Solcelleprosjekt på husveggen i Nord-Norge

[Simen1]

Jeg leker med tanken på å bruke en gammel paraboltallerken jeg har til noe fornuftig. Jeg er også facinert av det å kunne høste energi direkte fra sola. Dette er tanken:

 

- Montere paraboltallerkenen (120 cm diameter) på husveggen

- Montere en solcelle i størrelseorden 10x10 cm i fokuspunktet

- Montere motorstyring av tallerkenen med lyssensorer som styrer tallerkenen mot sola.

 

Tallerkenen dekkes av aluminiumsfolie og konsentrerer solstråler fra et ca 1 m2 areal til solcella. Dette gir høy energitetthet og lav investeringskostnad (i solcelle)

 

Potensielt problem: Høy temperatur på solcellen og dermed kort levetid.

Løsning: Vannkjøling med kjøleblokk festet til solcella, pumpe bak tallerkenen.

 

Her vil jeg kunne høste ut flere ting:

- Elektrisitet (skal muligens gå via inverter)

- Varme (fra vannkjøleanlegget).

 

Elektrisiteten kan brukes til vannpumpe, motorstyring og for eksempel belysning.

 

Vannvarmen kan brukes til bassengvarme midt på sommeren eller til vannbåren snøtining på utearealet om våren.

 

Men mye av prosjektet er likevel tuftet på at det er gøy å mekke og teste ut noe nytt. Anlegget skal kunne utvides med flere tallerkener.

 

Har dere noen innspill til prosjektet?

[geir__hk]

Hei.

 

På større prosjekter der man prosjektrerer sollys slik du beskriver er det vanlig å bruke en slags vannkoker elns. Spørs om du får vanlige solceller som tåler temperaturpåkjenningene som oppstår i så konsentrert sollys.

 

Jeg tenker og at det første som man kanskje brenner seg på er at før du faktisk har fått testa ut den konsentrerte solstrålen så vet du ikke helt størrelsen til brennpunktet, noe som er vesentlig for å kunne høste maksimalt med energi.

Kanskje du kunne teste parabolen uten solcelle, men heller med noe annet stoff som gjør det enkelt å se akkurat hvor strålen treffer.

[Simen1]

Størrelsen på brennpunktet justerer jeg enkelt ved å flytte armen på parabolen. Dvs. flytte cella nærmere eller fjernere fra tallerkenen til den akkurat dekkes av den koniske lysstrålen.

[SeaLion]

Det største problemet blir vel å påføre parabolen et blankt, glatt og holdbart speilmateriale.

[geir__hk]

Vel, selfølgelig justerer man armen - hvis denne lar seg justeres enkelt - men enhver mr handyman lager jo dette selv

 

Så bør jo parabolen kunne vaskes uten at det reflekterende belegget slites av. Eventuelt forsegle hele greia, men det spørs om det ikke kan bli litt vel varmt der inne over tid.

[Simen1]

Sealion: Kanskje det vil fungere med pålimt og lakkert aluminiumsfolie?

 

Geir: Forsegling som i drivhus vil sikkert fungere greit med unntak av litt lystap. Solcella skal jo uansett vannkjøles ned til levelige temperaturer.

[Ozelot]

Vil invistering i en dyrere solcelle som tåler en slik varme være et alternativ?

[Simen1]

Det kan godt hende siden arealet er så lite. Men finnes det noen som tåler veldig høye temperaturer? Jeg trodde alle cellene var ganske begrenset på temperatur.

 

Med vannkjøling snakker vi nok om rundt 30 grader. Uten kjøling har vi en real solstekeovn som sikkert kan komme opp i 2-300 grader.

[StormEagle]

Sealion: Kanskje det vil fungere med pålimt og lakkert aluminiumsfolie?

Vanlig aluminiumsfolie vil bare bli rynkete og reflektere i alle mulige retninger.

 

Bruk heller mylar. Dette rynker seg ikke noe særlig og har ganske god holdbarhet:

http://www.youtube.com/watch?v=Q90i31JIQ3M

 

Ellers så får du også kjøpt pleksiglass/akryl med speilbelegg på. Og her unngår du ihvertfall rynkeproblemet, men det er vel ikke like samarbeidsvillig når det gjelder å bøye det akkurat til parabol formen. Man det skal nok ikke være noe problem til å få det til å bøye seg "bra nok" til formen:

http://www.youtube.com/watch?v=7oZYpBSmifg

Dette er et mye mer holdbart alternativ enn mylar,

 

Men jeg tror nok at varmen kan bli et stort problem for deg og at du fort kan brenne solcella di. Bruk ihvertfall en trebit først for å finne en fokusavstand som ikke gir alt for mye varme. Jeg har hatt et prosjekt når jeg studerte hvor vi lagde en solkonsentrator av en parabol som vi med vilje ikke fokuserte perfekt for at det ikke skulle bli for varmt (denne skulle lagre varme i et varmelager ved hjelpe av luft som sirkulerte fra fokuspunktet). Men selv ved dette uperfekte fokuspunktet på kanskje 5-10 cm i diameter så brant rustfritt "stålgarn" opp lett i fokuspunktet når vifta stoppet en gang.

 

Har du vurdert å bruke en stirlingmotor med en generator på istedenfor et solcellepanel? Denne kan du drive fra varmen i fokuspunktet og den vil antakelig ikke bli ødelagt av at du har litt "for bra" fokus. Også er det jo mye mer fancy med en stirlingmotor enn et vanlig solcellepanel da

Endret 15. august 2012 av flesvik

[Simen1]

Tusen takk for gode forslag. Da blir det mylar.

 

Jeg har ikke vist at stirlingmotor er et alternativ. Hvor effektiv er et sånt system sammenlignet med solceller? Og prismessig?

[StormEagle]

Tja effektiviteten på en stirlingmotor varierer vel, men bra designede trykksatte stirlingmotorer kan vel komme opp mot teoretisk 40% effektivitet. Men de fleste ligger vel et godt stykke lavere enn det på kanskje 10-30%.

 

Men det er veldig få som produserer stirlingmotorer og de som lages er stort sett enten små leketøy som ikke kan utvikle noe særlig effekt i det heletatt, eller store motorer på flere kilowatt som ofte drives på naturgass, el og er ganske dyre. Jeg har ikke sett noen som selger noe "mellomklasse" stirlingmotor med generator og som ikke har en egen brenner, men som du kan varme opp selv med f.eks en "solfanger".

 

Det du er ute etter er vel noen få hundre watt ikke sant?

 

Stirlingmotor er veldig interessant teknologi syns jeg og jeg har faktisk lagd 2 stk selv fra bunn av (en liten en lagd av boksmat bokser og en litt større og mer kraftig en med 4 sylindere av stålrør og med kjølekappe med vannkjøling, regenerator av stålull, ol. og begge var gamma type stirling og med vanlig veivaksel). Men som sagt de som selges kommersielt er somregel ikke i slike "hobby størrelser" for lav effekt strøm generering, men er enten små leketøy eller ganske store og dyre enheter med eget brennkammer integrert.

 

Et annet alternativ er å ha en vannbeholder som varmes opp og leverer damp til enten en dampmotor eller en dampturbin tilkoplet en generator. Dette er jo også et fint konsept og mye tøffere enn å bare koble på en vanlig solcelle

Men det er vel samme problemet her som med stirlingmotoren med at det ikke er tilgjengelig noen medium størrelse kommersielle enheter på noen få hundre watt, men stort sett bare leketøy størrelse modeller og enorme enheter til kraftproduksjon. Så da må det nok evt lages selv hvis man har utstyret til det (en fres, en dreiebenk og tid til overs)

 

Litt inspirasjon:

http://www.youtube.com/watch?v=F9oQeq54NP8

Denne er på 52,5 watt (eller ca 60 W hvis man også tar med effekten som går med på å kjøre vifta og pumpa til kjølingen) og 7-17% effektiv (sikkert basert på hvor mye gass han brant)

 

Og her er et nøyaktig slikt parabol solreflektor stirling motor system i storskala:

http://www.youtube.com/watch?v=vGdT9w4ubLc

Og dette var helt tilbake i 1984 og selv da hadde de 29.4% konverterings effektivitet fra sollyset til strøm (det vil si at selve stirlingmotoren er en del mer effektiv enn dette pga at denne effektiviteten er medregnet tapet i generatoren og tap i andre komponenter før nettet). Og dette er ganske utrolig effektivitet.

Endret 16. august 2012 av flesvik

[Simen1]

Hvis man i ekstreme tilfeller får opp mot 40% fra stirlingmotoren så regner jeg med at rimelige kommersielle modeller gir rundt 20%. Det er det samme som en kommersiell solcelle. Solceller bråker ikke, er mye enklere konstruksjon og overskuddsvarmen kan utnyttes. Jeg tenkte at jeg skulle ta sikte på å få ut rundt 20% av solenergien som strøm og rundt 60% som varme i vannkjøleanlegget. Kjølevannet sikter jeg inn på rundt 5 grader om våren med 0 grader utetemp og rundt 30 grader om sommeren med 15 grader utetemp. Noe jeg håper gir en solcelletemperatur på 5-10 grader høyere med god termisk kobling mellom vannblokk og celle.

 

Om sommeren kan vannet brukes til bassengvann. Om våren til vannbåren istining av oppkjørselen. Men dette får eventuelt komme som en utvidelse av prosjektet senere. Første trinn er bare å høste el og blåse overskuddsvarmen til kråka uten at solcella svir seg.

 

Fokusering bekymrer meg ikke. Det fikser jeg enkelt med en planke som "dummycelle" før jeg setter solcella på plass. Tallerkenen trenger ikke særlig høy optisk presisjon siden lyskjeglen ikke trenger å treffe et ørlite punkt.

 

Kommersielle solfangere med vakuumrør eller passive mottakere synes jeg blir for dyrt og det avgir ikke el for f.eks pumpedrift og drift av styringselektronikken. Sistnevnte kan jeg tenke meg å konstruere selv med et demobrett og mikrokontroller.

Endret 16. august 2012 av Simen1