

För att se variationen under dagen kan du läsa av effekten en gång i timmen. En energimätare visar även totala energin, och den kan du använda för att få fram energi/dag.

Du får gärna hänvisa till svar i frågelådan, men som alltid skall du ange källan. Nej, jag har ingen praktisk erfarenhet av solceller. Jag är kärnfysiker.
/Peter E

Nyckelord: solenergi [14]; solcell [6];

1 http://www.reuk.co.uk/Measuring-the-Power-of-A-Solar-Panel.htm
2 http://fragelada.fysik.org/resurser/ExploreSolarCells.pdf

*

Energi [16133]

Fråga:
Hur fungerar solceller?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag skriver ett arbete i skolan om solceller. När jag har letat information om hur solcellerna fungerar så står det först och främst att solcellen polariseras när den träffas av solljus så att framsidan blir negativt laddad och baksidan positivt laddad. Min fråga är då hur detta fungerar? Vad menar man med polariseras och hur polariseras solcellen enbart av solljuset?
/My S, österslätt, Karlshamn

Svar:
Hej My! För att förstå detta ordentligt måste man förstå halvledare och p-n övergångar (dioder). En bra förklaring på engelska finns på länk 1. Photovoltaic_cell , Photovoltaics och Solar_cell är lite mer avancerade.

Svenska Wikipedia (Solcell#Hur_en_solcell_fungerar ) säger:

En solcell är en typ av fotodiod. Solcellen består av två skikt: P-skikt och N-skikt. Det vanligaste ämnet i solcellen är kisel som har fyra valenselektroner. N-skiktet är sedan dopat med ett ämne med fem valenselektroner, exempelvis fosfor, och p-skiktet är dopat med ett ämne med tre valenselektroner, exempelvis bor. Alltså fattas det elektroner i p-skiktet, medan det blir extra elektroner i n-skiktet. Elektronkoncentrationerna är alltså olika på ömse sidor om kontaktskiktet. Diffusion leder då till att elektroner i n-skiktet vandrar över till p-skiktet. Det n-dopade skiktet blir positivt laddat, och det p-dopade skiktet bli negativt laddat, med ett starkt elektriskt fält däremellan. I mörker finns här inga fria elektroner.

Men kommer det en foton från solljuset ger den ifrån sig sin energi till elektronen och om fotonen har tillräcklig energi kommer elektronen att exciteras. När elektronen hamnar i det elektriska fältet mellan skikten, sveps den till det positivt laddade n-skiktet, där den kan ledas ut i en yttre krets (elledning).

Solceller tappar i verkningsgrad när temperaturen stiger. Det har visat sig att det är förhållandevis enkelt att använda passiv kylning och därmed minska förlusterna när temperaturen stiger.

De inkommande ljusfotonerna avlämnar alltså sin energi genom att lyfta en elektron från valensbandet (där elektronerna är bundna till en viss atom) till ledningsbandet (där elektronerna är fria att röra sig i hela kristallen.

Bilden nedan från Wikimedia Commons visar 14 MW Nellis Solar Power Plant som är Nordamerikas största fotovoltaiska anläggning och ligger i Nellis Air Force Base i Nevada. Panelerna styrs så att de alltid är vinkelräta mot solen.



/Peter E

Nyckelord: solenergi [14]; solcell [6];

1 http://science.howstuffworks.com/solar-cell.htm
2 http://news.mit.edu/2016/hot-new-solar-cell-0523

*

Energi [15117]

Fråga:
Skulle det vara rimligt att ersätta Barsebäck 1 med solceller?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag och min kompis jobbar om solenergi och vi har en fråga: Skulle det vara rimligt att ersätta Barsebäck 1 med solenergi, alltså solfångare och solceller? Och hur många solfångare och solceller skulle man behöva för att kunna ersätta Barsebäck 1?
/kadija s, fäladsgården, lund

Svar:
Hej Kadija och kompis!

Låt oss försöka göra en grov uppskattning. Barsebäck 1 hade en elektrisk effekt på c:a 600 MW. Det är alltså detta vi vill ersätta. Låt oss anta att Barsebäck var igång hela tiden - det var det normalt utom vid korta revisioner på sommaren.

Effekten hos solstrålningen utanför atmosfären är c:a 1400 W/m2, se solarkonstanten . Låt oss anta att effekten halveras genom absorption i atmosfären och att solen skiner 1/4 av tiden (optimistiskt). Vi är då nere i en effektiv effekt på 1400/8=175 W/m2. Med en effektivitet hos solcellerna på 15% är medeleffekten nere på 0.15*175=26 W/m2.

För att producera en medeleffekt på 600 MW fordras 600*106/26=23000000 m2 solceller. Det blir 23 km2 solceller! Dessutom har vi problemet att solen inte skiner när vi behöver mest effekt, t.ex. kalla vinternätter. Så solceller som producerar elektricitet är inget bra alternativ för Sverige. Möjligen kan vi i en framtid när solcellerna blir billigare sätta upp dem i öknar och producera vätgas som energibärare. Vindenergi är för Sverige ett mycket mer lovande alternativ även om även dessa inte alltid producerar hög effekt när det behövs. Sverige har emellertid en mycket stor fördel i förhållande till många andra länder: vi har en stor bas av vattenkraft och kärnenergi. Sol och vind, som är lite opålitligt vad gäller tillgänglighet, kan då ändå vara ett mycket viktigt komplement som inte producerar koldioxid.

Se vidare Solel , Vanliga frågor om solceller och Solar_energy .
/Peter E

Nyckelord: solenergi [14]; solcell [6];

*

Energi [10920]

Fråga:
En solcell producerar elektricitet. Dess efektivitet är ca 15%. En solfångare som är monterad på samma tak som solcellen producerar varmvatten. Den har en effektivitet på 75%. Förklara varför det är så stor skillnad i effektivitet.
/Anders N, Skvadern, Sundsvall

Svar:
En solfångare värms ju bara upp. Där skulle effektiviteten teoretiskt kunna vara 100%. I en solcell omvandlas solenergin till en högre energiform än värme. I en sådan process förvandlas alltid en del av solenergin till värme. Solcellerna behöver även kylas, och det kostar energi. Därför kan en solcell aldrig komma upp i 100% effektivitet. För närvarande är 15% ett typiskt värde.

Det är samma sak när man gör elektricitet från upphettat vatten t.ex. i ett kärnkraftverk. Ett stort kärnkraftverk har en termisk effekt på 3000 MW (producerar 3000 MJ per sekund), men med en typisk verkningsgrad på 30% blir den producerade elektriska effekten bara 1000 MW. Återstående 2000 MW kyls bort, oftast av en flod eller havet. Endast i undantagsfall använder man en del av kylenergin till nyttig uppvärmning.
/KS/lpe

Nyckelord: solenergi [14]; verkningsgrad [21]; solcell [6];

*

Energi [9525]

Fråga:
Jag skulle gärna vilja veta om solceller bara kan ta upp synligt ljus eller också ultraviolett och infraröttljus?
/Elias H, Ljungarum, Jönköping

Svar:
En typisk solcell av kiseltyp har störst känslighet i det synliga området, men den sträcker sig också en bit in i det ultravioletta och infraröda. Solstrålningen har sitt maximum i det synliga området.
/KS

Nyckelord: solcell [6];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7267 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-04-18 08:44:43.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.