Avancerade ytbeläggningar ökar solvärmens konkurrenskraft

Forskare vid Umeå universitet har utvecklat nya hållbara ytbeläggningar som förbättrar prestandan hos solfångare – och därmed ökar solvärmens konkurrenskraft som klimatsmart energikälla. Med nya material i nanoskala och enkla tillverkningsmetoder kan tekniken bli både effektivare och mer tillgänglig.

– Solvärme har stor potential att bidra till den gröna omställningen, inte minst som källa till industriell processvärme. Men tekniken måste bli ännu mer konkurrenskraftig för att få ett bredare genomslag, säger Erik Zäll, doktorand i experimentell fysik på Företagsforskarskolan vid Umeå universitet.

I sin avhandling visar han hur optiska ytbeläggningar – tunna skikt som styr hur ljus interagerar med ytan – kan skräddarsys för att förbättra både verkningsgrad och hållbarhet. Fokus ligger på två nyckelkomponenter i solfångare: täckglaset som släpper in solljuset, och receivern som absorberar ljuset och omvandlar det till värme.

För glaset har Erik Zäll utvecklat en antireflekterande beläggning av kiseldioxid med små, hexagonalt fördelade porer. Genom att anpassa porernas storlek och utformning, samt beläggningens tjocklek, har han lyckats öka glasets ljusgenomsläpp, samtidigt som beläggningen står emot repor, smuts och fukt bättre – faktorer som annars snabbt försämrar verkningsgraden.

För receivern presenterar avhandlingen två lösningar. Den ena är en elektropläterad kobolt-krombeläggning som absorberar ljuset tack vare sin ytstruktur. Den tillverkas med en typ av krom som är mycket mer miljövänligt än vad som använts tidigare. Den andra beläggningen är en kompositfilm av kolnanorör och kiseldioxid som sprayas på värmebehandlat rostfritt stål med ultraljudsteknik. När stålet värmebehandlas bildas ett tunt oxidskikt som förbättrar både optiska egenskaper och värmetålighet.

Båda ytbeläggningarna absorberar mycket solljus samtidigt som de släpper ifrån sig minimalt med värmestrålning. De kan tillverkas med billiga, miljövänliga metoder som lämpar sig för storskalig produktion.

Forskningen har bedrivits i nära samarbete med det svenska solenergibolaget Absolicon Solar Collector och är direkt anpassad till deras solfångarteknik. Resultaten har lett till två patentansökningar, och kan på sikt leda till effektivare solfångare som stärker Absolicons konkurrenskraft på den globala marknaden för solvärme.

– Vårt arbete visar att det går att kombinera hållbarhet, kostnadseffektivitet och hög prestanda i optiska beläggningar – en nyckel för att solvärme ska kunna konkurrera med fossila alternativ även i stor skala, säger Erik Zäll.

För mer information, kontakta gärna:

Erik Zäll, doktorand vid Företagsforskarskolan och Institutionen för fysik, Umeå universitet

Telefon: 070-567 86 91

E-post: erik.zall@umu.se

Om disputationen

Fredagen den 23 maj försvarar Erik Zäll, Institutionen för fysik vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln Uppvärmning av en hållbar framtid: Optiska beläggningar för solfångare. Disputationen äger rum klockan 9.00 i Lilla hörsalen i KBC-huset. Fakultetsopponent är professor Ewa Wäckelgård, Högskolan Dalarna.

Läs hela avhandlingen

Om Företagsforskarskolan

Företagsforskarskolan vid Umeå universitet bygger på samverkan mellan universitet, forskare och företag eller organisation och syftar till att förena nytta för både samhället och den externa parten samtidigt som en utbildning av nya högkvalitativa forskare sker. Doktoranden får också ett skräddarsytt akademiskt kurspaket. Forskarskolan är öppen för alla discipliner och doktoranden har sin anställning vid Umeå universitet.

Läs mer på Företagsforskarskolans hemsida