Fysikk og Fascinasjon

en blogg om ny og gammel forskning, og om den fantastiske naturen


Legg igjen en kommentar

Strålende forskningsnytt om solceller i Norge

Bilde: Scott Robinson/"Solar Mosaic"/Flickr/CC license

Bilde: Scott Robinson/«Solar Mosaic»/Flickr/CC license

Nå som høsten er over oss med regn og korte dager virker det kanskje opplagt at solceller ikke er noe som hører hjemme her i landet. Men ting er ikke alltid som man først skulle tro. Torsdag kom forskning.no med følgende gladnyhet om solceller i Norge:

De fungerer mye bedre enn man skulle tro!

Dette er konklusjonen fra forskere ved norges grønneste og hyggeligste universitet, nemlig NMBU. Kort fortalt viser studien til Martin Andersen og Espen Olsen at solcellene de har satt opp på Ås har levert 10-20% mer strøm enn det man har beregnet at de skulle gjøre. Om man så legger til at Ås mottar like mye solinnstråling i løpet av et år som det sentrale deler av Tyskland gjør (som man heller ikke ville ha gjettet på, siden vi ligger lengre mot nord), og husker at Tyskland faktisk greide å dekke halvparten av sitt elektrisitetsbehov ved hjelp av solceller en dag i sommer, så virker kanskje ikke det solcellepanelet på taket så dumt allikevel.

Det er ikke helt klart hvorfor solcellene gjør det bedre enn ventet, men forskerne har to hovedhypoteser:

1. Lav temperatur. Jo varmere solceller blir, desto mindre strøm greier de å produsere. Derfor er kjøling en kritisk del av designen av et solcelleanlegg, spesielt dersom man ønsker å bruke speil til å konsentrere sollyset inn på solcellene. Som masterstudent i Sydney jobbet jeg med å utvikle en kjøleenhet til nettop slike solceller, så jeg blir alltid glad når jeg leser om solceller og temperatur. I Norge har vi det ofte kaldt, og om vinteren er det ofte slik at dagene med klarvær og sol er de aller kaldeste. Hvis det i tillegg er vind, og det er det jo ofte her til lands, vil solcellene avkjøles enda mer effektivt. Så selv om solcellene ikke får like mange timer med sol på seg som i ved sydligere breddegrader, så kan de greie å omdanne mer av den solen som skinner på dem til elektrisitet.

2. Regn. Ja, faktisk: Regn kan være en fordel for solcellene. Om det aldri regner, vil det bygge seg opp støv på overflaten deres, og dette vil skygge for sollyset. Om det regner kraftig nok til at vann renner nedover solcellepanelene vil dette ta med seg støvet vekk. Dersom man i tillegg hadde gjort overflaten til panelene superhydrofob, ville enhver vanndråpe som lander på dem trille nedover og plukke med seg støvet på veien.

Solcellepaneler på taket av huset vårt har lenge stått på min ønskeliste, og disse nyhetene gjør det jo ikke akkurat mindre aktuelt. Og tenk så mange tak som bare ligger der og bader i sol til ingen nytte. Jeg gleder meg til hvert hus er sitt eget lille kraftverk.


1 kommentar

Farvel, klesvask! Om stoffet som får alt til å prelle av

Antall visninger av filmen om nanobelegget Ultra-Ever Dry, som får klær og gjenstander til å holde seg rene nesten uansett hva du gjør med dem, nærmer seg syv millioner. Verden er tydeligvis klar for et slikt vidunderstoff. Men hvordan virker det egentlig?

Regnet som falt på dette hydrofobe hagebordet har samlet seg til dråper. På den delen av bordet som stod under tak, kom det mindre vann og derfor ble dråpene også mindre.

Regnet som falt på dette hydrofobe hagebordet har samlet seg til dråper. På den delen av bordet som stod under tak, kom det mindre vann, og derfor ble dråpene også mindre.

Overflater som hater alt

Noe av det jeg syntes var overraskende med Ultra-Ever Dry er at både olje og vann preller av. Vanligvis kan man dele inn stoffer i de som liker vann, og de som liker olje. Liker du olje, så hater du vann, og motsatt. Men her har vi altså et stoff som hater begge deler.

Nå vet ikke jeg akkurat hva dette vidundermiddelet er laget av, men det finnes en gruppe stoffer som ikke liker noen ting: Fluorkarboner. (At flourkarbonene kanskje ikke er de beste for kroppen og miljøet vil jeg overlate til noen andre å si noe om). Disse ligner på hydrokarbonene, som vi er vant til å treffe i form av olje, for eksempel, bortsett fra at det lille hydrogenatomet er byttet ut med fluor. Hverken hydrokarboner eller fluorkarboner har noe særlig til overs for vann, men hydrokarboner liker de fleste av de andre vannhatende stoffene.

I hydrokarbonene kan elektroner svinge seg frem og tilbake mellom karbonatomene og hydrogenatomene, og når to overflater kommer i nærheten av hverandre, kan elektroner i flere molekyler begynne å svinge i takt. Denne trivelige dansingen vil de gjerne fortsette med, så man må bruke litt kraft for å få dem fra hverandre igjen.

Fluoratomene har mer muskler enn de små hydrogenene. Når de først har fått tak i et elektron, så holder de det godt fast. Kommer en annen overflate og vil danse, så sier fluoren at nei du, dette elektronet er alt for lite for dans og moro. Så blir det ingen fest. Fluorkarbonene er en skikkelig asosial gjeng.

Rosineffekten

Om du ikke allerede har prøvd det, er du nødt til å gjøre dette neste gang du drikker farris: Slipp en rosin oppi glasset. Rosinen blir liggende på bunnen av glasset en stund mens det dannes bobler nedi rynkene i skallet. Når boblene har blitt store nok, løfter de rosinen opp til overflaten der den blir liggende og duppe og snurre litt. Boblene vil etterhvert sprekke slik at rosinen detter ned igjen, der den samler opp nye bobler, og det hele gjentar seg. Har du flere rosiner i glasset får du en hel liten rosinballett. Bedre enn TV.

20130709-070755.jpg

Klare til avgang!

Overflaten til rosinen er av den typen som ikke er spesielt glad i vann. I farrisen svømmer mange CO2-molekyler som gjerne vil bli til gass, men synes det er vanskelig å dytte bort vannet for å lage en boble. På rosinoverflaten er det mange groper og sprekker der gassen trives. Gassmolekylene synes nemlig det er vemmelig å være den som sitter ytterst i bobla når det betyr at de må være inntil vannmolekylene, men er de er helt fornøyde med å være ytterst når de kan kose seg på rosinflateveggene i en sprekk. Så lenge det bare er noen få molekyler som må ta drittjobben i sprekkåpningen, går det greit å lage en boble. I farrisen er CO2-molekylene såpass desperate etter å unnslippe at når en boble først er dannet, vil den fortsette med å vokse til den er stor nok til å stige til overflaten.

Legger du en vanndråpe på en vannhatende overflate, vil en kile av luft eller gass skli innunder kantene av dråpen og løfte den opp. Allikevel er midten av dråpen i kontakt med underlaget, og det skal littegrann kraft til for å få dråpen av. På den superhydrofobe Ultra Ever-Dry sklir vanndråpene av så lett som bare det. Dette skyldes rosineffekten. Vidunderbelegget består av kantete nanopartikler med massevis av groper og hulrom mellom, der fiendtlige molekyler ikke lar vannet slippe inn. En dråpe som faller på dette underlaget vil bare være i kontakt med underlaget på noen få, ørsmå topper. Ellers flyter den på en pute av luft. Derfor skal det bare en nesten umerkelig helning til for at dråpen skal trille av.

Dersom nanopartiklene er dekket av fluorkarboner, får hverken vann eller olje muligheten til å feste seg på overflaten. Farvel, klesvask! Problemet med Ultra-Ever Dry er at belegget gir alle overflater en matt, hvit farge. Dette har selvfølgelig også en fascinerende årsak. Men det får vi spare til en annen gang.