Solcellelaboratoriet

Solcellelaboratoriet Jorden rammes hele tiden af flere tusind gange mere energi fra Solen, end vi omsætter fra fossile brændstoffer. Selvom kun en lille del af denne solenergi når helt ned til jordoverfladen, er der stadig meget solenergi vi kan udnytte til elektricitet (solceller) og varme (solfangere). Solceller er inden for de seneste år blevet én af de muligheder, man som familie har fået for selv at producere energi til eget forbrug. Prisen på et solcelleanlæg er faldet så meget, at det kan betale sig at købe et anlæg, som passer til familiens forbrug, og dermed spare penge på det årlige energibudget. Inden man køber et solcelleanlæg, er der meget at overveje: Størrelsen på anlægget, hvordan det skal sættes op, så det producerer mest muligt, hvordan økonomien hænger sammen os. I Mobil Lab 2 kan du lave forsøg med solceller. Både nogen i fuld størrelse på taget og i mindre målestok. Der er mange faktorer, som påvirker solcellernes ydelse. Du kan lære om disse faktorer, og hvordan de påvirker ydelsen fra solcellerne, ved at vælge én eller flere af følgende seks opgaver: Lys med strøm fra solceller, mål og beregn solindfaldet på skolens tage, styr solcellerne på taget af Mobil Lab 2, årstidsvariation, nye placeringer: dit eget hjem, din skole eller.. Egne undersøgelser og eksperimenter

OM SOLCELLELABORATORIET I solcellelaboratoriet har du mulighed for at lave strøm til en lyskæde med et mobilt solcellepanel, måle solenergien forskellige steder og i forskellige vinkler med et vinkelpyranometer, og måle energiproduktionen fra laboratoriets tag. Dermed kan du se på udbyttet fra rigtige solceller. Med solopstillingen i laboratoriet, kan du lave målinger af de små solpanelers elproduktion i forhold til deres hældningsvinkel og drejning i forhold til verdenshjørnerne. Ligeledes kan du lave målinger, der indikerer forskelle i elproduktionen hhv. sommer og vinter. Endelig kan du vha. Google Maps på den store skærm i bordpladen under solopstillingen placere huset med solpanelerne på samme måde, som de ville blive placeret i virkeligheden på dit eget hus eller på skolens tag. På den måde kan du få en pejling af, hvilke tagflader, der vil være bedst egnede til placering af solceller. Da opstillingen inde i laboratoriet er en model af virkeligheden, er der i nogle tilfælde ret store usikkerheder. Måske kan du selv pege på nogle af disse usikkerheder og komme med bud på, hvad der yderligere skal undersøges, for at man kan bruge undersøgelserne i virkelighedens planlægning ved opsætning af solcelleanlæg.

OM LYS MED STRØM FRA SOLCELLER Når solceller forbindes til andre solceller, kaldes det et solcellepanel. En solcelle yder typisk kun en spændingsforskel på ½ volt. Ved at serieforbinde solceller på samme måde, som du sætter batterier sammen fx i en lommelygte, kan du få ydelsen op til den ønskede spændingsforskel. I Mobil Lab 2 har vi et lille solcellepanel, der max. kan yde 12 volt. Til panelet hører en lyskæde med LED-lamper, der kan lys ved denne spændingsforskel. Du kan flytte rundt på panel og lyskæde og derfor afprøve det forskellige steder. Opgaver og udfordringer Hvor på skolen kan du placere solcellepanelet, så lamperne lyser? Hvordan skal solcellepanelet placeres (vinkel ift. Solen), for at lamperne lyser bedst muligt? Hvor vil det være hensigtsmæssigt at placere solcellepanelet og lamperne? Flyt solcellepanelet og lamperne ud sollyset. Forbind ledningerne fra lyskæden med ledningerne bag på solcellepanelet. Betragt lampernes lysstyrke, mens du holder solcellepanelet i forskellige vinkler ift. Solen. Mål den vinkel, der giver mest lys, og noter den på arket herunder. Der er jo ingen grund til at have elektrisk lys ude solskinnet; men ledningerne kunne jo forlænges. Selvom du ikke har mulighed for at forlænge ledningerne, kan du godt overveje, hvor på din skole det kunne være hensigtsmæssigt at have hhv. solcellepanel og lyskæde placeret. Hvis det er muligt, kan du afprøve solcellepanelet så tæt på denne placering som muligt Hvad er den bedste vinkel ift. Solen? Hvor og hvordan vil det være hensigtsmæssigt at placere solcellepanelet og lamperne?

OM VINKEL-PYRANOMETRET Her i Mobil Lab 2 er der et vinkel-pyranometer, som du kan tage med på en tur rundt på skolen. Med vinkel-pyranometret kan man umiddelbart måle solindfaldet i watt/m2 ved forskellige vinkler i forhold til vandret. Vinkel-pyranometret er således særdeles velegnet til at måle solindfaldet ved forskellige taghældninger og/eller placeringer af et planlagt solcelleanlæg. Opgaver og udfordringer Hvor meget energi (watt/m2) er der i det solindfald, der er netop nu? Hvor stor forskel (watt/m2) er der ved forskellige vinkler ift. Solen netop nu, og netop her? Hvor meget energi (watt) ville vi kunne få ud af et solcellepanel på 10 m2 på skolens tag netop nu? Gå udenfor med vinkel-pyranometret. Placer vinkel-pyranometret vandret og fri af bygninger, træer mm. Tænd for apparatet på knappen til højre for displayet. Det aktuelle solindfald kan herefter umiddelbart aflæsess på displayet. Prøv herefter at ændre på solcellens vinkel, idet den højre side af den hvide plade med solcellen løftes til en given vinkel. Bemærk at solindfaldet ændres samtidig med at vinklen ændres. Gennemfør herefter nedenstående undersøgelse og noter dine resultater i felterne på næste side.

Foretag tilsvarende målinger for solindfaldet på tagflader på hhv. 20, 40, 60, 80 og 90. 20 : 40 : 60 : 80 : 90 : Find den vinkel, der aktuelt giver det største solindfald Udvælg en tagflade på skolen, hvor det kunne være hensigtsmæssigt at placere et solcelleanlæg. Hvilken vinkel, vil du anslå, at tagfladen har ift. solen? Hvor meget energi (watt) ville vi kunne få ud af et solcellepanel på 10 m2 på dette tag netop nu?

OM STYR SOLCELLERNE PÅ TAGET På taget af Mobil Lab 2 er der placeret solceller, der bl.a. leverer strøm til batterierne til el-cyklen. Opgaver og udfordringer Hold øje med tallene på de to displays med røde tal. Den ene viser Ampere (A) og det andet viser volt (V). kan du regne ud, hvor mange watt solcellerne yder ved at bruge disse tal? Der er også et kompas, som viser hvordan solcellerne står i forhold til verdenshjørnerne. Undersøg hvad det betyder for ydelsen, når solcellerne drejes væk fra Solen. Bemærk: Solcellerne på taget kan kun dreje én gang rundt pga. kablerne. Derfor kan det være, at de stopper af sig selv, og du må køre den anden vej rundt. Hvad fortæller forsøgene om placering af solceller, og hvor stor er forskellen på største og mindste ydelse? OM ÅRSTIDSVARIATION På forsøgsopstillingen med de små solcellepaneler i laboratoriet kan du undersøge forskelle solcellernes ydelse sommer og vinter. Opgaver og udfordringer Forundersøgelse på model trin 1 Afprøv først opstillingen ved at placere huset på det afmærkede felt, og indstille tagets hældning til 45 C. Nulstil energimåleren (1) Sæt solbuens switch-knap på sommer (2) Start derefter sommersolbuen ved at trykke på startknappen (3).

Aflæs hvor meget energi, der er blevet produceret under simuleringen af en sommerdag. Tallet på energimåleren viser, hvor effektiv placeringen af solcellerne er. Jo tættere tallet er på 100, jo mere energi får man ud af anlægget. Noter energiproduktionen i skemaet. Gentag dernæst målingen nu med vinter-solbuen tændt. Afprøv nu både sommer- og vinterbuen med taghældninger på hhv. 0, 30, 60 og 90 - og notér Hvilken forskel gør tagets hældning for forsøgsresultaterne?

OM NYE PLACERINGER: DIT HJEM, DIN SKOLE ELLER... Find nu dit eget hus på den store skærm i bordpladen enten ved at skrive adressen eller ved at bruge musen Zoom ind på huset, og træk det ned i det afmærkede felt nederst på glaspladen. Placer modelhuset ovenpå, så det passer så godt som muligt med jeres eget hus. Tjek om verdenshjørnerne passer. Hvor kommer Solen fra? Du kan dreje billedet ved at tage fat i knappen øverst oppe i højre hjørne på skærmen. Notér det verdenshjørne, som solpanelerne kommer til at vende imod, i skemaet på næste side. Indstil taghældningen, så den passer nogenlunde med den taghældning, der er på jeres hus i virkeligheden. Notér denne hældning i skemaet. Mål nu energiproduktionen hhv. sommer og vinter og skriv målingerne ind i skemaet Prøv evt. at vælge en anden tagflade fra dit hus og undersøg, om der er større energiproduktion på den placering. Notér også disse målinger i skemaet. Lav tilsvarende undersøgelser for placering af solceller på jeres skole. Skriv også disse målinger i skemaet. Opgaver og udfordringer

OM EGNE UNDERSØGELSER OG EKSPERIMENTER Nu kan I eksperimentere videre med solopstillingen. Her er forslag til ting I kan undersøge: Prøv jer frem og find den placering af huset og vinkel på taget, der giver størst energiproduktion på en sommerdag/vinterdag. Prøv at holde øje med energimålerne, når simuleringen foregår. Hvad sker der med tallene, når solcellerne kommer i skygge for Solen? Hvor meget betyder det, hvis der fx er et stort træ lige ved siden af huset? Kan I pege på forhold ved opstillingen, der ikke stemmer overens med virkeligheden og derfor kan give misvisende resultater (såkaldte fejlkilder)? På hvilken måde påvirkes resultaterne af fejlkilderne? altså hvordan ville resultatet være i virkeligheden? I solopstillingen er der hele tiden 4 stk. 35 W-pærer, der lyser. Simuleringerne tager hhv. 150 (sommer) 80 sekunder (vinter). Bruges der mere strøm til lamperne, end der produceres på solcellerne? Hvor meget? Læs teksten på væggen foran solbuen, hvor der står noget om mængden af den energi Solen leverer til Jorden. Kan det på nogen måde sammenlignes med denne opstilling?

LINKS OG EFTERBEHANDLING Undersøg priser på solcelleanlæg, deres el-produktion samt prisen for den el, I bruger hjemme. Hvor hurtigt vil et solcelleanlæg blive afbetalt hjemme hos jer? Undersøg afregningsprisen for el, der leveres til el-nettet. Kan det betale sig at opsætte et anlæg hjemme, der er meget større end jeres eget forbrug? Må man det? Hvad er det største solcelleanlæg en husstand må opsætte? (Se fx www.altomsolceller.dk) Nogle pengeinstitutter giver lån til finansiering af solcelleanlæg. Spar Nord er et af dem. Undersøg hvordan afbetalingstiden for solcellerne er, når man skal låne pengene og betale renter af lånet. Se fx https://www.sparnord.dk/privat/bolig/landingpage/solceller/ En del af oplysningerne om økonomien i solcelleanlæg, som man finder på nettet, er lavet af solcelleforhandlere. De vil selvfølgelig gerne vise et positivt billede af økonomien i solcellerne. Kan du finde sider, der er uvildige, hvor du kan finde beregninger af økonomien? Er der forskelle?

Insero Science Academy, Chr. M. Østergaardsvej 4A, 8700 Horsens