** Lagra elenergi - Malmö högskola

**
Solcellen ger ström.
Lagra elenergi
Kort version
Strömmen kan gå dels till lamporna, dels till ackumulatorn, där energin
kan sparas.
Mätarna visar hur stor strömmen är på olika ställen
• Titta på mätarna och försök förstå hur
strömmen går.
• Skruva i lamporna, först en, sen två, tre, fyra
och fundera över hur strömmen går i de olika
fallen.
• Vad gör ackumulatorn för nytta?
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan 030915
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
1

**
Lagra elenergi
Solcellen ger ström som kan gå dels till lamporna, dels till ackumulatorn.
Utförlig version
Kan lamporna lysa med bara solcell?
• Ställ vredet på amperemätarna på 2 A. Koppla in amperemätare på tre ställen. Plus till
plus (rödmärkt) och minus till minus (svart)
• Kolla att solcellen är inkopplade och ackumulatorns ena sladd bortkopplad
• Kolla att alla lamporna är loss-skruvade
• Ställ upp solcellen c:a 1 meter från lampan
• Skruva i lamporna, först en, sen två, tre, fyra och fundera över hur strömmen går i de olika
fallen.
Vad gör ackumulatorn för nytta?
• Skruva loss lamporna så de slocknar
• Koppla in ackumulatorn. Behåll också solcellen inkopplad.
• Skruva i lamporna en efter en och fundera över hur strömmen
går i de olika fallen.
• Vad gör ackumulatorn för nytta?
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan 030915
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
2

***
Lagra elenergi
Utförlig version
Bakgrund
För att genomföra detta experiment bör du först ha undersökt solcellens spänning-strömkarakteristik.
Du bör känna till hur solcellens verkningsgrad beror av spänningen.
Du skall också först genomföra grundexperimenten "Lagra elenergi".
Hur får du solcellen att ge hög verkningsgrad
• Se till att solcell, ackumulator och amperemätare är inkopplade. Tänd halogenlampan på 1
meters avstånd
• Koppla in även en voltmeter, så att du kan mäta spänningen från solcellen
• Koppla bort ackumulatorn. Vad händer med spänningen då du driver 1, 2, 3 resp. 4
lampor?
• Gör om samma mätning med ackumulator
• Fundera över verkningsgraden för solcellen då den används utan resp. med ackumulator
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan 030915
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
3

*****
Mera om
Lagra elenergi
Syfte
Eleven får tillfälle att undersöka hur elenergi kan lagras och hur en solcell och en ackumulator
kan samarbeta.
I *** - experimentet för naturvetare på gymnasium eller högskola kan eleven undersöka hur
solcellens verkningsgrad kan stabiliseras och maximeras.
Experimentet ger eleverna möjlighet att utveckla sin kännedom om elektriska kretsar.
Förkunskaper
Eleven bör ha bekantat sig med solceller i några andra experiment, t. ex. "El från solen".
Inkopplingen av mätinstrumenten kan göras av läraren eller kontrolleras av läraren om
eleverna är vana vid att hantera mätinstrument.
Solcell
A
A
A
Ackumulator
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan 030915
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
4

Kommentarer till experimenten.
Solcellspanelen kan i fullt solljus ge c:a 14 V och 0,8 A, dvs c:a 10 W (den är då lämplig att
ladda en 12 V ackumulator). Med en 500 W halogenstrålkastare på c:a 1 meters avstånd från
solcellen ger den maximalt c:a 100-150 mA.
Om experimentet görs i solljus bör man använda julgranslampor (14 V, 3W). Inomhus
använder man lampor 15 V, 50 mA.
I båda fallen kan solcellen då ensam driva några lampor men med alla fyra lamporna
inkopplade räcker inte strömmen att få lamporna att lysa fullt.
Om man vill ha solcellen ständigt ansluten till ackumulatorn bör man koppla in en
laddningsregulator, som förhindrar överladdning.
Slutsatser
Experimentet visar följande fördelar med kombinationen solcell + ackumulator
Med en lampa inkopplad kan solcellen ge mer ström än vad lampan behöver. Överskottet går
till ackumulatorn, som lagrar energin
Med fyra lampor räcker strömmen från solcellen inte ensam få alla lamporna att lysa.
Ackumulatorn hjälper till med lagrad energi.
Om belysningen varierar kan ändå lamporna lysa stabilt genom att ackumulatorn stabiliserar
strömförsörjningen.
***Naturvetarexperimentet
Så länge ackumulatorn inte är helt urladdad håller den en spänning på 12-14 V.
Den stabiliserar alltså spänningen och får solcellen att arbeta nära sin bästa
verkningsgrad (jämför experiment på solcellens verkningsgrad).
Tillämpningar
Solcell och ackumulator används i mindre solel-system, t ex på husvagnar, båtar och stugor
utan nätström. I många utvecklingsländer ger det en möjlighet att ha mindre elapparater,
kylskåp, tv, radio i byar utan elförsörjning.
I större skala kan solceller kopplas samman med en växelriktare, som gör om spänningen till
230 V växelspänning. Experimentet ”Elförsörjning med solceller” visar ett sådant system.
Solcellerna kan då kopplas direkt ut på nätet. Det finns skolor som har ett 10 m 2
solcellssystem på detta sätt. En del av skolans ström kommer då från solcellerna. När skolan
är tom går överskottsenergin ut på allmänna elnätet. Bergsjö skola i Hälsingland är ett
exempel. På http://www.pvschools.net beskrivs systemet och man kan bl. a. följa solcellernas
strömleverans timme för timme.
Denna utrustning behöver du
Panel för uppkoppling av solcell, ackumulator, 3 multimetrar för ström, fyra glödlampor.
Solcell med bästa arbetspunkt vid c:a 14 V, 0,8 mA. ( från t.ex. Exergon)
Solsken eller halogenstrålkastare 500 W (från byggvaruhus eller Clas Ohlson). OBS minst 0,5
m avstånd till solcellen, risk för överhettning.
Ackumulator 12 V, c:a 7 Ah (Clas Ohlson)
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan 030915
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
5

3 multimetrar (för naturvetarexperimentet behövs 4) (Experimentmaterielfirma)
Kopplingssladdar, lamphållare (Experimentmaterielfirma)
Glödlampor 14 V, 3W (julgranslampor) eller 15 V, 50 mA (Elfa AB)
Ev. laddningsregulator (Kjell & Company nr 88-149)
Litteratur
Areskoug, Mats, Miljöfysik. Energi och klimat. 1999. ISBN 91-44-01114-8. Bl a
solenergiutnyttjande, solfångare, solceller behandlas. Många experiment beskrivs.
Grundläggande högskolenivå (eller fördjupning på gymnasiet).
Bason Frank: Solstrålning, solceller, solenergi. SolData Publishing 2002 . Teori, experiment
och tillämpningar kring solceller. Gymnasienivå. På danska.
Boysen, A. (red) Solsverige 1991, 92, 93, 94, 95, del 6. Larsons förlag, Box 3063, 18303
Täby. Informativa artiklar om solenergins möjligheter och aktuella läge.
Gymnasienivå.
Eckerman Pelle, Grähs Gunna. Solkatt, vindstrut och vattenhjul. Bonnier, Carlsen 1997. Idérik
experimentbok för barn.
Martin Green: Solceller. Från solceller till elektricitet. Svensk byggtjänst 2002. Solceller och
solcellssystem. Tillämpningsexempel i bostadshus och i utvecklingsländer.
Gymnasienivå.
Weblänkar
http://www.pvschools.net/public/pvschools.htm
PV-school project. Skolor med solcellsinstallation beskrivs och data från
elproduktionen ges. Ej tillgänglig 030919.
http://www.soldata.dk/
SolData. Experiment på bl. a solceller. Försäljning av bra solceller och annan
utrustning, samt experimentbeskrivningar och litteratur. Gymnasienivå. På
danska.
http://britneyspears.ac/basics.htm
Solcellsteori. Från gymnasie- till avancerad högskolenivå.
http://www.eere.energy.gov/pv/
US Depertment of Energy. Omfattande läromedel om hur solceller fungerar.
Gymnasienivå. Mycket bra. På engelska.
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan 030915
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
6