Solceller SOFIE MYGIND BISGAARD 1
Indhold Sol celler... 3 Elektroner... 3 Optimal placering... 4 Opbygning... 5 Miljø... 6 Soltimer... 7 Solstråler... 8 Konklusion... 9 Robot... 9 Effekt forsøge... 10 SOFIE MYGIND BISGAARD 2
Sol celler I Danmark begynder sol celler at blive en ny trend, men hvor effektive er de egentlig. Det spørgsmål vil jeg få svar på. Hele verden rundt er der mennesker der bruger sol celler, men hvorfor er det kun 0,9 % af verdens energi der kommer fra sol celler. Koster det flere penge at installere sol celler, end man kan spare. Det har jeg tænkt mig at finde ud af. Elektroner Effektiviteten på en solcelle er målt ud fra hvor meget af solens energi solcellen kan omsætte til strøm. En typisk solcelle man ser i reklamer ligger på en effektivitet omkring 15-18 %. Solceller er halvledere det betyder at de omsætter lys direkte til elektricitet ved hjælp af en fotoelektrisk effekt. Når solens stråler rammer solcellen får dens elektroner tilført så meget energi at de bliver slået løs og kan bevæge sig. Elektronerne går gennem solcellen og skaber en spændingsforskel og sådan laver elektrisk strøm. SOFIE MYGIND BISGAARD 3
Optimal placering En nyttig ting at vide vis man skal have solceller er at den optimale placering i Danmark er sydvendt med en hældning på 45 60 grader. Nu vil jeg prøve at undersøge hvilken betydning placeringen har. sv lige sh Fladt 18,81 20,12 19,12 45 % 21,10 21,50 20,10 Lodret 21,20 21,75 18,30 procent sv lige sh Fladt 86,5 92,5 87,9 45 % 97,0 98,9 92,4 Lodret 97,5 100,0 84,1 Her er to skemaer om optimal placering. Lige betyder sydøst. SV betyder side venstre så venstre fra lige og det samme med SH som er side højre. Den optimale placering på begge skemaer er farvet rødt. De to anden højeste er farvet orange og alle andre er gule. Skemaerne er de helt samme men den ene er bare i procent. Det viser at det er vigtigt at solcellen er placeret rigtigt for at den virker bedst. Solen flytter sig hen over dagen og det bedste ville være hvis solcellerne selv kunne indstille sig mod solen automatisk. SOFIE MYGIND BISGAARD 4
Opbygning En solcelle er opbygget af silicium. Silicium er grundstoffet med atomnummeret 14 og symbolet Si. Silicium er efter oxygen det mest normale grundstof i jordens overflade. Solcellen er som et batteri, der er opbygget af 4 forskellige lag. Det øverste og nederste lag ("backing plate") er der hvor elektronerne løber ind og ud af solcellen. N-laget består af en blanding af grundstofferne Silicium og Arsen. P-laget består af en blanding af Silicium og Aluminium. De to lag er adskilt af et smalt bånd. SOFIE MYGIND BISGAARD 5
Miljø Man hører tit, at der forurenes for meget. Solcelleteknologien er et skridt i den rigtige retning med hensyn til at gøre forurening af vores miljø mindre samtidigt med, at det er en energikilde, der vil være her på jorden stort set foreviget. Solceller er derfor noget vi burde invester flere penge i, sammen med de andre former for permanent energi, og antallet af solceller går heldigvis også op vært år. SOFIE MYGIND BISGAARD 6
Energi for hele perioden (Mj/m 2 ) Solskins timer Soltimer Jan Feb Ma R apr maj juni jul aug sept okt no V 50 108 230 390 554 590 556 475 296 161 71 41 3.521 43 69 110 162 209 209 196 186 128 87 54 43 1496 DeC år Energi pr. solskins time (Mj/m 2 ) Effekt i solskins timer (w/m 2 ) 50/43 = 1,16 1,16 * 1000 000/ 3600 = 322 108/69 = 1,56 1,56 * 433 230/1 10 =2,09 2,09 * 1000 000/ 3600 = 580 390/1 62 = 2,40 2,40 * 1000 000/ 3600 = 666 554/20 9 = 2,65 2,65 * 736 590/20 9 = 2,82 2,82 * 783 556/1 96 = 2.83 2,83 * 1000 000/ 3600 = 786 475/18 6 = 2,55 2,55 * 708 296/12 8 = 2,31 2,31 * 641 161/87 = 1,85 1,85 * 513 71/51 = 1,31 1,31 * 1000 000/ 3600 = 363 41/43 = 0,95 0,95 * 263 24,48 6794 Her ser i et billede af hvordan energien starter i solcellen og ender i for eksempel tv, radio, køleskab og lamper. Det er elektronerne som vandrer gennem solcellen og skaber en spændingsforskel (Volt). Strømmen går via en inverter og kan bruges i huset og hvis der er mere strøm end man kan bruge kan det sendes ud i elnettet. SOFIE MYGIND BISGAARD 7
Solstråler Uden for atmosfæren giver solstålingen en effekt på ca. 1.370 w/m 2. på vej gennem atmosfæren formindskes solstrålingen. Hvis solen står højt på himlen, og der er skyfrit, kommer der ca. 1.000 w/m 2 ned til jordoverfladen. SOFIE MYGIND BISGAARD 8
Konklusion Jeg ville i denne præsentation gerne finde ud af om det koster mere at installere solceller end man kan spare. På Trekroner skolen er der installeret et solcelle anlæg der producerer ca. 145.000 kwh strøm om året, hvilket svarer til ca. 34 ton CO2. Den årlige besparelse er 250.000 kr. (uden moms). Prisen for anlægget var 1.960.000 kr. Med en besparelse på 250.000 kr. giver det en tilbagebetalingstid på 8 år, så det har været en god investering. Så min konklusion er at solceller er en god investering allerede nu inden for grøn energi og da de bliver billigere og bedre med tiden bliver tilbagebetalingen endnu bedre og CO2 udledningen bliver mindre ved brug af grøn energi og samtidig hjælper det klimaet. Robot I fik at vide tidligere, at det ville være smart at have en solcelle der kunne følge solen. Jeg har i viderearbejdningen af mit projekt kunne bygge en robot som følger solen. Robotten er opbygget af tre solceller. De to små solceller danner en spids, som gør det muligt for den at rykke med solen, men det kommer jeg tilbage til. Den tredje og største solcelle står bagved, og har det formål at samle energi. De to små solcellers ledninger er koblet på en motor, som har den virkning, at hvis solen kun rammer den ene solcelle, så bliver der kun sendt strøm ind fra en side, og derfor køre motoren den vej som strømmen kommer fra, og den bliver ved indtil der kommer lige meget fra begge solceller og sådan følger den efter solen. Billedet viser starten af robotten men eftersom solcellerne ikke er kommet er den ikke helt færdig. SOFIE MYGIND BISGAARD 9
Effekt forsøg Til det her forsøg har jeg brugt en voltage-current sensor, solcelle, spark science learning system og en lille pære. Eftersom det her forsøg skal forgå i påskeferien, er det ikke færdigt, men jeg kan fortælle ideen. Vi lader solcellen stå ude det meste af dagen samtidig, med at den køre det diagram der er et billede af længere nede. Derefter kan vi så se hvilket tidspunkt på dagen, der har været mest effektiv og samtidig bruge det her diagram til videre undersøgelse. SOFIE MYGIND BISGAARD 10