Lovende forskning: Skal vi dække drivhuse med gennemsigtige solceller?
..Måske! Men der er stadig et par udfordringer, der skal løses, før det bliver båret ud i virkeligheden, påpeger forskere.
drivhus_solceller_optimized.

Planterne ser ud til at gro fint, selv om man udskifter det almindelige glas med semi-gennemsigtige solceller, viser nyt studie. (Foto: Shutterstock)

Planterne ser ud til at gro fint, selv om man udskifter det almindelige glas med semi-gennemsigtige solceller, viser nyt studie. (Foto: Shutterstock)

Forestil dig, at man kan smøre et tyndt lag film af solceller udover taget på et energitungt drivhus.  

Det kan potentielt gøre drivhuset til sit eget lille kraftværk, hvor noget af den energi, der kræves til at få grøntsagerne til at spire i et lukket miljø, kommer fra Solens stråler.

Tanken er faktisk ikke så fjern endda: En række forskere har nemlig eksperimentet med, om afgrøderne i et drivhus bliver påvirket af at skifte det traditionelle glas ud med et lag af semi-gennemsigtige organiske solceller.

Resultaterne er netop blevet fremlagt i tidsskriftet Cell Physical Science og viser, at det ikke ser ud til at være afgrødernes vækst, der kommer til at bremse udviklingen. 

»Vi var lidt overraskede over, at der ingen reel reduktion var i plantevækst eller sundhed. Det betyder, at idéen om at integrere semi-gennemsigtige solceller på drivhuse er mulig,« siger førsteforfatter og plantebiolog på North Carolina State University, Heike Sederoff, til videnskabsmediet Sciencealert.

oconnor-greenhouse-2021-header-1024x576

I fremtiden håber forskerne på, at man kan beklæde taget af et drivhus med organiske solceller, så drivhuset kan drives af energi fra Solens stråler. Ifølge flere forskere kræver det dog, at solcellerne kommer så langt ned i pris, at det kan betale sig at udskifte det billige glas - eller plast - tag med solceller. (Illustration: Ade et. al.)

Påvirker ikke salatbladene

I første omgang har forskerne eksperimenteret med røde salathoveder. 

Her sammensatte de små vækstbokse i et kontrolleret miljø, hvor salathovederne blev udsat for flere typer af lys og bølgelængder fra både organisk-solcelleglas og almindelig glas fra drivhuse.

Hvad er organiske solceller?

Tanken med organiske solceller er, at de fungerer som et tyndt, fleksibelt lag, som kan lægges direkte på en facade eller vinduer på store bygninger.

Organiske solceller er som udgangspunkt mere miljøvenlige, de er bøjelige, og så er de semi-gennemsigtige. Det er kongstanken hos flere forskere, at man med organiske solceller kan gøre bygninger til små selvforsynende kraftværker, fordi solcellerne kan smides direkte på vinduerne.

På SDU har man netop fået en millionbevilling til at udvikle den nye generation af organiske solceller, som ikke skal indeholde tungmetaller. Derudover skal levetiden gerne forlænges og effektiviteten stige, før den teknologi er attraktiv at sende på markedet.

Kilde: SDU/Morten Madsen

De justerede ligeledes for en række forhold, så temperatur, CO2-koncentration og mængde af vand var den samme under alle typer glas, så det var muligt at sammenligne de forskellige resultater.

Når forskerne lod salathovederne spire under semi-gennemsigtige solcelleglas, fandt de ingen markant ændring i hverken antioxidanter, optag af CO2, størrelse eller vægt på tværs af salathovederne, viser studiet. 

Dansk forsker: »Spændende perspektiver«

Perspektiverne i det nye studie er »spændende,« siger Kristian Holst Laursen, adjunkt og forskergruppeleder ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab.

Men man skal samtidig være opmærksom på, at lyset kan falde anderledes, når man hiver planterne ud i store væksthuse, fortsætter han. 

»Derudover fokuserer artiklen kun på rød salat. Det er mindre lyskrævende, og det kan derfor være svært at vurdere, om planterne generelt ville blive mere lysstressede, og det kunne det være interessant at undersøge, hvordan systemet fungerer til mere lyskrævende planter – for eksempel tomater,« siger Kristian Holst Laursen, som ikke har været en del af studiet.

Det går under navnet ‘præcisionslandbrug’, når der dyrkes en stor mængde afgrøder på et mindre areal og med et mindre forbrug af pesticider. 

I Holland har man i højere grad omfavnet den slags landbrug og driver højteknologiske drivhuse med planter, der spirer i rockwool. Her dyrker man for eksempel 90 kg tomater om året på én kvadratmeter, ifølge Information. 

Forsker: Spændende perspektiver i organiske solceller

De store industrielle drivhuses helt store akilleshæl er imidlertid, at de trækker på store mængder energi til at regulere temperaturen. 

Hvis energien kommer fra grønne energikilder, er det ikke nødvendigvis et stort problem. Men det er langtfra tilfældet i alle drivhuse, og derfor sætter grøntsager fra drivhuse i nogle tilfælde et større aftryk på klimaet, end hvis de er avlet under åben himmel.

Det er her, de såkaldte organiske solceller kommer ind i billedet.

Fordelen ved den slags solceller er nemlig, at de, modsat de traditionelle silicium-solceller, er mere miljøvenlige, utrolig fleksible og kan fungere som et tyndt, semi-gennemsigtigt lag film.

»Det giver helt nye anvendelsesmuligheder, for eksempel på drivhuse, som det vises i dette meget spændende studie, og man designer solceller til lys med bestemte bølgelængder og i flere farver,« siger Morten Madsen, der er professor MSO, forskningsleder på Mads Clausen Instituttet på Syddansk Universitet. Han er med i et stort EU-projekt, som skal sætte blus på udviklingen af organiske solceller.

»Derfor ser jeg perspektiver i gennemsigtige organiske solceller til forskellige anvendelser, herunder på drivhuse, til vinduer på store bygninger, og hvor der er krumme overflader.«

Derfor er effektivitet vigtig


Når forskerne taler om solcellers effektivitet, betyder det, hvor stor en del af solenergien de omdanner til elektricitet.

De mere traditionelle solceller har en effektivitet på omkring 20 procent, men der forskes intensivt i at hæve det tal. 

Kilde: Ny solcelle slår den tidligere verdensrekord: »En lille milepæl«

Vokser ikke ind i himlen

Den slags solcelle-teknologi har altså potentialet til at gøre drivhuset til et kraftværk uden at gøre krav på mere landareal, lyder det. 

Men før man bliver revet for meget med, så vokser salatbladene ikke ind i himlen, påpeger Jørgen Schou, der er seniorforsker ved Institut for Fotonik på DTU.

Først og fremmest bakser de organiske solceller stadig med et par udfordringer. Dels når det kommer til at vride energi ud af Solens stråler, og dels når snakken falder på holdbarhed.

»De semi-transparente organiske solceller har en effektivitet på omkring 10-15 procent i laboratoriet og vil som kommercielle celler have en noget lavere effektivitet. Vi mangler også information om holdbarheden af den semi-transparente celle under solstråling, hvilket tidligere har været et problem for organiske solceller,« uddyber Jørgen Schou, som har skimmet studiet.

»Så drivhuse med semitransparente celler kan muligvis finde anvendelse under specielle forhold, men det vil være afgørende for udbredelse, at der findes holdbare, robuste celler til yderbeklædning, som også kommer ned i pris,« konstaterer seniorforskeren.

Stadig et stykke vej

Det bliver altså ikke i morgen, at Europas drivhuse bliver belagt med organiske solceller, siger Jørgen Schou. Men studiet her har imidlertid vist, at det ikke nødvendigvis er salathovederne, som bremser udviklingen.

Det er snarere nogle tekniske udfordringer, som måske endda allerede kan løses med eksisterende teknologi.

Red Verden: Stort tema i gang


I en stor serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Du kan debattere løsninger med knap 6.000 andre danskere i Facebook-gruppen Red Verden.

De traditionelle solceller, også kaldet silicium-celler, holder nemlig i meget længere tid og kan konvertere en større del af Solens stråler om til energi.

»Hvis solcellerne skal udskiftes hver tredje måned, er det ikke rentabelt med et sådant drivhus. Så kan man på en nemmere måde hente strøm fra en nærliggende solcellepark med normale silicium-celler,« uddyber Jørgen Schou. 

Ifølge Morten Madsen gennemgår de organiske solceller en stor udvikling lige nu, men han anerkender ligeledes, at der stadig ligger en del udvikling foran dem.

»Organiske solceller er inde i en tidlig kommerciel fase, parallelt med at der sker meget på forsknings- og udviklingsfronten. Når det er sagt, har nye effektive organiske solceller stadig problemer med holdbarheden, og det skal adresseres, før vi vil se det mere udbredt kommercielt.«

Forskerne bag det nye studie planlægger nu at kaste sig over tomater for at se, om de får samme lovende resultater.

Red Verden med Videnskab.dk

I en konstruktiv serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Vi tager fat på en lang række emner – fra atomkraft og indsatser for at redde dyrene til, om det giver bedst mening bare at spise mindre kød.

Hvad siger videnskaben? Hvad kan man selv gøre hjemme fra sofaen for at gøre en forskel?

Du kan få mange gode tips og råd i vores Facebook-gruppe, hvor du også kan være med i overvejelser om artikler eller debattere måder at redde verden på.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs her om, hvordan forskerne tog billedet af atomerme.