.jpg)
Kjeller, Viken: På ett av testanleggene hos Institutt for energiteknikk (Ife) kan solcellene ses fra begge sider. På disse panelene dekker ikke lenger kontaktene hele baksiden, og den hvite filmen på baksiden er fjernet, slik at panelene kan høste solenergi samme hvilken side lyset treffer på.
Doble glass gjør at modulene kan lages uten rammer, og dermed kan man oppnå en annen fordel som Ife-forskerne er interessert i å måle effekten av: Raskere snøavrenning.
– Det er ikke sikkert det er en liten ting. Det kan hjelpe godt at snøen renner tidlig av, sier Sigrid Rønneberg, forsker ved solkraftsystemavdelingen til Ife.
Tidligere har hun blant annet deltatt i forskningsprosjektet «Superglatte overflater for isfjerning» i Trondheim. Hovedformålet med prosjektet på Kjeller er å måle den tekniske energigevinsten av tosidige solceller, såkalt bifacial gain.
Dette er ikke solceller for boliger med skråtak, men for flate tak eller bakkemontering. For eksempel i solparker, som det er mange planer for i Norge. Eller i landbruket. Eller i «ferdig rasert natur», som langs veier og jernbaner og parkeringsplasser. For eksempel som støyskjermer.
Har det noe for seg å velge tosidige solceller til slike formål?
Det korte svaret er, ja.
Gjennom det første året har de tosidige solcellene til Ife i gjennomsnitt produsert 13 prosent mer sammenliknet med forskjellige ensidige teknologier («monofacial»). Men det er mange forhold det er verdt å være oppmerksom på, understreker forskerne.
Måler refleksjon på begge sider
Forskningsavdelingen ved Ife har vært under oppbemanning det siste året, forklarer Sigrid Rønneberg etter at vi har slitt med å finne parkering i Instituttveien.
– En del av oss har måttet flytte til et bygg utenfor gjerdet, kommenterer Sigrid Rønneberg.
Hun peker på en gul bygning på den andre siden av det høye stålgjerdet som omslutter Ifes eiendom. På grunn av atomanlegget, som instituttet nok er mest kjent for, praktiseres strenge sikkerhetsrutiner, og vi må sluses gjennom flere porter for å komme ut til testanlegget for solceller.
Der møter vi to forskere hvis navn det er lett å forveksle: Mari Øgaard og Marie Syre Wiig.
Alle tre snakker ivrig om forskningsprosjektet og måleapparatene de høster data fra. På stativene med de tosidige solcellene er det blant annet et pyranometer på over- og undersiden. I tillegg er to horisontale pyranometere litt bortenfor som brukes til å beregne albedo, som er et mål for refleksjon fra bakken, og som gjerne oppgis i prosent. Mer presist viser albedo forholdet mellom reflektert og innkommende elektromagnetisk stråling. Høy prosent, høy refleksjon.
Snø kan reflektere nesten 100 prosent
Refleksjon er ikke en faktor du måler en gang for alle. Lysforholdene varierer fra år til år og fra sted til sted. Geometrien til anlegget og omgivelsene er også avgjørende.
Det sier seg selv at underlaget har mye å si for energiproduksjon på baksiden av solceller som er vendt mot sola. Mens gress reflekterer 15–26 prosent av lyset, kan tørr nysnø ha albedo helt oppe på 98 prosent.
– Dessverre har vi ikke hatt så mye snø i solparken ennå, sukker Sigrid Rønneberg.
– Ikke kall det solpark, det er ikke så stort! retter Marie Syre Wiig, som mener det rette er å kalle det et testanlegg.
– Æsj, jeg glemmer meg hele tiden! svarer Rønneberg og ler.
Syre Wiig forklarer at bakken er dekket av blomstereng, jord og snø om hverandre – i tillegg til betongfundamentene som stativene står på.
– Det blir veldig stor variasjon i hvor mye bakken reflekterer, sier hun.
Ifølge forskerne finnes det ikke per i dag verktøy som er gode nok til å modellere bifacial gain.
– Det er det kunnskapsgrunnlaget vi prøver å utvikle, sånn at de som skal bygge solparker i Norge, legger riktige beregninger til grunn, sier Marie Syre Wiig.
– Siden solposisjonen er annerledes i Norge, er det ikke sikkert de etablerte modelleringsverktøyene egner seg her, tilføyer Mari Øgaard.
Ikke mye dyrere
Tosidige solceller er relativt nytt i Norge. I 2020 sto de for tre prosent av solcellesalget, ifølge Ife-forskerne. Nå tror de at det bare er et spørsmål om tid før tosidige solceller tar over hele solparksegmentet.
– Er det noen grunn til ikke å velge tosidige solceller i en solpark?
– Nei, jeg ser ingen gode grunner til ikke å velge bifacial i parker, så lenge det ikke er store forskjeller i kostnaden, svarer Syre Wiig.
Etter det hun kjenner til, er prisforskjellene små. Det kan Thor-Christian Tuv hos solcelleleverandøren Fusen Energi bekrefte.
– Tosidige paneler er noen prosent dyrere. Det varierer mellom paneler og produsenter, sier Tuv på telefon etter turen til Kjeller.
Marie Syre Wiig forteller at det er de samme fabrikkene som produserer ensidige og tosidige solceller.
– Det har vist seg at det lønner seg å produsere alt for bifacial og heller tilpasse for monofacial etterpå, ikke lage egne produksjonslinjer for hver type, sier hun.
Måler degradering
Solcellene til Ife står på stativer i 45 graders vinkel mot sør. Det er egnet orientering for solceller på denne breddegraden et par mil nord for Oslo. De sensorene det er flest av på testanlegget, er de som måler temperatur.
Av faktorer som vi ikke kan styre, er temperatur den nest viktigste for solcellenes effektivitet, forklarer Mari Øgaard.
Mens det er godt kjent at solceller produserer mer i kaldt enn i varmt vær, er det mindre kjent at temperatur også påvirker solcellenes bestandighet.
– Høy temperatur er en av faktorene som driver degradering. Vi måler også vind og luftfuktighet for å se hvordan vind påvirker temperaturen i modulen, sier Øgaard.
I et eget laboratorium har Ife målt solcellenes faktiske ytelse før de satte dem ut på testanlegget for å få mer nøyaktige tall enn produsentenes spesifikasjoner. Innimellom tar de dem også inn for å måle degradering og ytelse over tid.
– Samtidig har vi lavere degradasjonsrater i Norge enn ellers i verden, sier Syre Wiig.
Skygger for hverandre
Hun gjør oppmerksom på et spesielt forhold ved de tosidige solcellene til Ife: De er montert på et frittstående stativ. Det har ingen naboer som kaster skygge verken på panelene eller på bakken under.
– Hvis du setter en ny rad her, som setter skygge på bakken bak den forrige raden, så blir situasjonen en helt annen, sier Syre Wiig mens hun streker opp tenkte solcellerekker i det visne gresset.
– Så vi er veldig redde for å overselge det, sier hun.
I en stor solpark vil man ha radene tett for å spare areal, men ikke tettest mulig. Da vil skygger reduserer produksjonen fra både direkte og indirekte stråling.
– Lyset som reflekteres fra bakken, spres i alle retninger, så det er heller ikke alt som reflekteres som treffer baksiden av modulen, forklarer Syre Wiig.
Hun forteller at å beregne hvor mye lys som treffer baksiden av et solcellepanel, er en kompleks øvelse.
– Dette jobber vi mye med, blant annet for å kunne forutse hvordan det blir i et stort anlegg. Her sammenligner vi flere modelleringsmetoder for å se hva som er mest effektivt og mest presist.
Utnytter diffust lys
Av den elektriske strømmen lyset skaper på de frittstående, tosidige solcellemodulene til Ife, oppstår altså 13 prosent fra baksiden.
12 prosent av dette skyldes lys reflektert fra bakken samt diffust lys, som er dagslys som kommer fra andre retninger enn direkte stråling fra sola, for eksempel som er reflektert fra ulike luftpartikler. Det kan derfor kommer fra alle retninger.
Når det er overskyet, vil det fortsatt være en del diffust lys som når fram til solcellene.
– På grunn av bedre utnyttelse av det diffuse lyset vil produksjonen være høyere i en park med tosidige solceller enn i en park med ensidige solceller når det er overskyet, sier Syre Wiig.
Hun skynder seg å understreke at overskyet vær aldri er en fordel for en solcellepark.
Den siste prosenten i Ifes målinger av baksideproduksjon stammer fra direkte innstråling. Fra april til oktober er det noe direkte innstråling på baksiden av modulene i testanlegget om morgenen og ettermiddagen.
Forsøk med snø
Få dager etter besøket lavet snøen ned på Østlandet. Nå har det vært hvitt på bakken lenge nok til at forskerne har begynt å trekke konklusjoner av målinger med hvit bakgrunn også. Tidligere har de gjort tester med henholdsvis svart og hvit presenning på bakken for å få mer data å jobbe med.
– Nå som dere har fastslått at tosidige solceller har noe for seg, hva mer kan testene deres brukes til?
– Hjelpe oss til å forstå sesongvariasjoner, og hvordan design påvirker bifacial gain. Kanskje et tosidig anlegg bør være forskjellig fra et ensidig system? For eksempel kan det være en fordel med et lite mellomrom mellom to moduler i høyden, siden det vil slippe mer lys til på bakken. Det kan også ha betydning om stativet gir skygge på baksiden, svarer Syre Wiig.
De tre forskerne forteller at de fremover blant annet skal finne ut hvor mye strøm baksiden produserer når det er snø både på bakken og på fremsiden av panelene. Da vil baksiden stå for all eller nesten all strømmen.
– Da må vi være forsiktige, da vil vi få kunstig høy bifacial gain, påpeker Syre Wiig.
– Vi kan også se på om det er forskjell på hvor fort snøen forsvinner fra moduler med og uten ramme, mener Sigrid Rønneberg.
Mari Øgaard minner om at det er mer enn temperatur som kan påvirke degraderingen av solcellene.
– I lab kan vi finnet ut om degraderinga av glass glass-moduler er forskjellig fra glass backsheet-moduler, sier hun.
