Solen ger framtidens städer mer energi

En stad utan utsläpp från bilar, värmepannor eller värmeverk. En stad med tystgående bilar och med vackra byggnader där tak och fasader bidrar till den uppvärmning och el vi behöver. Så kan det bli i framtidens stad när billiga och effektiva solceller blir en av de viktigaste energikällorna.

Under senare år har det blivit både billigare och enklare för villaägare att satsa på solceller i och med möjligheten att koppla upp sig på elnätet för att sälja överskottsel eller komplettera vid underskott. Priserna på solceller har också minskat med 80 procent under de senaste sex åren och beräknas falla med ytterligare 60 procent till under de närmaste åren. Nyligen meddelade re­ge­ring­en att den tidigare höjda skatten på solel för fas­tig­hets­ä­ga­re som har flera sol­cells­an­lägg­ning­ar ska sänkas igen i juli 2017.

– Det är intressant, kommenterar Lars Samuelson, nanoteknikforskare vid Lunds universitet. Med sänkt skatt kan fler fastigheter i stan satsa på solceller igen. Det bästa – med tanke på smarta städer – är om man också kan integrerar solcellsfunktionen i byggnaderna.

LARS SAMUELSON har under längre tid arbetat med att göra billigare och bättre solceller med hjälp av nanotrådar som fångar in solenergin och bildar elektrisk ström. Han har tagit fram en helt ny teknik för att producera själva nanotrådarna – eller nanopinnar som han föredrar att kalla dem – mer effektivt, så kallad aerotaxi eller flygande nanotrådsproduktion. Metoden tillämpas nu i större skala inom Sol Voltaics, ett företag grundat av Lars Samuelson.

– Vi kan nu med aerotaxi producera nanopinnar i mycket större mängder i en kontinuerlig process med tusen gånger högre tillväxthastighet än tidigare.

MÅLET ÄR att kunna tillverka stora solcellsytor där nanopinnarna är ordnade i rader i en polymerfilm. Forskarna inom företaget Sol Voltaics har nyligen lyckats ta fram en metod som får nanopinnarna att perfekt rada upp sig på ytor upp till 8 tum (cirka 200 mm) och under 2017 hoppas man kunna tillverka de första stora solcellsfilmerna.

– Solcellfilmen kan sedan användas för att täcka traditionella solcellspaneler och därmed öka deras effektivitet, berättar Lars Samuelson. Sådana solceller, så kallade tandemsolceller, kan nå upp till 30 procents effektivitet genom att nanotrådsfilmen alltså kombineras med högkvalitativa kiselpaneler.

FRAMTIDEN ligger i så kallad Building Integrated Phorovoltaics (BIPV), det vill säga att solcellsfunktionen integreras i själva byggnaderna. Lars Samuelsons solcellsfilmer är flexibla och böjliga vilket kan bli av stor betydelse inom BIPV. Kan man sedan göra dem semitransparenta ökar användbarheten ännu mer och då kan solcellsfilmerna täcka fönsterrutor på byggnader.

– Vi har hela kedjan från kunskapen om fundamental kvantfysik till industriell solcells-produktion. Nu vill vi gå vidare och se hur solcellerna kan integreras i olika produkter i våra hus och hem. Får vi pengar till detta blir det en jättesatsning med stora avnämare som Skanska, IKEA och Region Skåne inblandade.

Text Pia Romare

Fakta

Flygande nanotrådsproduktion

Läs mer om hur Lars Samuelsson kom på att tillverka nanotrådar genom aerotaxi: Superforskare bäddar för solel till lågpris.

Halvledare

Halvledare är en grupp av material som leder elektrisk ström ganska dåligt men ändå inte stoppar strömmen helt. Den moderna elektroniken med dess datorer, mobiltelefoner med mera är helt grundad på tekniken med halvledare.

Halvledardioden är en elektrisk komponent som idealt leder elektrisk ström i endast en riktning. Namnet diod kommer av att den har två elektroder, katod och anod.

Om att integrera solcellsfunktionen vid renovering av byggnader

Vid renovering av byggnadsfasader kan det vara en fördel att samtidigt kunna bygga in elproduktion från solceller och förbättra värmeisolering, ventilation med värmeåtervinning, värme, kyla. Åke Blomsterberg, forskare i Energi och ByggnadsDesign, deltar tillsammans med ett flertal andra forskare vid Lunds universitet i ett projekt vars syfte är att utveckla ett kostnadseffektivt och storskaligt tillämpbart koncept för renovering av svenska flerbostadshus baserat på ett prefabricerat multiaktivt fasadelement.

– Fördelar och möjligheter med multi-funktionella fasadelement i arbetet med en framtida hållbar stad baserad på solenergi, är att de bör möjliggöra en kostnadseffektiv och rationell lösning för att uppnå både energieffektivisering och användning av solenergi vid renovering av flerbostadshus, framförallt om elementen är prefabricerade. Det är inte ovanligt att fasaden behöver renoveras på exempelvis miljonprogramshusen, vilket är ett utmärkt tillfälle för prefabricerade multi-funktionella fasadelement. Dessutom kan då renoveringen i många fall genomföras utan att behöva evakuera de boende.

– Utmaningarna med att ta fram sådana element är att kunna uppfylla många motstridiga krav som gäller när byggteknik och installationsteknik kombineras i samma element.

– Utmaningen med att få byggare att använda dem är att det som alltid finns en tröskel att komma över när nya och oprövade lösningar skall lanseras, speciellt där tillverkningen knappt startat. Det kan också vara svårt att finna en aktör som vill ta ett helhetsansvar för ett multi-funktionellt fasadelement, där byggteknik och installationsteknik kombineras.

Forskning vid Lunds universitet om smarta städer

Waterportal

Future by Lund

Delba 2050

Urban Magma

Urban arena

Climate kick