Hur fungerar solceller och solfångare?
Hur går det till när solens strålar omvandlas till elektrisk ström och värme med hjälp av solceller och solfångare? Vi förklarar hur de fungerar, kan användas och bidrar till energiomställningen redan idag.
Energi finns överallt, som i vinden, biomassa och solens strålar (läs mer om de olika energikällorna här), vi behöver bara omvandla den till en form som är användbar för oss.
Solen tillför mycket mer energi till jorden än vad människan använder (10 000 gånger mer, varje dag). Alltså är det bara våra möjligheter att fånga den energin på ett hållbart sätt som sätter gränser för hur mycket förnybar energi vi kan använda. Vissa pratar om att vi står inför en solrevolution.
En stor fördel med energi från solen är att den finns överallt på jordklotet. Medan det bara är några få länder som har tillgångar av olja, kol eller uran så har alla länder solsken och människor kan få tillgång till el med hjälp av sol även om de bor långt från ett elnät.
Solceller – el direkt från solen
Solceller kan generera el direkt från solljuset utan någon generator eller något som snurrar. Solceller består av ett tunt halvledarmaterial, oftast kisel, som gör att de kan fånga solens energi och omvandla den till el. När solen lyser på solcellen uppstår en elektrisk spänning mellan dess fram- och baksida. Om fram- och baksidan kopplas samman med en elkabel börjar elektroner röra sig från den ena sidan till den andra. En elektrisk ström har skapats! Om flera solceller seriekopplas ökar spänningen, medan strömstyrkan ökar om de istället parallellkopplas.
Ofta kopplas flera solceller samman och bildar då en solpanel. Solpaneler kan i många fall placeras på befintliga hustak. På så vis krävs inga markytor och solcellerna stör varken djur, natur eller människor. Placering på hustak är också smart eftersom elen då produceras på samma plats som den används. Det är extra bra på platser där elnätet inte är särskilt utbyggt och där människor i nuläget kanske saknar el.
Solel kan också produceras från solparker, där solpanelerna placeras på marken istället för på hustak. Det möjliggör en betydligt större total elproduktion och kan därför vara effektivt, men riskerar samtidigt att konkurrera med annan markanvändning som jordbruk. Det är dock möjligt att kombinera solparker med annan markanvändning, till exempel betande får vilket gynnar den biologiska mångfalden.
Även om solinstrålningen är starkast vid ekvatorn funkar solceller fint så långt norrut som i Sverige. Under vintern är soltimmarna få och elproduktionen låg, men sedan stiger den under våren och är som högst under sommaren. Trots kraftiga ökningar de senaste åren produceras ändå väldigt lite el med hjälp av solceller i Sverige, mindre än en procent av elen. Andra länder, som Tyskland och Danmark, har däremot satsat mer. I Tyskland finns till exempel över en och en halv miljon solcellsanläggningar och Tyskland får mer än 8 procent av sin el från solceller.
El från solceller är förnybar, fri från utsläpp av växthusgaser och den kan produceras utan att störa djur, natur eller människor. Däremot sker miljöpåverkan när solcellerna tillverkas. Till exempel behövs vissa metaller och mineraler som kan vara både sällsynta och svåra att utvinna utan att påverka miljön negativt. Därför jobbar många forskare runt om i världen på att försöka ta fram solceller som kan tillverkas med så små mängder av dessa material som möjligt.
Solfångare – värme direkt från solen
Solenergi kan också användas till att värma upp varmvatten och inomhusluft med hjälp av solfångare. Precis som att du blir extra varm av att vara ute i solen med en svart tröja används svarta ytor för att värma upp luft eller en vätska inne i solfångaren. När luften eller vätskan blivit varm pumpas den in i huset där den får avge sin värme innan den pumpas ut i solfångaren igen. Inne i huset värms varmvatten upp som kan användas för att duscha i eller som cirkulerar runt i elementen och värmer upp husets inomhusluft. I vissa modeller av solfångare värms luften upp direkt utan att man först värmer vatten.
Solfångare är ett bra komplement till andra uppvärmningssystem. Solfångaren ger främst värme och varmvatten under sommarhalvåret, så på vintern behöver man använda något annat uppvärmningssystem. Exempelvis kan man elda med pellets under vintern. Solfångare kan också användas i fjärrvärmesystemet eller som poolvärmare för utomhuspooler.
Faktafrågor för skolor
Diskussionsfrågor för skolor
Så tycker Naturskyddsföreningen
Naturskyddsföreningen anser att hela Sveriges energisystem bör bli helt förnybart till 2040. Det innebär kraftiga ökningar av såväl solel som vindkraft.
Solelen bör framför allt komma från solpaneler på hustak, men solparker kan vara ett hållbart tillskott så länge de inte konkurrerar ut annan hållbar markanvändning.
Naturskyddsföreningen uppskattar att solelen kan stå för så mycket som 15 TWh av Sveriges elproduktion år 2040.
För att minimera solcellers miljöpåverkan behöver hanteringen av uttjänta solceller fungera och avfallet återvinnas.
Läs mer i Naturskyddsföreningens rapport Fossilfritt, förnybart, flexibelt – Framtidens hållbara energisystem
Faktabladet är granskat av Naturskyddsföreningens avdelning för klimat och juridik. Senaste granskning: januari 2023.
