Heldag om solenergi ska inspirera till nya forskningssamarbeten

Deltagarna välkomnades av Ilja Sytjugov, lektor i tillämpad fysik, tillsammans med KTH Energiplattformens föreståndare Lina Bertling Tjernberg.

– Det var inom ramen för Energiplattformens skolbesök förra året som idén föddes att samla alla KTH:s forskare inom solenergiområdet för att dela kunskap och erfarenheter med varandra. Målet är att stärka forskningen och skapa fler samarbeten genom nya initiativ, säger Lina Bertling Tjernberg.

Ilja Sytjugov betonade att mycket av den kunskap som söks internationellt inom området faktiskt redan finns inom KTH:s väggar. Därför kan en kraftsamling kring solenergi ge ett verkligt bidrag för att stärka KTH:s forskning.

– Så tveka därför inte att framföra dina egna idéer till samarbeten och projekt som kan rymmas inom ramen för ett nytt forskningscentrum, säger Ilja Sytjugov.

Målet ersätta fossila bränslen

Förmiddagen rymde presentationer både av internationell forskning och ett flertal företagspresentationer. Först ut var var professor Pere Roca I Cabarrocas, Scientific Director vid IPVF, Frankrike, som deltog på länk. Han gav en introduktion till det franska forskningscentrumet IPVF som utvecklar nya material för morgondagens solceller. Han betonade att målet med utvecklingen måste vara att ersätta fossila bränslen med en större tillgång till förnybar energi.

Sedan gav han en överblick av de tillgängliga teknikerna och materialen för fotovoltaik, tekniken som omvandlar ljusenergi från solen till elektrisk energi.

– År 2022 nådde världen en samlad solenergikapacitet av en terawatt. De flesta solceller är idag kiselbaserade tack vare materialets robusthet, men deras nackdel är en låg effektivitet. De senaste åren har vi dock sett en rad nya material som kan bli mer effektiva, säger Pere Roca I Cabarrocas.

Kommande generationer solceller kan komma att bygga på en rad olika tekniker, som tunnfilmsceller i olika material, solceller av perovskit och tandemsolceller.

– Särskilt lovande är solceller baserade på perovskit då det ger en så hög verkningsgrad. Men vi behöver hitta sätt att göra dem mer stabila för att kunna skala upp tillverkning och användning.
Han betonade att utvecklingen måste fokuseras på det som ger bäst resultat, återigen för att hantera klimatutmaningen. Dessutom måste morgondagens solceller designas för att vara enkla att återvinna eftersom de innehåller bristmaterial.

Kombinerar jordbruk och solceller

Nästa talare var Pietro Campana, lektor vid Mälardalens universitet, som presenterade framsteg inom området agrivoltaik, en teknik där jordbruk och solceller samsas på samma mark. Kombinationen används redan i bland annat Tyskland, Nederländerna och Italien, och testas nu även i Sverige.

– Sättet som vi bygger på kan bidra till bättre mikroklimat som ger högre skördar, där skuggan från solcellspanelerna gör att det går åt mindre mängd vatten. För jordbrukarna blir resultatet stabilare inkomster genom kombinationen solenergiproduktion och jordbruk, säger Pietro Campana.

Vid Kärrbo Prästgård utanför Västerås har ett agrivoltaiskt forskningsprojekt  pågått sedan år 2021. Här jämförs olika tekniker med varandra och hur de påverkar skördarna. Forskningen har redan visat tydliga produktionsvinster med kombinationen solceller och jordbruk jämfört med öppna fält.

– Nu behöver vi en liknande reglering av utbyggnaden som finns i andra länder för att kunna bygga fler liknande lösningar i Sverige.

Pietro Campana gav även en introduktion till kompetenscentrumet Solve  som finansieras av Energimyndigheten och samlar sex universitet samt cirka 50 organisationer och företag. Här ryms sju teman för utveckling av allt från solcellsteknik till byggnadsteknik och storskalig expansion.

Pierre Bodin, senior forskningsrådgivare för strategiska satsningar, KTH, gav sedan en överblick kring de olika formerna forskningsamarbeten som finns inom KTH.

– Dagens seminarium kan bli ett första steg mot ett nytt forskningscentrum inom solenergi, säger Pierre Bodin, som också uppmanade deltagarna att höra av sig med idéer och förslag till innehåll i den nya satsningen.

Inom KTH ryms i dag cirka 50 forskningscentrum i olika former, allt från nätverk till kompetenscentrum och excellenscentrum.

Nyckelfärdigt tillverkningssystem

Därefter gav Esko Niemi från företaget Midsummer en presentation av det svenska solcellsbolagets teknik och produktion. Bland annat berättade han om företagets egenutvecklade produktionssystem för masstillverkning av tunnfilmssolceller Duo. Systemet kan producera cirka 5 MW per år och säljs nyckelfärdigt.

I dag har Midsummer sin huvudsakliga produktion i Järfälla, men den starka efterfrågan på företagets tunnfilmssolceller gör att de planerar en internationell expansion. Bland annat i form av en större fabrik i Italienska Bari med stöd av den italienska staten.

– I Italien bygger vi nu upp en storskalig tillverkning som ska starta redan i år. Vi expanderar även i Sverige med ett första mål att nå en produktion om cirka 20 MW per år, säger Esko Niemi.

Företaget utvecklar även nya metoder för att återvinna sina solceller.

Nästa företagspresentation gavs av Joakim Byström, vd för det Härnösandsbaserade bolaget Absolicon. Företaget tillverkar en solfångare som koncentrerar ljuset för att skapa värme. Solfångaren arbetar med en uppmätt verkningsgrad av 70 procent och 160°C för att förse både industrier och fjärrvärmenät med värme.

– Nu skalar vi upp försäljning och tillverkning av vår kompletta produktionlina för att möta ett globalt behov. Vårt system är mycket effektivt eftersom den är starkt robotiserat och utvecklat efter behovet hos våra med större kunder, säger Joakim Byström.

Företaget har mutat in en första nisch i dryck- och livsmedelsbranschen med företag som Carlsberg och Peroni på kundlistan. Solfångarna från företaget finns installerade på flera platser i världen, de senaste beställningarna kommer från Egypten och Kanada.

Absolicon satsar även på egen forskning och utveckling vilket bland annat lett fram till det självrengörande och antireflexbehandlade glas som täcker solfångarna.

Semitransparenta solceller

Efter en nätverkslunch tog en rad forskningspresentationer vid. Här inledde Ilya Sychugov med att berätta om tre forskargruppers arbete inom KTH Skola för teknikvetenskap. Dels berörde han utvecklingen av semitransparenta solceller med kvantprickar som kan täcka fönster i byggnader eller fordon och förvandla dem till elproducenter.

Forskningen kan även få sin tillämpning i form av funktionella material till fönster som kan ändra färg eller transparens beroende på yttre omständigheter eller styrning.

Sychugov gav även en inblick i professor Anand Srinivasans forskning kring nanostrukturer tillverkade i olika halvledarmaterial som bland annat kan ge bättre insamling av ljus för energiomvandling. Strukturerna kan även användas för att ge solceller andra färger än svart för att lättare kunna placeras i fler miljöer än dagens.

Sist gav han överblick i Haichun Lius forskning som bland annat handlar om att använda nanopartiklar för att göra det möjligt att även fånga upp och utnyttja solens ultravioletta och infraröda strålar. Här är målet att höja verkningsgraden på solcellerna.

James Gardner är lektor i fotoelektrokemi och berättade om forskningen vid avdelningen för tillämpad fysikalisk kemi. Här samverkar tre grupper i utvecklingen av nya material för solceller, främst i ämnet perovskit. Bland annat utvecklas nya metoder för att fördjupa kunskapen om ämnets egenskaper för att göra det mer stabilt att använda för solceller. 

Tillverkning med bläckstråleteknik

Därefter följde professor Liubov Belova med att berätta mer om sin forskning kring nya tillverkningsmetod för solceller i materialet perovskit med hjälp av bläckstråleteknik. Här är en del av målet att utveckla mobila tillverkningssystem som kan skriva ut solceller i mindre skala där de behövs. Ett exempel kan vara katastrofområden med stora behov av lokalt producerad elektricitet.

Belova visade även hur bläckstråletekniken kan användas för att tillverka tunna oxidbelagda filmer som samtidigt renar vatten och spjälkar det till vätgas.

Nästa presentation gavs av Hatef Madani, forskare vid KTHs skola för industriell teknik och management. Han visade flera forskningsprojekt från avdelningen för tillämpad termodynamik och kylteknik där det bedrivs en bred forskning inom energianvändning i byggnader. Här finns exempel inom allt från systemstudier om energianvändning och energiflöden i stadsdelar till enskilda komponenter.

Bland exemplen han lyfte fanns modeller för att beräkna lönsamheten i solcellssystem, och utvecklingen av geografiska solkartor för att driva på utbyggnaden av solceller. Dessutom lyftes en modell för att på bästa sätt kombinera solceller med bergvärme, särskilt vid äldre bergvärmeanläggningar. 

Flera EU-projekt vid KTH

Rafael Eduardo Guedez Mata, vid ITM skolan, lyfte fem pågående EU-projekt som utvecklar storskalig solcellsprojekt där KTH-forskare deltar i olika roller: Solar SCOO2OL, Hybrid plus, Sharp SCO, Susheat samt Powder2Power. Här utvecklas bland annat nya sätt att lagra energi från solceller i form av värme i en rad material, till exempel i metalliska biprodukter men även naturmaterial som sten, luft och vätskor.

Smarta byggnader, elnät och energioptimering med solkraft

Sasan Sadrizadeh, vid ABE skolan, presenterade forskning med utveckling av nya modeller för att kombinera användningen av solenergi med andra energiformer i smarta byggnader. Lösningarna använder AI-teknik samt sensorer och kan även ta hänsyn till interaktionen mellan byggnaderna och elnätet. 

Sist på talarlistan var forskare från EECS-skolan. Lina Bertling Tjernberg presenterade forskning vid avdelningen Elkraftteknik. Här bedrivs forskning vilken fokuserar på integrering av intermittent elproduktion till elnätet, liksom el från vind och sol, samt vilken tar fram modeller för fexibilitet och energioptimering med studier för lokal elproduktion från solkraft och energilager. Hon gav exempel från projektet GreenGrids-Flex där modellerna implementerats i flera fallstudier.

Dagens sista forskningspresentation gas av Makarand Kane, doktorand vid avdelningen EME, som forskar i frågor om elektromagnetisk kompatibilitet relaterade till solceller. Han visade flera exempel där solcellsanläggningar gett upphov till elektromagnetiska störningar med större påverkan. I dag är detta en fråga som följs nära av såväl Energimyndigheten och FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut.

Avslutade dagen gjorde Ilja Sytjugov tillsammans med Lina Bertling Tjernberg med uppmaningen att föra fram fler idéer och förslag som kan komma att rymmas i satsningen att samla KTH:s forskning inom solenergi.

– Desto mer kunskap vi har om varandras forskning och projekt, desto bättre kan vi nyttja den kunskap, och de labb och testsystem, som redan finns inom KTH. Här har vi ett unikt tillfälle att ta tillvara kunskaper som stärker KTH:s forskning, säger Lina Bertling Tjernberg. Hon inbjuder också alla till årets KTH Energy Dialogue  den 30 november då alla energiforskare vid KTH, med externa nätverk, samlas för att utbyta forskningsidéer och resultat.

Text: Magnus Trogen Pahlén