Negli ultimi anni il prezzo delle celle solari è diminuito così drasticamente che sempre più persone stanno cercando di investire in pannelli solari. Questi possono essere installati sia come strutture autoportanti sui tetti, o come componenti integrati di moduli di costruzione come tegole in tegole o pannelli per facciate.

Tradizionalmente, le celle solari sono state economicamente sostenibili in paesi con prezzi elevati dell'elettricità. Oggi, però, l'elettricità generata dal solare è diventata competitiva anche in Norvegia, nonostante godiamo di energia idroelettrica a basso costo.

Ciò ha incoraggiato i ricercatori a esaminare l'efficacia delle celle solari nelle condizioni climatiche norvegesi. E finora i risultati sono promettenti.

"I nostri esperimenti mostrano che le celle solari funzionano molto bene in condizioni climatiche e meteorologiche nordiche, " afferma il responsabile della ricerca Eivind Øvrelid di SINTEF. "Inoltre, i calcoli effettuati dalla piattaforma europea per la tecnologia e l'innovazione PV (ETIP-PV/etip-pv.org) mostrano che è economicamente fattibile investire nell'elettricità generata dal sole fin dal primo giorno, a condizione che consumi tu stesso l'elettricità, " lui dice.

"Questo presuppone che si tratti di un impianto di circa 1 MWp, e che i tassi di interesse mantengano i livelli attuali, " dice Øvrelid.

I costi di investimento nell'elettricità solare:i costi di capitale sono fondamentali per il prezzo dell'elettricità solare. Il nostro confronto è con i costi presi dalla rete di distribuzione, che in Norvegia si applica all'elettricità generata dall'energia idroelettrica.

Una soluzione ovvia?

Per scoprire come le celle solari non dipendono dal tempo sereno e dal sole per generare elettricità, i ricercatori di SINTEF hanno installato la tecnologia in una camera climatica. Normalmente, tali camere vengono utilizzate per testare la robustezza di materiali come i rivestimenti delle finestre e altri materiali da costruzione in condizioni climatiche avverse.

L'output dei pannelli solari viene testato a diverse temperature, pioggia leggera, forte pioggia, neve, e situazioni in cui si forma ghiaccio sui pannelli.

La camera climatica è installata con plafoniere che simulano la radiazione solare, rendendo possibile condurre esperimenti utilizzando livelli di illuminazione del tutto costanti, pur variando le condizioni atmosferiche.

"Inoltre, era importante per noi stabilire un valore di riferimento per la radiazione solare al fine di garantire che le condizioni fossero identiche durante tutti i nostri esperimenti, " spiega la studentessa NTNU Gina Opstad Andersen. "Per questo motivo, abbiamo collegato una cella solare dotata di un sensore che ha permesso di calcolare il livello di radiazione a cui le celle erano esposte nella camera, " dice. Opstad Andersen ha preso parte agli esperimenti come parte degli studi del suo Master presso NTNU, ed era responsabile della costruzione dell'apparato di prova.

Il freddo aumenta la produzione e la pioggia non è un problema

Usando un potenziostato, i ricercatori sono stati in grado di misurare la potenza elettrica generata dalle celle solari in diverse condizioni sperimentali.

"I risultati hanno confermato le osservazioni che avevamo fatto prima di dimostrare che i pannelli funzionano molto bene con il freddo, " dice Øvrelid.

Un ambiente freddo può essere una risorsa per un pannello a celle solari utilizzato per generare energia elettrica perché mantiene la temperatura operativa delle celle a livelli bassi. Le alte temperature aumentano la "perdita di energia interna" delle cellule perché gli elettroni sono più attivi in ​​condizioni di caldo. Nel caso della cella solare a base di silicio utilizzata nel nostro esperimento, la produzione è stata ridotta di circa lo 0,3% per ogni grado di aumento della temperatura.

La temperatura esercita la sua maggiore influenza sulla tensione o, in poche parole, la forza che mobilita gli elettroni. La tensione aumenta quando fa freddo, e questo fa sì che le celle generino più output.

La radiazione solare (una misura dell'energia solare) controlla la quantità di elettricità generata dalle celle. Può essere molto intenso in inverno, soprattutto se la luce del sole è riflessa dalla neve fresca. Questi due fattori si combinano per produrre l'uscita elettrica che otteniamo scorrendo dalla spina nel muro. In altre parole, il sole e il freddo sono le condizioni ideali per le celle solari.

Ciò che ha sorpreso i ricercatori è che le cellule hanno resistito molto bene alle condizioni di pioggia. Esperimenti con pioggia leggera hanno dato risultati positivi.

"I raggi solari passano semplicemente dritti attraverso la pioggia, " dice Øvrelid. "La pioggia non ha avuto alcun effetto sulla quantità di radiazioni in arrivo. Lo stesso accadde quando le celle furono ricoperte da uno strato di ghiaccio, " lui dice.

Una centrale solare alle Svalbard?

Quando la neve o il ghiaccio opaco coprono i pannelli solari, questo si traduce in un distinto effetto ombra. Così, il consiglio ai proprietari è di tenere i pannelli liberi dalla neve. Se su un pannello si forma del ghiaccio opaco può essere una buona idea scioglierlo con acqua tiepida.

"Ma qualunque cosa tu faccia, non cercare di grattarlo via, " dice Øvrelid. "Questo potrebbe danneggiare la cella solare, " dice. Raccomanda inoltre che le celle vengano pulite a fondo due volte l'anno. È stato dimostrato che sia la fuliggine dei camini che la polvere trasportata dall'aria dalle strade riducono l'efficienza dei pannelli.

I ricercatori di celle solari di SINTEF ora vogliono lanciare un nuovo progetto per esaminare le celle solari come possibili fonti di elettricità nelle Svalbard. La sfida qui è trovare un modo efficace per immagazzinare l'energia in eccesso.