Upp till 50 procent värme istället för värmeförlust i ny svensk solcell

”Det vi gör som nog ingen annan kommit lika långt med är optiken, att koncentrera instrålningen.”

På ett tak till labbet på högskolan i Gävles område finns en hybridsolfångare som ger både el och värme.

– Hybridsolfångare utvecklas på flera ställen i Europa. Det vi gör som nog ingen annan kommit lika långt med är optiken, att koncentrera instrålningen via en reflektor. Tack vare reflektorn får vi ut mer energi på en mindre absorbatorarea, säger Björn Karlsson, professor på Högskolan i Gävle.

Mer Gävle: Gävleföretag vill göra sina kunder självförsörjande på värme – och el

”Normalt sett omvandlar en solcell ungefär 15 procent av den inkommande solstrålningen till el, medan 85 procent avges till den omgivande luften som värme. Genom att kyla ner solcellen kan vi omvandla en stor del av den instrålande solenergin till värme i systemet.”

Björn Karlsson, professor på Högskolan i Gävle.

Högskolan i Gävle deltar som enda svenska lärosäte i ett stort europeisk projekt för innovationer på energiområdet. Björn Karlsson började arbeta med reflektorns grundläggande geometri redan på 1990-talet, ett arbete som fortsatte i bolaget Solarus. Hybridsolfångaren PVT (Photo Voltaic Solar Collector) är Gävles bidrag till det stora EU-projektet Horizon 2020 som löper på fyra år. Björn Karlsson förklarar tekniken.

Integrerat: 7 tak med solceller som ser ut som vanliga tak

Normalt sett omvandlar en solcell ungefär 15 procent av den inkommande solstrålningen till el, medan 85 procent avges till den omgivande luften som värme. Genom att kyla ner solcellen kan vi omvandla en stor del av den instrålande solenergin till värme i systemet.

– En solcell är en platta i kisel som mäter 15×15 centimeter och många solceller seriekopplas i en modul. Normalt sett omvandlar en solcell ungefär 15 procent av den inkommande solstrålningen till el, medan 85 procent avges till den omgivande luften som värme. Genom att kyla ner solcellen kan vi omvandla en stor del av den instrålande solenergin till värme i systemet.

Med den nuvarande hybriden får man ut tio till 15 procent el och 30-50 procent värme beroende på drifttemperaturen. I EU-projektet utvecklas komponenter på olika håll i Europa och universitet i flera länder deltar. I slutfasen ska komponenterna sättas ihop i ett energisystem för en fastighet. De mest intressanta komponenterna i systemet är enligt Björn Karlsson Solarus hybridsolfångare och en magnetisk värmepump som utvecklats vid Danmarks Tekniska Universitet i Lyngby.

– Egentligen är det en magnetokalorimetrisk värmepump. Principen är inte ny men däremot har någon sådan värmepump avsedd för uppvärmning inte tidigare tillverkats kommersiellt. Den fungerar genom att ett magnetiskt material förs in i magnetfältet från en permanentmagnet. Då linjerar ämnets atomer upp sig och ämnet blir magnetiskt. Samtidigt avges värme.

Den magnetokalorimetriska värmepumpen har inga rörliga delar, berättar Björn Karlsson.

– När materialet flyttas ut ur magnetfältet avmagnetiseras materialet och atomerna förlorar sin ordning. Samtidigt tas värme upp från omgivningen. Den har potentialen att få högre värmefaktor än en konventionell kompressordriven värmepump.

Värmepump i diskmaskinen halverar elanvändningen jämfört med konventionell

Nackdelen med den är att den ger en relativt liten temperaturökning. Den skall därför användas endast för uppvärmning och inte för att ge varmvatten. Men pumpen har också en avgjord fördel. Den behöver inget köldmedium som ofta innehåller starka växthusgaser.

– En kompressordriven värmepump har en cirkelprocess där ett köldmedel kokar och tar upp värme vid lågt tryck och temperatur. Köldmediet består av ett kolväte som ofta innehåller fluor. När kompressorns tryck och temperatur ökar, kondenserar köldmediet och avger värme vid högt tryck och temperatur.

– Hela projektet handlar om utbyggnad av solenergilösningar för att minska beroendet av fossila bränslen. En viktig del i arbetet går ut på att energieffektivisera så att man får ut mer energi per solcellsyta. Ett annat delmål är att få ner priserna på solfångarna så att andelen solenergiutnyttjande kan öka på marknaden. Att få upp det vi kallar solarfraction – solenergins andel av det totala energiutnyttjandet.

Så mycket pellets gör din självförsörjande på el och värme