Solceller, Ukategorisert
Et problem med solenergi er lagring. Det er ofte slik at når den er lettest tilgjengelig, så er det minst bruk for den. Det er derfor viktig å finne effektive måter å lagre solenergi på, slik at den kan utnyttes når det er behov for den. Det finnes mange måter å lagre energi på. Her skal vi se nærmer på solenergi lagret som varmeenergi også kalt termisk lagring.
Solenergi som omdannes til varmeenergi kan lagres i nært sagt alle typer materialer. Dette gjøres i praksis gjennom å varme opp eller kjøle ned et lagringsmedium slik at energien kan benyttes på et senere tidspunkt enten for oppvarming, nedkjøling eller for elektrisitetsproduksjon. Systemer for lagring av termisk energi brukes spesielt i bygg, industrielle prosesser og i fjernvarmeanlegg.
For å få en lønnsom utnyttelse av lagringen ser man etter materialer med høy varmekapasitet sammenliknet med volum og kostnader. I tillegg til selve lagringsmediet, vil tykkelsen på isolasjonen rundt lagringsmediet og volumet av lageret avgjør hvor lenge energien kan lagres. Generelt kan vi si at jo større lager jo mer sentralt anlegg må det betjene for å være lønnsomt.
Termiske energilagringssystemer kan være enten sentraliserte eller desentraliserte. De sentraliserte systemene brukes normalt i fjernvarme- eller fjernkjøleanlegg, store industrianlegg og kombinerte kraft- og varmeproduksjonsanlegg. Desentraliserte anlegg brukes vanligvis for å betjene enkelt bygninger eller et lite antall bygninger.
Vann er et godt egnet lagringsmedium for termisk energi. Det brukes ofte der varmen skal benyttes til oppvarming av bygninger. Spesielt godt egnet er salt vann.
I vannbårne systemer med sentralvarme benyttes ofte en vanntank som akkumulator. I systemer med solfangere er vanntanken et sentralt element for at man skal kunne lagre varme mellom natt og dag. Det finnes også store solfangersystemer hvor man benytter seg av svært store varmelagre for å kunne lagre solenergi fra sommer til vinter. Slike lagre må være store for å få en rimelig bra økonomi og må derfor også være tilknyttet et fjernvarmeanlegg.
Soltermisk elektrisitetsproduksjon benytter konsentrerte solstråler til å varme lagringsmediet til over 100 °C. Da blir oljer eller smeltet salt mer hensiktsmessig som energilager. Hensikten er å få jevnere elektrisitetsproduksjon, både gjennom døgnet og når skyer skygger for innstrålingen.
Ulike saltlegeringer har ulike smeltetemperaturer og kan også brukes i forbindelse med lavtemperatur varmelagring, for eksempel i forbindelse med lagring av overskuddsvarme i bygninger. I slike løsninger er det varmeutvekslingen ved overgang fra fast stoff til væske som utnyttes. Denne teknologien for energilagring er valgt ved solkraftverket Gemarsolar for å kunne produsere elektrisitet i opptil 15 timer uten solinnstråling.
”Gemarsolar” som ble satt i kommersiell drift i 2011 ligger i Spania, og var det første solvarmeanlegget som tok i bruk et sentraltårn som energimottaker og smeltet salt som lagringsmedium. Selv om mye av teknologien var hentet fra forsøk i USA har erfaringene herfra vært avgjørende for den videre utviklingen på område.
For bygninger som har behov for både kjøling og oppvarming kan det være hensiktsmessig å lagre energi mellom de forskjellige sesongene. Det mest hensiktsmessige lagringsmediet til dette formålet er som regel i grunnen.
Å bruke grunnen som energilager er relativt ukomplisert. Det er imidlertid forbundet med betydelige energitap, ettersom varmelageret i grunnen lett vil spre seg til omliggende områder. Slike lagre må derfor være meget store for at varmetapet skal bli akseptabelt. Denne lagringsmåten må derfor knyttes til store varmebehov, for eksempel et som del av et fjernvarmeanlegg.
Et grunnvarmelager kan også bestå av en varmepumpe i kombinasjon med energibrønner. Varmepumpen kan kjøres begge veier, slik at overskuddsvarme pumpes ned i grunnen på sommeren, mens den hentes opp på vinteren. Dermed opereres det også med såpass små temperaturdifferanser at varmetapet blir begrenset.
Solceller, Ukategorisert
En av de største utfordringene med bruk av solenergi er at energien ikke kommer i en jevn flyt hele døgnet eller alle dager. Det er faktisk slik at vi ofte trenger energien når den er minst naturlig tilgjengelig. Vi har derfor behov for å lagre energi når den er tilgjengelig slik at vi kan bruke den når vi har behov for det.
I prinsippet kan det skilles mellom mekanisk, elektrisk, elektrokjemisk, kjemisk og termisk lagring av energi. De ulike måtene har sine fordeler og ulemper og ikke alle er like aktuelle for lagring av solenergi. Her skal vi se nærmere på ulike former for mekanisk lagring.
De tre viktigste formene for mekanisk lagring er pumpekraftverk, komprimert luft og svinghjul.
Pumpekraftverk
Lagring av energi i pumpekraftverk har eksistert lenge. De første anleggene ble bygget på slutten av 1800-tallet. Pumpekraftverk bygger derfor på en velkjent teknologi. Pumpekraftverk er trolig den metoden som er i stand til å lagre den største energimengden og samtidig ha den største effekten.
Et pumpekraftverk består i hovedsak av to vannmagasiner på forskjellig høyde. Ved det nederste magasinet plasseres en pumpe og en turbin eventuelt en turbin som kan fungere begge veier. Pumpeturbinen er montert på en generator. Generatoren fungerer som motor ved pumping. Når man lagrer energi, pumpes vann opp til det høyeste magasinet. Energien hentes ut ved å la vannet renne tilbake gjennom turbinen. Energimengden som kan lagres er avhengig av høydeforskjellen mellom magasinene og magasinstørrelsen, mens effekten bestemmes av størrelsen på pumpeturbinen. For pumpekraftverk er mye av teknologien den samme som for vannkraftverk, men i dette tilfelle er strømmen produsert med solenergi.
Komprimert luft
Komprimert luft som energilager er en lagringsteknologi som har vært i bruk siden 1970-tallet. Metoden går ut på at elektrisitet blir brukt til å komprimere luft og lagre den enten i underjordiske strukturer som huler, i nedlagte gruveganger eller i et system ledninger og trykktanker over bakken. Når det er bruk for energien igjen, blandes luften med naturgass, brennes og benyttes i en modifisert gassturbin. Turbinen driver både en kompressor og en generator. Gassturbiner som brukes i energilager med komprimert luft skiller seg fra vanlige gassturbiner ved at kompressor og turbin settes på forskjellige akslinger, slik at de kan kjøres uavhengig av hverandre. I forhold til en vanlig gassturbin, bruker dette systemet 40 prosent mindre energi til kompresjonen, ettersom det er elektrisk energi som gjerne kan være konvertert solenergi som driver kompressoren.
Komprimert luft som energilager er en forholdsvis kostbar teknologi. For at det skal være lønnsomt å bygge, bør tiden mellom lagring og produksjon være kort. De få anleggene som finnes kjøres ofte for døgnregulering.
Bruk av svinghjul
Bruk av svinghjul for lagring av energi er en teknologi som innebærer at energi blir lagret i en roterende skive. Skivens hastighet, masse og radius bestemmer hvor mye energi som kan lagres. Den roterende skiven er tilkoblet en elektrisk motor som også fungerer som generator. Energi tilføres ved å øke rotasjonshastigheten med motoren, mens energien hentes ut ved at motoren anvendes som generator.
Prinsippet for energilagring med svinghjul har vært kjent og brukt siden man begynte å konstruere maskiner. Likevel har det de senere årene blitt utviklet en ny type svinghjul som består av komposittmaterialer som tåler svært høye rotasjonshastigheter. Denne svinghjulteknologien benytter seg av magnetiske lagre og plasseres i en tank med vakuum for å redusere aerodynamiske tap.
Tilførsel og uthenting av energi skjer svært raskt og vil derfor bare være aktuelt under helt spesielle forhold for lagring av solenergi. Svinghjul brukes ofte i nødstrømsforsyning for å levere strøm mens et nødstrømsaggregat med lengre oppstartstid starter opp. Svinghjul blir også brukt i basestasjoner for mobiltelefoner.
Solceller, Ukategorisert
Ny teknologi skal løse komplekse utfordringer knyttet til elektrifisering. Nå er energi- og teleselskapet Lyse først ute med en løsning for strømlagring i norske hjem.
Det interkommunale konsernet Lyse AS er først i Norge til å ta i bruk energilagring for hjemmet. I det europeiske forskningsprosjektet Invade, skal enheter for strømlagring i
batterier installeres i 20 hjem i Rogaland. Anleggene leveres av Eaton og består i korte trekk av gjenbrukte batterier fra Nissan sine elbiler koblet sammen med smart teknologi for strømstyring. To av enhetene er allerede i drift, og de neste 18 skal installeres i månedene som kommer.
– Energilagring gir bedre bruk av strømnettet og gjør det mer lønnsomt å ta i bruk fornybar energi. Fageksperter fremhever energilagring som en av verdens viktigste
teknologier akkurat nå, sier administrerende direktør for Eaton i Norge, Jon Helsingeng.
– Vi lanserer energilagringsløsninger over hele verden, og Norge er et av de viktigste landene. Dette har direkte sammenheng med hvor langt vi har kommet i elektrifiseringen av
samfunnet, og det høye elbilsalget, sier Helsingeng.
For husholdninger, næringsbygg og som større enheter
Energilagring er tilgjengelig for husholdninger, næringsbygg og som større enheter for energinettet og datasenter. xStorage-enhetene som Lyse plasserer ut er i hovedsak
gjenbrukte Nissan elbil batterier i smarte strømskap fra Eaton. Enhetene er på både 6 kWh og 4.2 kWh, noe som tilsvarer et typisk hjems topp-forbruk i tre til fem timer.
– Dette prosjektet er det store forventninger til. Energimarkedet står ovenfor store endringer, og vi ønsker å ligge i forkant. Dette gjør vi ved å teste og utvikle innovative teknologier og forretningsmodeller. På den måten kan vi bidra til å løse de problemene vi vet vil oppstå både i det lokale og internasjonale energimarkedet, sier Trond Thorbjørnsen, senior forretningsutvikler i Lyse.
En av hensiktene er å bidra til å jevne ut forbrukstoppene som oppstår når strømnettet belastes på det meste, som på kalde morgener eller ettermiddager når huseiere kommer hjem fra jobb.
– Ved å lagre strøm i batteriet når strømmen er billig, kan man bruke av denne strømmen når den er på det dyreste, sier Thorbjørnsen.
Lyses investeringer i energilagring inngår som en større del av et forskningsprosjekt i EU som heter INVADE. Hele prosjektet ledes av Smart Innovation Norway hvor Lyse har ansvaret for den norske piloten. Det vil også kjøres piloter i Tyskland, Nederland, Bulgaria og Spania hvor ulike aktører skal undersøke grunnlag for nye smarte løsninger og forretningsmodeller innen kraft- og energimarkedet.
– Lyse skal særlig utforske løsninger mot forbrukermarkedet. I prosjektet skal det utvikles nye digitale løsninger som sikrer at strømnettet utnyttes bedre, at det legges til rette for bruk av mer fornybar energi, og at forbrukstopper jevnes ut ved bruk av energilagring, sier Thorbjørnsen.
Lyse har arbeidet med Invade i ett år, og testing av styresystem starter til sommeren og varer frem til 2020. Målet med energilagringsprosjektet er å teste ut batteriene i tre ulike delprosjekter:
Energibruk i forhold til effekt, energiforbruk opp mot økonomisk lønnsomhet, og hvordan energilagring sikrer bedre utnyttelse av kortreist energi som solceller. Som en del av prosjektet skal Lyse også vurdere dette opp mot strøm- og varmestyringsenheter i hjemmet, og hvordan dette kan kobles opp mot tingenes internett.
– Vi ser for oss mange spennende løsninger der kunstig intelligens (AI) og maskinlæring står for styringen. Det å kunne lagre energi passer veldig godt inn i et fremtidig energi-bilde. Fordelene vil tilfalle samfunnet i form av smartere energibruk, nettselskapene vil få en optimalisert distribusjon, og kundene vil få enda bedre forutsetninger for å kunne styre hjemmene sine, sier Thorbjørnsen.
Energilagring vil også bidra til en jevnere belastning på strømnettet. Dette blir en nødvendig følge av at induksjonskomfyrer, elbilladere og diverse elektriske dingser bidrar til at hjemmene våre blir stadig mer energikrevende, og forbrukstoppene høyere.
– Energilagring er nødvendige teknologier for å møte fremtidens press på energinettet. Det er inspirerende å se hvordan Lyse er villig til å teste energilagring som en viktig del av sitt fremtidige helhetlige tilbud. De vil høste erfaringer av stor nasjonal betydning, sier Helsingeng.
Solceller, Ukategorisert
I 2017 satte Otovo ny rekord i salg av solceller i Norge, og i 2018 skal vi gjøre det enda enklere for enda flere å få rimelig og kortreist strøm fra eget tak.
Lav rente
Sammen med SpareBank 1 tilbyr vi nå et sollån med en rente på 2,5%! Med sollån og støtte fra Enova går du pluss på bankkontoen fra første måned.
Søknaden
Det nye lånet har sikkerhet i boligen, og hele prosessen for søknad og innvilgelse er digital. Ikke lenger pliktig oppmøte i banken, samtaler med rådgivere eller papirbunker i posten: Ingen i verden har en enklere vei til et sollån enn norske Otovo-kunder i 2018.
Solceller
Man antar at solsystemet ble dannet for 4,6 milliarder år siden som et resultat av at skyer av støv og gass ble trukket sammen av tyngdekraft gjennom en prosess som tok minst 50 millioner år. Vi antar at solen vil fortsette i sin nåværende tilstand i minst like lang tid som den har eksistert før den etter en eller flere kraftige ekspansjoner etter nye milliarder av år ender opp som en hvit eller sort dverg.
Solens masse utgjør mer enn 99 % av massen i solsystemet. Solen består i hovedsak av hydrogen og helium, mens bare vel 1,5 % består av tyngre grunnstoff. Dette utgjør likevel mer enn 5 500 ganger jordmassen.
Solens overflate temperatur er vel 5 500 grader Celsius. Solens energiutstråling er et resultat av en kjernefysisk fusjon hvor 620 millioner tonn hydrogen omdannes til helium hvert sekund, mens 4,26 millioner tonn masse omdannes til energi. Den kjernefysiske fusjonen består altså av hydrogen atomer som fusjonerer til helium atomer. Ved denne fusjonen blir det samtidig en liten masse til overs som omdannes til energi. Ettersom forholdet mellom masse og energi tilsvarer kvadratet av lysets hastighet i følge Albert Einsteins berømte masseenergilov vil selv en ubetydelig masse bli omgjort til en enorm mengde energi.
Det kreves meget høy temperatur og høyt trykk for å starte en slik fusjon. Det finner vi i solens indre. Solenergien starter som gammastråling og bruker mange tusen år på å nå solens overflate for så å stråle ut i rommet. Gammastråling er dødelig for alt liv, men i løpet av denne prosessen reduseres energien i strålingen slik at den strålingen som skjer fra solens overflate er mindre skadelig.
Gammastrålingen fra fusjonsreaksjoner absorberes av solplasma og blir utstrålt igjen i vilkårlige retninger. I denne prosessen får strålingen noe lavere energi. Ettersom dette gjentar seg mange tusen ganger tar det lang tid før strålingen når solens overflate. Det er anslått at fotonene kan bruke mellom 10 000 til 170 000 år før de når overflaten. Den solstrålingen som er sluttproduktet består for det meste av synlig lys, men inneholder også infrarød stråling, UV-stråling og til og med litt røntgenstråling. Hver gammastråling i kjernen konverteres til flere millioner fotoner av synlig lys før de forsvinner ut i rommet. Samtidig med gammastrålingen frigjøres det nøytroner. Disse utgjør bare om lag 2 % av energien som frigjøres, og i motsetning til fotoner vekselvirker de sjelden med materie, og nesten alle forlater derfor solen i løpet av kort tid.
All elektromagnetisk stråling inkludert lys er bygd opp av fotoner. På samme måte som alle gjenstander som har masse er bygget opp av atomer, er lysstråling bygget opp av fotoner. Men lyset og fotonene har ikke masse, kun energi.
I tillegg til fotoner sender solen ut elektrisk ladede partikler som elektroner og protoner – populært kalt solvind. Når disse partiklene treffer jordens atmosfære og magnetfelt får vi det fenomenet som kalles nordlys.
Det er altså i solens kjerne at solenergien oppstår. Ved 30 prosent av radien har fusjonen stoppet nesten helt opp. Resten av stjernen varmes opp av energi som føres utover fra kjernen. Energien som produseres av fusjonen i kjernen, beveger seg utover gjennom solens ulike lag til fotosfæren, før den slipper ut i rommet som sollys eller partiklers kinetiske energi.
Mengden av solenergi som treffer Jorden i løpet av ett år, er om lag 15 000 ganger større enn hele verdens årlige energiforbruk. Den totale mengde utstrålt energi fra Solen er mer enn to milliarder ganger større enn energimengden som treffer jordoverflaten.
Solkonstanten er et mål på den mengden energi som solen tilfører jorden per areal enhet som er direkte utsatt for sollys, og tilsvarer omtrent 1 368 W/m². Sollyset på jordens overflate dempes imidlertid av jordens atmosfære slik at mindre effekt treffer overflaten – nærmere 1 000 W/m² ved klar himmel når solen er nær senit.
Solceller
Solen sender ut en ufattelig mengde energi. Selv om en svært liten del av den treffer jorden, ville om lag et kvarter solenergi tilsvare hele menneskehetens energiforbruk i et helt år dersom vi kunne utnytte den effektivt. Solenergien er resultat av det vi kaller atomfusjon. Det vil si at lettere stoffer under stort trykk og med stor hastighet smelter sammen til tyngre stoffer, på solen først og fremst hydrogen til helium. Under en slik fusjon blir det frigjort store mengder energi. Det gjøres stadig forsøk på å etablere kontrollbare atomfusjoner på jorden som energikilde, men så langt har man ikke lykkes.
Blanding av varmeenergi og stråling
Solenergi en blanding av varmeenergi og stråling. Varme og lys er en kombinasjon av elektriske og magnetiske bølger. I en elektromagnetisk bølge varierer forholdet mellom elektrisitet og magnetisme slik at når elektrisiteten øker synker magnetismen og omvendt. Denne bølgen sprer seg i rommet til den treffer noe. Når den treffer jordens magnetfelt, atmosfæren eller selve jordoverflaten blir energibølgen enten reflekter eller absorbert. Der absorbsjonen er størst får vi høye temperaturer som for eksempel ørkenområder, mens snø og is reflekterer mesteparten av solenergien. Forholdet mellom refleksjon og absorbsjon er helt avgjørende for klima på jorden. Hvis menneskelig aktivitet endrer den kjemiske sammensetningen i atmosfæren, endres dette forholdet og vi får menneskeskapte klimaendringer.
Energi fra solen er forutsetning for livet på jorden, men levende organismer er avhengig av den rette energimengden. For lite energi og jorden blir en is planet, for mye energi og jorden kan ende opp som planet Venus hvor overflate temperaturen er på mange hundre grader.
Passiv bruk av solenergien
Passiv bruk av solenergien har blitt nyttet av mennesker så langt tilbake som vi kjenner til. Solenergi tørker vått tøy mange steder den dag i dag. Tørking av planter, fisk og kjøtt har vært og er fortsatt viktige måter for å ta vare på matvarer. Valg av byggematerialer som enten absorberte eller reflekterte sollys var med på å gjøre leveforholdene behagelige.
Mer aktiv bruk av sollyset knyttes til bruk av linser og speil. Allerede i 1774 benyttet Joseph Priestly konsentrering av sollys med en glasslinse til å oppdage grunnstoffet oksygen ved å varme opp og spalte kvikksølvoksid. Det var imidlertid Antoine Lavoisier også kalt den moderne kjemis far som ga det navn og som i sitt laboratorium utviklet en sol-dreven smelteovn som kunne oppnå 1750 grader. I 1882 bygget Augustin Mouchot og Abel Pifre en soldreven trykkpresse som trykket avisa Soleil Journal, eller på norsk Solavisa.
En stund var soldrevne varmtvannsbeholdere populære særlig i USA. Den første ble lansert i 1891, men fortsatt i dag er mange i bruk i de solrike statene i USA.
Solenergi har vært nyttet på mange måter før den ble koblet til moderne teknologi. I arabiske land har man kjøletårn som utnytter at kald luft er tyngre enn varm. Ved å fange oppvarmet varm vind øverste i høye tårn og la den kjøles ved for eksempel å tørke vått tøy produserte man kjøligere luft som kunne slippes ut på gatenivå i husene. Solenergi har blitt benyttet til å fordampe saltvann for å produsere salt. Ved å lede saltvann inn i grunne basseng hvor vannet lett fordamper frigjøres saltet.
Det finnes sol-tørkere hvor sollys slippes gjennom en glassplate og absorberes og dermed avgir varme på en mørk flate. Slik varmes luften. Den varme luften stiger og trekker ny kjøligere luft inn i tørkeren. Varm luften kan ledes gjennom et lukket rom for å tørke grønnsaker eller andre matvarer.
Solenergi blir også brukt til å fordampe saltvann. Ved å kjøle dampen kan den kondenseres og skaffe ferskt drikkevann i områder hvor tilgang på ferskvann er vanskelig.
