Sol, värme och kraft

För en tid sedan publicerades det en artikel på nyteknik.se om en solfångare som koncentrerade sol via speglar för att landa på en konventionell solcell som i sin tur vattenkyldes. Idéen om än sofistikerad hade en del uppenbara brister. Efter lite funderade och arbete med solvärme kraft kom jag fram till en lösning som eliminerar en hel del av dessa problem.

Disclaimer
Härmed deklarerar jag att detta arbetet publiceras första gången 2009-08-09 i ett offentligt arkiv, alla försök att patentera teknik som bygger på hela eller delar av denna publikation är därför ogiltig enligt gällande patentlagstiftning. All parentering av denna teknik kommer att ogiltigförklaras, om någon som tidigare läst denna artikel försöker patentera tekniken efter läsandet av artikeln kommer det att betraktas som bedrägeri och polisanmälas. Den här tekniken är från dags datum fri att användas utan skyldigheter för alla.. Denna artikeln får endast i del eller som hel publiceras med källanvisning till originalkällan, dvs den här sidan.

Tekniken går precis som sin förlaga ut på att koncentrera solstrålar. Men i stället för att använda en 3 dimensionell spårningsutrustning används här en 2dimentionell. Denna utrustning görs som en 2 dimensionell panel som kan vara mellan 10 och 20cm tjock.
I praktiken är panelen mer eller mindre identisk med en 1dimentionellt spårade 2 dimensionell panel vilket är de som normalt användas i koncentrerad solvärmeanläggningar världen över idag. När solen faller in i rät vinkel som konverteras den i en bråkdel bred mottagare som är lika lång som hela tråget som koncentrerar strålarna.

Så länge solen faller in i rät vinkel mot panelerna så är de inget problem, men detta är vid fast installation något som sker bara två gånger per år.

I stället för att flytta hela panelen för att följa solen så ligger de paraboliska trågen på en räls inuti panelen som tillåter dem att flytta sig i sidled. På detta sätt kan man med upp till 80graders vinkel få all den infallande solen att träffa det tänkta målet.

Här uppstår dock ett nytt problem, eller rättare sagt två nya problem. Ju länge man flyttar panlerna i sidled ju mer ut ur fokus kommer mottagaren. För att få den åter i focus så måste man ändra avståndet även i Z-led, dvs djupet, från och emot mottagaren.

Denna lösning räddar situationen för solavvikelse i X-led, dvs från sida till sida. Men med denna lösning så blir fokus endast optimal 2 dagar per år.

För att ändra fokus i Y-led läggs sonika bara till en axel till. Genom att flytta paraboltrågen längs med mottagaren så finns en avlänkning som ändrar avståndet i djup så att fokus alltid blir optimalt. Detta betyder att man 12 timmar om dagen teoretiskt sett (i praktiken närmare 10 timmar) kan få optimalt fokus.

I praktiken kan fokus området göras betydlgit mindre än här. I teorin skulle man kunna göra en fixerad fokus punkt som är upp till 100gånger mer koncentrerad än vanligt solljus. Vid denna solkoncentration är kylning, exempelvis vattenkylning ett krav. I praktiska tillämpningar kan nog 20-30gånger koncentration det som är teoretiskt optimalt.

Den faktiska nyttan av det här i verkligheten kan bli relativt stor. I praktiken minskar man behovet av kisel och photovoltage-celler med över en 10-potens. Detta betyder i sin tur att återbetalningstiden ändras radikalt. Förvisso blir de en merkostnad för övrig apparatur, men denna merkostnad är något som vid massproduktion kan minskas betydligt.

Förlagan har även samma fördelar. Men till skillnad från förlagan kan den här lösningen användas i fast mottager, samt att de inte stör ut varandra. Med en 3D så kommer man ofta i lägen där panelen skuggas av andra paneler. Dessutom behöver man utrymme emelan för att minimera skuggande faktorerna.


Den största fördelen med koncentrerad sol på detta vis har ännu inte utforskats fullt ut. Om man minskar ytan på photovoltage-cellerna så ökar betalnings underlaget linjärt med ökad utnyttjande grad. Eftersom behovet av att pressa priset på cellerna nästan helt elimineras kan man investera i celler med mycket hög kvalitet och verkningsgrad. Celler som kan använda fulla spektrumet av solen gör att man kan utnyttja celler med verkningsgrad över 40% vilket annars är kostnadsineffektivt.

I praktiken betyder det att i stället för celler med 16-20% verkningsgrad som de flesta som säljs kommersiellt idag, kan man använda de som används i rymdindustrin med upp till 40% verkningsgrad.

Teoretiskt sett så minskar detta kostnaden för ett solceller på ett sydsluttande tak från ca 800 000kr till uppskattningsvis 150 000kr samtidigt som man närma nog dubblar den faktiska energin ur systemet, detta i kombination till att nu får värme ur samma system samtidigt.


Detta betyder att man inte bara får tillräckligt med energi för att försörja hushållet med värme och el under 8 av årets månader och mer än hälften under de övriga 4 månaderna utan att man i genomsnitt under ett år får ett bruttoöverskott som är nästan lika stort som hela förbrukningen.

Aspekten av de okända finns alltid, om du sitter där och har någon tanke om något problem som kan döda teorin, så håll den inte inne, problem är till för att elimineras, men jag kan inte låta bli att fråga mig om detta är slutet på början av småskalig solenergi......